3MZ1420双头自动球轴承外沟磨床设计.zip

1 摘 要 本文首先对 3MZ1310 轴承内沟磨床进行了总体的概述，在对 3MZ1310 轴承 内沟磨床的加工工艺进行分析时，重点讲解了磨床的加工工艺路线，砂轮成形 及沟道磨削的方法，质量控制等一些问题，其次将原磨床的规格，主要部件的 结构和功能等也都一一讲述。在磨头的设计与计算中本文主要对带，砂轮轴进 行了受力分析以及各方面的校核与保证质量。 砂轮在磨削时不可避免地将发生磨损，磨损后工件与砂轮的相对位置发生 变化，为保持工件与砂轮的相对位置不变，设计补偿机构对 3MZ1310 轴承内沟 磨床进行改进。随后本文又对夹具进行了设计分析，其中对电磁无心夹具的结 构等都做了介绍，使之达到要求。 关键词关键词：沟道磨削 电磁无心夹具 磨头 2 Abstract In this paper, firstly, we summarized several aspects about the 3MZ1310 inner groove grinding system. When anslysing the machining technics of this system, emphases were attached to the machining route, the figuration of gringing wheels, grooving method and quality control. Furthermore, we introduced standards of the grinding system. Also the structure and function of each main components was presented respectively. Finally, in the design and analysis of grinding head, we mainly dealed with force analysis, examining and quality guarantee of belt and grinding wheel bearing. The grinding system was improved by adding a compensation mechanism. In all grinding process, the abrasion of grinding wheel is inevitable and this causes the relative position of gringding wheel to the workpiece changed. The compesation mechanism was developed for solving this problem. In succession, we designed and analysed the fixture. In this part, the structure and positioning errors of electromeganetic centreless fixture obtained particular introduce. KEYWORDS: Groove grinding Electromeganetic centreless fixture Grinding head 第第 1 1 章绪论章绪论 3 1 113MZ131013MZ1310 轴承内沟磨床的概述轴承内沟磨床的概述 轴承内沟磨床的改进作为重要的轴承生产设备，已经经历多年的历史。伴 随着现代化工业、农业、交通运输业等规模的不断扩大，以及人们对各种机械 产品的经济性、高效性、可靠性要求的提高，内沟磨床的研制在轴承业已经快 速的发展起来。所开发的轴承主要为汽车、农机、机车车辆、电机电器、工程 机械、机床、轻工纺织、冶金、矿山机械、石油化工、航空航天、国防军工等 行业和企业配套服务。现在我国已经形成了布局比较合理，比较完整的机床工 业体系。机床产量除了满足国内建设的需求以外还有一部分产品远销国外，我 国已经进入世界工业轴承生产大国，为迈进世界轴承工业强国奠定了良好的基 础。 3MZ1310 型磨床全自动球轴承内圈沟磨床，主要用以磨削单列球轴承内 环沟道，此产品可列入自动线工作或作全自动单机使用与大量生产，磨削 E 级精度轴承。主要应用于轴承制造领域，为轴承的开发奠定了基础。 3MZ1310 这种机床由电气、液压系统控制实现全自动、半自动、手工工 作循环。当选择手动扭在手动位置时，机床各部件都可在电器操纵板上进行单 独操纵，因此调整方便简单。机床采取无心磨式布局操作安全，调整使用方便。 采用陶瓷砂轮成型切入磨削工艺，机床工作稳定精度高，以沟道定位，磨削沟 道，随后又以沟道定位磨削孔，以获得高精度。本机床粗磨采用控速和控压相 结合的驱动方式，机床适应性强，进给系统结构简单，精磨尺寸由死定程序控 制，机床可在循环过程中自动修正砂轮，自动补偿。下面我们就对 3MZ1310 轴承内沟磨床进行了详细的分析。 第第 2 2 章章 3MZ13103MZ1310 轴承内沟磨床的加工工艺分析轴承内沟磨床的加工工艺分析 2.12.1 3MZ13103MZ1310 轴承磨削工艺的概述轴承磨削工艺的概述 轴承工艺是指轴承产品的制造方法。轴承的加工工艺就是完成轴承成品的 4 实现过程，包括零件的加工过程和产品的包装过程，它是通过不同的加工方式， 直接改变原材料的尺寸、形状和性能，使之成为满足要求的成品的过程。 轴承类型尺寸的不同，其套圈的磨削工艺过程也不一样，内圈磨削工艺为 磨端面、磨内外径、磨内径、磨内沟道、超精内沟道，实际生产过程中，要根 据流量的大小，决定是否采用粗、精二次磨削、根据精度等级要求，决定是否 用附加回火等工艺，从而来达到产品的技术要求。 3MZ1310 轴承内沟磨床加工工艺路线：自动上料粗磨内沟精磨内沟 自动下料。 2 22 2 砂轮砂轮 砂轮是由许多细小菱形多角且极硬的磨粒经黏合剂黏结而成的一种切削工 具。把磨料黏结在一起的黏结材料叫做黏合剂。粘结时，黏合剂并没有完全堵 满磨粒之间的全部空隙，因而磨粒与结合剂之间有许多空隙存在，空隙起着散 热和容纳磨屑的作用，所以说砂轮由磨料、黏合剂、和空隙三大要素组成。 2 22 21 1 砂轮的选择砂轮的选择 砂轮对磨削加工影响的效果是多方面的，为了获得良好的磨削效果，必须 按照具体的加工条件，正确的选择砂轮，这是十分重要的，选择砂轮时主要考 虑如下因素： 1、工件材料的物理力学性能。 2、工件热处理方法。 3、工件加工精度和表面粗糙度的要求。 4、工件磨削余量。 5、工件的形状和尺寸。 6、磨削方式。 综合以上因素本机床磨削内沟采用陶瓷结合剂砂轮。 陶瓷结合剂它是一种无机结合剂，应用十分广泛，能制成各种粒度、 硬度、组织、形状和尺寸的砂轮，其主要的优点是价格低廉、性能稳定、 不受天气干湿温度变化以及储存时间的长短的影响；耐热性和腐蚀性都很 好，既可干磨又可适合多种切削液的磨削，另外陶瓷结合剂与磨粒的黏结 离较大，砂轮磨损小，能很好的保护好砂轮的外形轮廓。 2 22 22 2 砂轮的平衡砂轮的平衡 5 砂轮平衡是由于砂轮重心与旋转轴线不重合而引起的。不平衡的砂轮作高 速旋转时，产生迫使砂轮偏离轴心线的离心力，引起机床振动，主轴轴承迅速 磨损，被加工表面产生振纹，增大表面粗糙度，甚至会使砂轮破裂，造成人身 设备事故，因而砂轮的平衡是一项十分重要的工作。 砂轮产生不平衡的因素一般有以下几个： 1、砂轮本身各部分的密度不均匀。 2、砂轮的外形不正确，形状不对称，如内孔与外孔不同心，两端面不平 行。 3、砂轮安装在发兰盘上有偏心。 由于砂轮中心位置的不同，所产生的平衡可分为动平衡和静平衡两种情况。 静力不平衡在砂轮静止时就会显示出来，它只产生不平衡的离心力；动力不平 衡则在砂轮旋转时才产生，此时产生不平衡力偶尔会使砂轮产生扭摆。通常我 们使用砂轮在厚度和直径都不大的情况下，其所引起的不平衡离心力和力偶较 小，所以不经平衡就使用了。但是当砂轮直径较大或高速磨削时必须进行砂轮 平衡。平衡砂轮就是使砂轮的重心与它的回转轴线相重合，目前平衡砂轮的方 法有两种即静平衡和动平衡但是通常情况下只进行静平衡就可以了。 下面介绍一种砂轮静平衡的方法： 1、将编有序号的 3 个平衡块以 120 度的间隔均匀的布置在发兰盘的环形 槽内，并固定好平衡块，防止滑动。如下图所示： 图 2-2-2 砂轮静平衡 2、将己装好的砂轮的法兰盘装上平衡心轴，放在已调好水平的平衡支架 的平行轴上，并使平衡心轴的轴心线垂直于两根平行轴的轴线。 6 3、转动砂轮，使第一个平衡块处于最高点，若砂轮像左或像右偏转时， 则像右或像左调节平衡块，直至砂轮静止不动后，紧固平衡块。 4、将砂轮转过 120 度，使第 2 个平衡块处于高点，用同样的方法调节平 衡块，使砂轮静止不动然后上紧平衡块。 5、再将砂轮转过 120 度，使第 3 个平衡块处于高点，用同样的方法调节 平衡块，再使砂轮静止不动然后上紧平衡块。 6、然后用手轻轻拨动砂轮，如果在任何位置都能保持砂轮静止不动， ，说 明以平衡好，此时将平衡块固定上紧，否则，继续对砂轮进行平衡，直至 平衡为止，然后从心轴上卸下来装到机床使用。 2 22 23 3 砂轮的安装和拆卸砂轮的安装和拆卸 在磨削加工中，砂轮的安装是一项很重要的工作，安装的熟练程度直 接影响到生产效率和工作质量因为砂轮工作时转速很高，而砂轮性质较脆， 如果安装的不正确将会直接使砂轮失去平衡而引起振动，影响加工精度和 机床精度，严重的还可能导致砂轮碎裂飞出而造成严重事故。 本机床用的是台阶法兰盘装夹砂轮，它主要适用于孔径较大的平形砂 轮，砂轮首先用几个螺母或螺钉夹紧在两个法兰盘之间，然后在装到砂轮 主轴的外锥体上，用螺母夹紧。 砂轮在拆卸的时候要注意不要把压紧螺母的螺旋方向搞错，否则会增 加拆卸工作的困难程度，甚至可能损坏机床零件。 2 23 3 沟道的磨削沟道的磨削 套圈的滚道是轴承工作时承受负荷的工作表面，也是滚动体的轨道。滚道 加工质量（如表面粗糙度、尺寸和几何精度）的好坏，将会直接影响轴承使用 时的工作性能和寿命。如表面粗糙度差，增大轴承的摩擦力矩，引起轴承的振 动与噪声。滚道表面的形状和滚道位置误差，会影响轴承的放置精度等。因此 滚道磨削是提高轴承产品质量的重要工序。 2 23 31 1 内圈滚道磨削方法内圈滚道磨削方法 机床采用的是砂轮成型切入磨削先进工艺。 切入磨削法适合于任何形状的滚道，其工作原理图 2-2，它是按成型砂轮 的原理在套圈上磨出滚道的，工作中砂轮表面磨损不均匀，其自锐性不能充分 发挥，因此需要修整砂轮，另外砂轮的磨削轨迹总在一个位置，是表面粗糙度 7 有所增加，易于烧伤。同时要求机床刚性好，砂轮质量均匀、上道工序的加工 误差要小等缺点。此切如法机床结构简单，调整环节少，加工稳定性好，易于 实现高速及自动化等。 图 2-3-1 切入磨削原理图 1砂轮修整器件 2砂轮轴 3工件轴 4内圈 5传动头 6砂轮 7支承 2 23 32 2 内圈滚道的磨削成圆过程内圈滚道的磨削成圆过程 轴承内沟，磨削的是外表面，磨削时都采用电磁无心夹具进行自身定位。 下图为内滚道磨削原理简图 2-3， 图 2-3-2 内滚道磨削的几何布局 若用上图表示内滚道的成圆情况，则其成圆情况可用下述磨圆系数来描述： sinsin 1cos ()cos () sin()sin() i Aii 内滚道磨削的成圆情况和无心外圆磨削的几何成圆情况一样，可用之 i A 8 值表示如下： 1）若0，则工件处于几何不稳定状态，滚道将不能成圆。 i A 2）若=0，则工件处于临界状态，也是不稳定的，滚道将不能成圆。 i A 3）若0，则工件处于几何稳定状态，滚道将很快成圆。 i A 2 23 33 3 内滚道磨削质量问