淺談高速平面研磨機機械結構設計

項立云

摘 要：高速研磨技術是一種既能保證研磨加工精度和加工質量，又能顯著提高研磨加工效率，降低加工成本的新研磨加工先進技術。本設計是根據(jù)目前研磨加工現(xiàn)狀，重點采用固著磨料高速研磨方法，設計了平面高速研磨機，這大大地提高了研磨加工精度、加工質量、加工效率及精度的穩(wěn)定性，并且有效地降低了加工成本。

關鍵詞：高速；研磨機；機械結構

一、高速平面研磨機總體方案設計

（一）機床的主要技術性能

本文設計的平面高速研磨機嚴格執(zhí)行國家規(guī)程，可用于研磨玻璃、硬質合金、各種陶瓷和超硬材料等，因此根據(jù)國家規(guī)定規(guī)程的要求，系統(tǒng)應具有操作簡單，加工精度高、加工效率高，設置簡便，使用方便等特點。

（二）機床的總體布局

本設計的平面高速研磨機主要用來精磨拋光Φ350mm以下的工件，該機床主要用于研磨加工，在主軸轉速和工作壓力較低的檔次下可進行拋光加工。機床采用高、低兩極氣動加緊，由氣壓系統(tǒng)的電磁閥和時間繼電器控制加壓循環(huán)，機床還備有研磨液和拋光掖的恒溫裝置和過濾裝置，并可實現(xiàn)冷卻液或拋光液的冷卻和回收。

二、平面高速研磨機機械系統(tǒng)設計

平面高速研磨機是集機、電為一體的系統(tǒng)，其功能的實現(xiàn)，離不開機械系統(tǒng)。本系統(tǒng)的機械系統(tǒng)主要有氣動部分、磨具、機械傳動部分、主軸組件和床身等組成。

（一）機械系統(tǒng)的功能及性能要求

1、機械系統(tǒng)性能要求。（1）高精度。機械系統(tǒng)的精度直接影響著平面高速研磨機的精度，這就要求專用高速研磨磨具，制造具有較高的精度，主軸的位置精度高，安裝位置精度要高，同時要求整個機械系統(tǒng)結構變形小，傳動機構的傳動環(huán)節(jié)少，誤差要小。（2）良好的穩(wěn)定性。要求機械系統(tǒng)的工作性能不受外部條件的影響，具有較強的抗干擾能力，這就要求高速研磨機的床身，主軸等不受環(huán)境的影響而變形，盡量減少系統(tǒng)的振動，把冷卻裝置放在系統(tǒng)的外邊，避免其振動對高速研磨機的影響。

（二）機械系統(tǒng)的結構設計

1、主軸的設計。主軸的材料選45鋼，調質處理，使主軸表面具有較高的硬度，心部具有較大的韌性，把主軸做成空心軸，一用來為冷卻液提供通道。二以保證軸的剛度及扭轉穩(wěn)定性。

2、傳動系統(tǒng)設計。機械的傳動系統(tǒng)是傳遞轉矩和轉矩，目的是使執(zhí)行元件與負載之間在轉矩和轉速方面得到最佳匹配。傳動機構采用皮帶輪減速，通過變頻器來控制主軸轉速。

3、箱體的設計。箱體在各種機械中的主要功能是支承固定聯(lián)接或做相對運動的部件或零件，放置各部件，以保證零部件之間的相互位置或相對運動的精度。本系統(tǒng)的箱體就是支承其他零部件的基礎部件，這樣在設計時就需要滿足靜剛度、抗振性、熱溫性和工藝性等技術要求。

4、主軸組件。由于主軸組件要保證一定的加工精度并承受工作壓力和工作臺的重力，因此要求有較好的精度、剛度和承載能力。為了防止制造、裝配時推力軸承與主軸不同軸，在止推軸承處裝有球面自動調心墊圈，以保證有較好的同軸度。兩軸承之間的隔套是為了施加預緊力，消除軸向間隙。兩后軸承外全部固定是為了補償主軸受熱伸長。主軸前端裝有較大的圓柱面，可以作為圓盤定位的基準面。主軸下端裝有內噴接頭，冷卻液有主軸中心通孔噴出，冷卻加工表面。

5、氣動壓頭。氣動壓頭是利用高壓空氣的壓力 來實現(xiàn)加壓的。高壓空氣由氣管進入汽缸的上室，推動活塞帶動壓力頭向下移動，從而實現(xiàn)加工過程中所需的各種壓力。高壓空氣由氣管進入汽缸的下室，同時氣管接通大氣，從而推動活塞帶動壓力頭向上移動。氣動壓頭的工作壓力調節(jié)，是氣壓系統(tǒng)中的調壓閥來實現(xiàn)的。

（三）冷卻系統(tǒng)的設計

平面高速研磨機由于采用高速研磨，這是高速研磨速度帶來生熱多的一個問題，因此必須考慮到冷卻問題，為了提高冷卻效果，平面高速研磨機的主軸設計為空心軸，冷卻液通過主軸和磨具中心的圓孔進入磨具表面，并借助離心力作用向外飛濺，這不僅可以起到冷卻作用，而且還可以沖走研磨下來的工件切屑，以免他們劃傷工件表面。

三、平面高速研磨機磨具的設計

磨具是固著高速研磨所采用的切削工具。對高速研磨來說磨具對研磨加工的影響比較大，它直接影響著研磨加工的精度、加工質量、加工效率和加工成本。一般情況下，磨具是根據(jù)被加工工件的具體要求以及研磨機的狀況來設計和制作。

磨具主要由切削部分、支撐部分和安裝部分組成。切削部分主要是對被加工工件表面進行微量切削。

（一）磨料的選擇

磨料是用于切削部分的材料。因此對磨料有一定的要求。

1、硬度是磨料的最基本要求；2、韌性要高；3、應有適當?shù)淖凿J性；4、熔點或軟化點應比被加工物高；5、化學穩(wěn)定性要好；6、形狀和粒度應均勻一致。

磨料的種類：常用的磨料有氧化物系、碳化物系、高硬度磨料系及軟磨料系等四類。

四、結語

平面高速研磨機是機、電一體化的智能高科技機床，采用具有較高穩(wěn)定性和較寬調速范圍的變頻器對主軸進行轉速的控制，實現(xiàn)了無級調速，對壓力頭采用氣動系統(tǒng)控制，整個系統(tǒng)采用了先進的PLC進行控制，從而使平面高速研磨機的研磨加工實現(xiàn)了自動化和智能化。

參考文獻：

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