車刀自動刃磨機設(shè)說明書~

車刀自動刃磨機 設(shè)計 摘要： 本文主要在參照以往 刃磨機 設(shè)計的基礎(chǔ)上，針對 刀具 刃磨機 的進料結(jié)構(gòu)，刀具夾具設(shè)計，進給裝置 進行設(shè)計研究，將要完成以下幾個方面的工作：刀具刃磨機的總圖設(shè)計，確定 刀具刃磨機各個機構(gòu)系統(tǒng)在 刃磨 中的工作位置 ；選擇 V帶傳動方式，并分析研究 刃磨 刀具的工作原理和零部件結(jié)構(gòu)特性，在此基礎(chǔ)上對其進行設(shè)計計算；確定各部分機構(gòu)零件尺寸；完成 刀具刃磨機的裝配圖。 關(guān)鍵詞： 刀具刃磨 機 ，電動機，導(dǎo)軌，絲杠 文獻綜述 刀具 是 機床加工 的重要零件，經(jīng)常處在高溫 (進 刀具 約在 300 40o，排 刀具 約在 800 90012)條件下工作，其潤滑和冷卻條件都很差，又在頻繁的開閉運動中承受著撞擊負荷，故成為易磨損、易損壞的機件之一。為使正常工作，必須對磨損或損壞的 刀具 及時地予以 修磨 或修理。 發(fā)動機使用 刀具 以來， 刀具 與 刀具 座的 修磨 效率和精度一直都是有待提高的問題。 近年來，由于市場的需求， 有關(guān)部門先后研制 的刀具修磨 的專用工具有 ： 手動 刀具刃磨機 ， 氣動 刀具刃磨機 、電動 刀具刃磨機 和電磁式 刀具刃磨機 四種類型 。早期的 手動 刀具刃磨機效率低，不能保證刀具修磨質(zhì)量。本設(shè)計采用電動式，以提高刀具修磨效率和質(zhì)量。 1 磨機 的發(fā)展現(xiàn)狀 磨機是利用磨具對工件表面進行磨削加工的機床。大多數(shù)的磨機是使用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪進行磨削加工，少數(shù)的是使用油石、砂帶等其他磨具和游離磨料進行加工，如珩磨機、超精加工機床、砂帶磨機、研磨機和拋光機等。正在精磨軋輥的大型磨機能加工硬度較高的材料，如淬硬鋼、硬質(zhì)合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、花崗石。磨機能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能進行 高效率的磨削，如強力磨削等。 十八世紀 30年代，為了適應(yīng)鐘表、自行車、縫紉機和槍械等零件淬硬后的加工，英國、德國和美國分別研制出使用天然磨料砂輪的磨機。這些磨機是在當(dāng)時現(xiàn)成的機床如車床、刨床等上面加裝磨頭改制而成的，它們結(jié)構(gòu)簡單，剛度低，磨削時易產(chǎn)生振動，要求操作工人要有很高的技藝才能磨出精密的工件。 1876年在巴黎博覽會展出的美國布朗 -夏普公司制造的萬能外圓磨機，是首次具有現(xiàn)代磨機基本特征的機械。它的工件頭架和尾座安裝在往復(fù)移動的工作臺上，箱形床身提高了機床剛度，并帶有內(nèi)圓磨削附件。 1883年，這家公司制成磨頭裝在立柱上、工作臺作往復(fù)移動的平面磨機。 1900年前后，人造磨料的發(fā)展和液壓傳動的應(yīng)用，對磨機的發(fā)展有很大的推動作用。隨著近代工業(yè)特別是汽車工業(yè)的發(fā)展，各種不同類型的磨機相繼問世。例如 20世紀初，先后研制出加工氣缸體的行星內(nèi)圓磨機、曲軸磨機、凸輪軸磨機和帶電磁吸盤的活塞環(huán)磨機等。 自動測量裝 置于 1908年開始應(yīng)用到磨機上。到了 1920年前后，無心磨機、雙端面磨機、軋輥磨機、導(dǎo)軌磨機，珩磨機和超精加工機床等相繼制成使用； 50年代又出現(xiàn)了可作鏡面磨削的高精度外圓磨機； 60年代末又出現(xiàn)了砂輪線速度達60 80米 /秒的高速磨機和大切深、緩進給磨削平面磨機； 70年代，采用微處理機的數(shù)字控制和適應(yīng)控制等技術(shù)在磨機上得到了廣泛的應(yīng)用。能做鏡面磨削的精密磨機隨著高精度、高硬度機械零件數(shù)量的增加，以及精密鑄造和精密鍛造工藝的發(fā)展，磨機的性能、品種和產(chǎn)量都在不斷的提高和增長。 磨機是各類金屬切削機床中品種最多的一 類，主要類型有外圓磨機、內(nèi)圓磨機、平面磨機、無心磨機、工具磨機等。外圓磨機是使用的最廣泛的，能加工各種圓柱形和圓錐形外表面及軸肩端面的磨機。萬能外圓磨機還帶有內(nèi)圓磨削附件，可磨削內(nèi)孔和錐度較大的內(nèi)、外錐面。不過外圓磨機的自動化程度較低，只適用于中小批單件生產(chǎn)和修配工作。內(nèi)圓磨機的砂輪主軸轉(zhuǎn)速很高，可磨削圓柱、圓錐形內(nèi)孔表面。普通內(nèi)圓磨機僅適于單件、小批生產(chǎn)。自動和半自動內(nèi)圓磨機除工作循環(huán)自動進行外，還可在加工中自動測量，大多用于大批量的生產(chǎn)中。平面磨機的工件一般是夾緊在工作臺上，或靠電磁吸力固定在電磁工作臺 上，然后用砂輪的周邊或端面磨削工件平面的磨機；無心磨機通常指無心外圓磨機，即工件不用頂尖或卡盤定心和支承，而以工件被磨削外圓面作定位面，工件位于砂輪和導(dǎo)輪之間，由托板支承，這種磨機的生產(chǎn)效率較高，易于實現(xiàn)自動化，多用在大批量生產(chǎn)中。大型曲軸磨機工具磨機是專門用于工具制造和刀具刃磨的磨機，有萬能工具磨機、鉆頭刃磨機、拉刀刃磨機、工具曲線磨機等，多用于工具制造廠和機械制造廠的工具車間。砂帶磨機是以快速運動的砂帶作為磨具，工件由輸送帶支承，效率比其他磨機高數(shù)倍，功率消耗僅為其他磨機的幾分之一，主要用于加工大尺寸板 材、耐熱難加工材料和大量生產(chǎn)的平面零件等。專門化磨機是專門磨削某一類零件，如曲軸、凸輪軸、花鍵軸、導(dǎo)軌、葉片、軸承滾道及齒輪和螺紋等的磨機。除以上幾類外，還有珩磨機、研磨機、坐標(biāo)磨機和鋼坯磨機等多種類型。 砂輪磨削 的特點 磨削是在磨 機 上用砂輪作為切削刀具對工件進行切削加工的方法。該方法的特點是： （ 1）由于砂輪磨粒本身具有很高的硬度和耐熱性，因此磨削能加工硬度很高的材料，如淬硬的鋼、硬質(zhì)合金等。 （ 2）砂輪和磨 機 特性決定了磨削工藝系統(tǒng)能作均勻的微量切削，一般 ap=0.0010.005mm；磨削速度很高，一般可達 v=30 50m/s； 磨機 剛度好；采用液壓傳動，因此磨削能經(jīng)濟地獲得高的加工精度（ IT6 IT5）和小的表面粗糙度（ Ra=0.80.2m ）。磨削是零件精加工的主要方法之一。 （ 3）由于劇烈的磨擦，而使磨削區(qū)溫度很高。這會造成工件產(chǎn)生應(yīng)力和變形，甚至造成工件表面燒傷。因此磨削時必須注入大量冷卻液，以降低磨削溫度。冷卻液還可起排屑和潤滑作用。 （ 4）磨削時的徑向力很大。這會造成機床 砂輪 工件系統(tǒng)的彈性退讓，使實際切深小于名義切深。因此磨削將要完成時，應(yīng)不進刀進行光磨，以消除誤差。 （ 5）磨粒磨鈍后，磨削力也隨之增大、致使磨粒破碎或脫落，重新露出鋒利的刃口，此特性稱為 “ 自銳性 ” 。自銳性使磨削在一定時間內(nèi)能正常進行，但超過一定工作時間后，應(yīng)進行人工修整，以免磨削力增大引起振動、噪聲及損傷工件表面質(zhì)量。 3 砂輪 介紹 砂輪是磨削的切削工具，它由許多細小而堅硬的磨粒和結(jié)合劑粘而成的多孔物體。磨粒直接擔(dān)負著切削工作，必須鋒利并具有高的硬度，耐熱性和一定的韌性。常用的磨料有氧化鋁（又稱剛玉）和碳化硅兩種。氧化鋁類磨料硬度高、韌性好，適合磨削鋼料。碳化硅類磨料硬度更高、更鋒利、導(dǎo)熱性好，但較脆 ，適合磨削鑄鐵和硬質(zhì)合金。 同樣磨料的砂輪，由于其粗細不同，工件加工后的表面粗糙度和加工效率就不相同，磨粒粗大的用于粗磨，磨粒細小的適合精磨、磨料愈粗，粒度號愈小。 結(jié)合劑起粘結(jié)磨料的作用。常用的是陶瓷結(jié)合劑，其次是樹脂結(jié)合劑。結(jié)合劑選料不同，影響砂輪的耐蝕性、強度、耐熱性和韌性等。 磨粒粘結(jié)愈牢，就愈不容易從砂輪上掉下來，就稱砂輪的硬度，即砂輪的硬度是指砂輪表面的磨粒在外力作用下脫落的難易程度。容易脫落稱為軟，反之稱為硬。砂輪的硬度與磨料的硬度是兩個不同的概念。被磨削工件的表面較軟，磨粒的刃口（棱角）就不 易磨損，這樣磨粒使用的時間可以長些，也就是說可選粘接牢固些的砂輪（硬度較高的砂輪）。反之，硬度低的砂輪適合磨削硬度高的工件。 砂輪在高速條件下工作，為了保證安全，在安裝前應(yīng)進行檢查，不應(yīng)有裂紋等缺陷；為了使砂輪工作平穩(wěn)，使用前應(yīng)進行動平衡試驗。 砂輪工作一定時間后，其表面空隙會被磨屑堵塞，磨料的銳角會磨鈍，原有的幾何形狀會失真。因此必須修整以恢復(fù)切削能力和正確的幾何形狀。砂輪需用金剛石筆進行修整。 4 平面磨機的結(jié)構(gòu)與磨削運動 磨機 的種類很多，主要有平面 磨機 、外圓 磨機 、內(nèi)圓 磨機 、萬能外圓 磨機 （也可磨內(nèi)孔）、齒輪 磨機 、螺紋 磨機 ，導(dǎo)軌 磨機 、無心 磨機 （磨外圓）和工具 磨機（磨刀具）等。這里介紹平面 磨機 及其運動。 1平面 磨機 的結(jié)構(gòu)（以 M7120A為例，其中： M 磨機 類機床； 71 臥軸矩臺式平面 磨機 ； 20 工作臺面寬度為 200mm；A 第一次重大改進。） （ 1）砂輪架 安裝砂輪并帶動砂輪作高速旋轉(zhuǎn)，砂輪架可沿滑座的燕尾導(dǎo)軌作手動或液動的橫向間隙運動。 （ 2）滑座 安裝砂輪架并帶動砂輪架沿立柱導(dǎo)軌作上下運動。 （ 3）立柱 支承滑座及砂輪架。 （ 4）工作臺 安裝工件并由液壓系統(tǒng)驅(qū)動作往復(fù)直線運動。 （ 5）床身 支承工作臺、安裝其它部件。 （ 6）冷卻液系統(tǒng) 向磨削區(qū)提供冷卻液（皂化油）。 （ 7）液壓傳動系統(tǒng) 其組成有： 1）動力元件 為油泵，供給液壓傳動系統(tǒng)壓力油； 2）執(zhí)行元件 為油缸，帶動工作臺等部件運動； 3）控制元件 為各種閥，控制壓力、速度、方向等； 4）輔助元件 如油箱、壓力表等。 液壓傳動與機械傳動相比具有傳動平穩(wěn)，能過載保護，可以在較大范圍實現(xiàn)無級調(diào)速等優(yōu)點。 2平面磨削運動 （ 1）主運動 砂輪的高速旋轉(zhuǎn)運 動。 （ 2）進給運動 1）縱向進給 工作臺帶動工件的往復(fù)直線運動； 2）垂直進給 砂輪向工件深度方向的移動； 3）橫向進給 砂輪沿其軸線的間隙運動。 5 課題研究的主要內(nèi)容 本課題的研究對象為 刀具刃磨機 ，我們將進行以下幾個方面的工作 : （ 1） 對刀具刃磨機電動機傳動部分（砂輪的回轉(zhuǎn)運動動力來源）進行設(shè)計 ， （ 2） 對刀具刃磨機送料部分（絲杠的設(shè)計）進行設(shè)計 ， （ 3） 對刀具夾緊裝置和轉(zhuǎn)動運動的設(shè)計 1 引言 畢業(yè)設(shè)計是我們大學(xué)期間的最后一個教學(xué)環(huán)節(jié)，是一個綜合性的教學(xué)實踐環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)我們工程技術(shù)人員的主要教學(xué)環(huán)節(jié)，是對幾年學(xué)習(xí)成果的綜合性檢驗。通過這一環(huán)節(jié)培養(yǎng)我們綜合運用所學(xué)知識解決問題的能力，提高我們開拓創(chuàng)新的能力。 刀具刃磨機 的設(shè)計 是機制專業(yè)學(xué)生的比較對口課題，同時又是一個有深度和難度的課題，是綜合性和實踐性很強的課題。 本次畢業(yè)設(shè)計以 刀具刃磨機刀具夾具，進給運動和砂輪 的設(shè)計 為主要內(nèi)容，設(shè)計了 刀具刃磨機 技術(shù)參數(shù)，其中包括 刀具夾具，絲杠、電動機的選擇、軸承的選擇、導(dǎo)軌、鍵的選用等等設(shè)計。 2 刀具刃磨機 的方案 論證 隨著 修磨 技術(shù)的應(yīng)用，各國分別開發(fā)出一系列的 刃磨機 。 修 磨的 方法 種類：包括有 回轉(zhuǎn) 修 磨法 ， 振動 修 磨法 ， 離心 修 磨法 ， 水渦流式 修 磨法 ， 2.1 回轉(zhuǎn) 修 磨法 回轉(zhuǎn) 修 磨法是在 修磨 槽內(nèi)裝好工件， 修 磨石， 修 磨劑，水給于所定的回轉(zhuǎn)運動，使物質(zhì)表面產(chǎn)生流動層，進行光飾的加工方法。這種 修 磨法比較適合于中小零件以及多品種小批量工件 修 磨。 目前 典型產(chǎn)品 是 滾桶 刃磨機 ，其特點包括 ： （ 1） 采用水平式回轉(zhuǎn)桶，內(nèi)桶覆 PU 其內(nèi)襯，可耐酸堿，耐磨，又可防工件碰撞。 （ 2） 桶內(nèi)無披覆內(nèi)襯，適合鋼珠或鋼鐵制品，因可加強切削力，促使更大效果。 （ 3） 桶身可任意回轉(zhuǎn)，有適當(dāng)?shù)男倍?，所以下料方便?（ 4） 為 刃磨機 系列中，最簡單 、 方便的機型，適合加工，并最符合經(jīng)濟的機械購置成本。 （ 5） 本機適合用于鍛造，鑄造，翻砂之工作物須有強大切削力。 （ 6） 修磨 工作需要有去黑膜，黑頭及細磨，倒角拋光之用。 （ 7） 噪音小、操作方便等優(yōu)點。 2.2 振動 修磨 法 振動 修磨 法是在 修磨 槽內(nèi)裝好工件， 修磨 石， 修磨 劑，水給于振動，利用因振動而產(chǎn)生的 修磨 石和工件之間的相對運動差，進行 修磨 的加工方法。排除了回轉(zhuǎn)式 刃磨機 產(chǎn)生的凈空間，發(fā)揮了 100%的 修磨 槽內(nèi)溶劑。這種 修磨 方法比回轉(zhuǎn)刃磨機 工效提高 35 倍，而且被加工的工件無打痕，變形等現(xiàn)象。是目前被廣泛采用的 修磨 方法。 目前典型產(chǎn)品 是 振動 刃磨機 ，其特點包括： （ 1） 采用世界上先進的螺旋翻滾流動，三次元振動的原理，使零件與 修磨 石相互 修磨 。從而去除工件表面的毛刺，氧化皮，油污等。根據(jù)工件材質(zhì)及形狀的差異可對應(yīng)選擇不同的 修磨 石及 修磨 助劑?？纱蟠筇岣吖ぜ砻娴墓庹肮饬炼龋?（ 2） 適用大批量中小尺寸零件的拋光 修磨 加工，提高工效 6 10 倍。 （ 3） 加工過程不破壞零件的原有尺寸及形狀。 （ 4） 能實現(xiàn)自動化，無人化作業(yè)，操作方便，在工作過程中，可隨時抽查零件的加工情況。 2.3 離心 修磨 法 普通的回轉(zhuǎn)式 刃磨機 高速回轉(zhuǎn)時其物質(zhì)（混合物）會圍著 修磨 槽周圍，工件與 修磨 石無相對運動，故無相對運動差， 修磨 作用就會大大的減弱。而離心 修磨法在回轉(zhuǎn)頭圓盤的回轉(zhuǎn)軸上等距離的裝上幾個 修磨 槽，進行行星旋轉(zhuǎn)運動，給予離心力，物質(zhì)就會因離心作用圍著在槽壁的回轉(zhuǎn)外圓一側(cè)，回轉(zhuǎn)外盤圓旋轉(zhuǎn) 修磨一次， 修磨 槽逆轉(zhuǎn)一次，物質(zhì)往 修磨 槽內(nèi)空間與上層部分接觸的回轉(zhuǎn)方向移動。物質(zhì)因離心力的壓力和強制流動速度，使物質(zhì)中的游離 修磨 石與工件產(chǎn)生流動，因流動產(chǎn)生相對運動差，由于相對運動差的存在，因而產(chǎn)生 修磨 作用。回轉(zhuǎn)速度在 140180r/min，與回轉(zhuǎn)數(shù)成正比例的相對運動差以及離心力會增加。其 修磨作用超過回轉(zhuǎn)式 刃磨機 的 60 倍，是振動 刃磨機 的 58 倍。離心 刃磨機 的 修磨 能力非常良好，顯示很大的 修磨 力。較多的應(yīng)用在鐘表、電子、電氣零部件等精密機械的光飾，尤其適合于小型工件的 修磨 。 目前典型產(chǎn)品是 離心 刃磨機 ，其特點包括： （ 1） 采用行星傳動方式，利用離心運動 的原理，拋光 修磨 效率高，提高工效10 20倍。（即其 修磨 桶同時在做自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)運動，從而大大提高了 修磨 石與工件的磨擦效率） （ 2） 適用批量中小型的工件拋光 修磨 加工，特別適用有民型腔孔及熱處理后的工件。（可快速去除工件表面的毛刺，氧化皮。還可以提高工件表面的光亮度） （ 3） 加裝數(shù)顯計時器及點動開關(guān)及行位開關(guān)，從而使操作更加安全方便； 2.4 水渦流式 修磨 法 水渦流式 修磨 法是在安裝于垂直或水平面上的圓筒 修磨 槽內(nèi)裝入 修磨 石、水、修磨 劑，隨著 修磨 槽的回轉(zhuǎn)， 修磨 石會因離心力而形成細密而具有剛性的 修磨 層。在 修磨 層內(nèi)裝入工件，會產(chǎn)生與 修磨 石相對運動差而形成的高效率的 修磨 作用。 目前典型產(chǎn)品是 渦流 刃磨機 ，其特點包括： （ 1） 采用獨創(chuàng)的渦流流動原理，使工件與 修磨 石能達到快速充分的磨擦，光整效率超群，提高工效 15-30 倍。 （ 2） 轉(zhuǎn)盤電機為調(diào)速電機，可根據(jù)需要選擇轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速；配有數(shù)顯計時器，操作方便，可隨時抽查工件加工情況。 （ 3） 固定槽內(nèi)及轉(zhuǎn)盤襯有聚氨橡膠，強度高。耐磨性好，使用壽命長。 （ 4） 適用于較小工件。 （ 5） 本機臺具有強力 修磨 能力可去毛邊，倒角，去黑膜，拋光。 3 總體設(shè)計 3.1 電路系統(tǒng) 本機選用 380 伏三相電源，控制操作線路應(yīng)用 36伏，并配用 QC810-30 型礦用隔爆兼安全火花型磁力啟動器。 3.2 刀具零件參數(shù) 1.刀具元件參數(shù)： （ 1）可刃磨的車刀范圍為 20 20和 25 25 兩種 ； （ 2）車刀前角可調(diào)整，范圍為 -5 15 ； （ 3）車刀后角可調(diào)整，范圍為 -5 15 ； （ 4）車刀主偏角可調(diào)整，范圍為 75 95， 車刀主副偏角可調(diào)整，范圍為 0 25 。 （ 5）刃磨操作簡單、可靠，刃磨機小巧，方便搬運、維護。 3.3 刀具刃磨機的工作原理 刀具刃磨機 傳動原理如圖 2所示 ， X軸電機主軸上面裝有絲杠，當(dāng)電機啟動，其主軸做回轉(zhuǎn)運動，帶動絲杠轉(zhuǎn)動，從而帶動滑塊做直線運動，（ Y