单面研磨机设计说明书-刘金勇(2)

2019-04-09 09:02

表 1-2 研磨压力参考值 研磨类型 湿研 干研

平面 0.10~0.15 0.01~0.10 外圆 0.15~0.25 0.05~0.15 内孔(孔径5~20㎜) 0.12~0.28 0.04~0.16 其他 0.08~0.12 0.03~0.10 2.研磨效率

研磨效率以每分钟研磨切除层厚度来表示:淬火钢为1微米,低碳钢为5微米,铸铁为13微米,合金钢为0.3微米,超硬材料为0.1微米,水晶、玻璃为2.5微米。 3.研磨效率

研磨效率以每分钟研磨切除层厚度来表示:淬火钢为1微米,低碳钢为5微米,铸铁为13微米,合金钢为0.3微米,超硬材料为0.1微米,水晶、玻璃为2.5微米。

1.4 研磨加工的特点

研磨的主要特点是:

(1)可获得很高的尺寸精度;

(2)可获得很高的形状精度和一定的位置精度; (3)可获得很低的表面粗糙度值; (4)可改善工件表面质量; (5)使用范围广。

本课题研究的任务是对研磨机进行合理的结构设计,合理选择技术参数,和正确选择机器所用的材料,设计出性能良好机器,研究的内容包括对机床的精度的选择,传动方式的选择,控制被加工零件的精度在一定的范围内,对研磨机工作方式进行合理的选择,提高机械加工的工作效率。

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第二章 研磨机总体方案设计

单面平面研磨机主要有以下几部分组成:电动机、联轴器、减速器、主轴、回转工作台等。电机输出后通过联轴器与减速器联接,经过减速器减速后减速器输出轴与主轴联接,主轴带动旋转工作台和研磨盘运动。

电动机选择包括选择类型、结构型式、容量(功率)和转速。考虑到电机调速要求,电机调速又可分为变频调速和变极调速,变频调速范围广容易实现,因此电机选用变频调速电动机。

联轴器直接与电机相联接,选用弹性联轴器,可用来补偿位移。主轴的设计是在初算轴径的基础上进行的,为满足轴上零件的定位、紧固要求和便于轴的加工和轴上零件的装拆,通常将轴设计成阶梯轴。轴的结构设计的任务是合理确定阶梯轴的形状和全部结构尺寸。

工作台主要包括:研磨盘、中心齿轮、齿圈、游行轮。研磨盘设计成圆型,研磨盘的直径为200㎜,游星轮中间放进工件,研磨盘嵌套在主轴上,中心齿轮在主轴的带动下转动,齿圈固定,游星轮分别和中心齿轮和齿圈啮合,既做自传运动同时也做公转运动。在研磨过程中要不断的注入研磨液,研磨液在这里主要起润滑冷却作用,并使磨粒均布在研磨盘表面上。 床身和导轨材料的选择

研磨机床身结构因所选材料的不同而异,通常床身和导轨材料都用铸铁,铸铁是传统的制造床身和导轨的材料,他的优点在于工艺性好,应选用耐磨性好,热膨胀系数低,对振动的衰减能力强,并经过时效消除内应力的优质合金铸铁作研磨机的床身和导轨

导轨的结构形式,常用的研磨机的导轨结构形式有燕尾形的,有平面的,有V-平面的,有双V形的对于精密研磨机床,无特殊强制的润滑措施,燕尾形的和平面导轨有磨损,需定期校准其侧向间隙。

齿圈式游星运动单面平面研磨机,工件相对研具转动的同时又绕自身轴线转动,即作游星运动,如图2-1所示游星轮式研磨机示意图,中心内齿轮4固定,中心齿轮3绕固定轴线转动同时带动游星轮2作游星运动,工件装夹在游星轮内孔中。

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1-工件 2-游星轮 3-中心齿轮 4-中心内齿轮

图2-1 行星轮式

图2-2 工件一点相对研磨盘运动轨迹

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第三章 研磨参数的确定

3.1 计算研磨盘所需的功率

平面研磨机工作时,由于研磨盘和中心齿轮的转速差形成研磨力,研磨时主要有摩擦力作用,电机提供的功率主要克服工作机阻力,根据以有的资料和知识,参考一些相关资料 ,可根据研磨盘全部提供摩擦力选择电动机,此时研磨机一定能在部分摩擦下工作,由于本次设计研磨机为慢速研磨机,初步设定研磨盘的转速V=35m/min,研磨盘的直径D=400mm,由于要采用齿圈形星轮结构,因此研磨盘中只有部分参与研磨,初步设定研磨盘内孔的孔径为60mm研磨压力为0.2MP,选定材料为灰铸铁,由于主要是研磨剂的作用,同时还添加有研磨液,故取其摩擦系数为f=0.1,由于研磨加工属于精细加工,属微量切削,因此研磨速度不能太高,以防止多余的热量烧伤工件。根据经验公式研磨机工作机所需功率近似为

Pw?(F?v)/1000KW (3-1)1.其中F?f?N (3-2) 这里f=0.1,这里取研磨压力为0.2MPa, 所以:N=0.233(

)=5717.6N

F?f?N=0.135717.6=5717.6N

2.有上面的数据可得:Pw?Fv103=5717.6335÷60÷1000=0.33KW

3.2 电动机的选择

3.2.1 电动机选择的基本原则

首先明确合理选择电动机容量的重要性,电动机的选择主要有电动机的类型、结构型式、容量、额定电压与额定转速,,工作方式等。而最重要的是电动机的额定功率的选择,要考虑电动机的发热,允许过载能力,和启动能力等因素,

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依发热问题最为重要。

3.2.2 计算工作机所需功率

研磨机的传动路线为电机和减速器通过联轴器相联,经过减速器后把运动传到主轴,再通过主轴传到工作台 。由《机械设计手册》可知:

Pd=Pw/η (kw) (3-3) 其中

???1??2??3????????n (3-4)

由《机械设计手册》及研磨机的传动路线,选择膜片连轴器的传动效率η1=0.993,标准蜗杆减速器的的传动效率η2=0.75,弹性柱销连轴器的效率0.993,圆锥滚子轴承的效率η4=0.98;轮系的传动效率η5=0.98

则:η=0.99330.7530.99330.9830.98=0.71 Pd?Pw??0.330.7?1 0.Kw 44考虑到经济性和安全性因素,故选取电动机功率为0.44KW

3.2.3 确定电动机的转速

同一类型、功率相同的电动机具有多种转速。如选用转速高的电动机,其尺寸和重量小,价格较低,但会使传动装置的总传动比、结构尺寸和重量增加。选用转速低的电动机则情况相反。因此,应综合考虑电动机及传动装置的尺寸、重量、价格,分析比较,权衡利弊,选出合适的电动机转速。

在本设计中,拟采用一级蜗轮蜗杆减速装置,根据《机械设计课程设计手册》,拟选择蜗杆的传动比为25。由《机械设计课程设计手册》知:

(3-5) n?(i1?i2?i3???????in)?nwr/min 由于nw为研磨盘的转速,而由《精密加工技术实用手册》中查到的为研磨盘的线速度,取平均转速v=35m/min。那么我们假设v为半径中心处的研磨盘的线速

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