磨床的工艺特点与类型[1]

3.4 磨床3.4．1 磨床的工艺特点与类型采用磨料或非金属的磨具(如砂轮、砂带、油石和研磨剂等)对工件表面进行加工的机床称为磨床，它是为了适应工件精密加工而出现的一种机床，是精密加工机床的一种。

通常磨具旋转为主运动，工件的旋转与移动或磨具的移动为进给运动。

通常把使用砂轮加工的机床称为磨床，如外圆磨床、平面磨床，而把用油石、研磨料作为切削工具的机床称为“精磨机床”。

1．磨床的工艺特点(1) 切削工具是由无数细小、坚硬、锋利的非金属磨粒粘结而成的多刃工具，并且作高速旋转的主运动。

(2) 万能性强，适应性广。

它能加工其他普通机床不能加工的材料和零件，尤其适用于加工硬度很高的淬火钢件或其他高硬度材料。

(3) 磨床种类多，范围广。

由于高速磨削和强力磨削的发展，磨床已经扩展到零件的粗加工领域和精密毛坯制造领域，很多零件可以不必经过其他加工而直接由磨床加工成成品。

(4) 磨削加工余量小，生产效率较高，更容易实现自动化和半自动化，可广泛用于流水线和自动线加工。

(5) 磨削精度高，表面质量好，可进行一般普通精度磨削，也可以进行精密磨削和高精度磨削加工。

2．磨床的类型磨床的种类很多，按用途和采用的工艺方法不同，大致可分为以下几类。

(1)外圆磨床主要磨削回转表面，包括万能外圆磨床、外圆磨床及无心外圆磨床等。

外圆磨床分为普通外圆磨床和万能外圆磨床，在普通外圆磨床上可磨削工件的外圆柱面和外圆锥面，在万能外圆磨床上还能磨削内圆柱面和内圆锥面和端面，外圆磨床的主参数为最大磨削直径。

(2)内圆磨床主要包括内圆磨床、无心内圆磨床及行星内圆磨床等。

(3)平面磨床用于磨削各种平面，包括卧轴矩台平面磨床、立轴矩台平面磨床、卧轴圆台平面磨床及立轴圆台平面磨床等。

工作台可分为矩形工作台和圆形工作台两种，矩形工作台平面磨床的主参数为工作台台面宽度，圆台平面磨床的主参数为工作台台面直径。

(4)工具磨床。

用于磨削各种工具，如样板或卡板等，包括工具曲线磨床、钻头沟槽(螺旋槽)磨床、卡板磨床及丝锥沟槽磨床等。

(5) 刀具、刃具磨床。

用于刃磨各种切削刀具，包括万能工具磨床(能刃磨各种常用刀具)、拉刀刃磨床及滚刀刃磨床等。

(6) 专门化磨床。

专门用于磨削一类零件上的一种表面，包括曲轴磨床、凸轮轴磨床、花键轴磨床、活塞环磨床、球轴承套圈沟磨床及滚子轴承套圈滚道磨床等。

(7) 研磨机。

以研磨剂为切削工具，用于对工件进行光整加工，以获得很高的精度和很小的表面粗糙度。

(8) 其他磨床。

包括珩磨机、抛光机、超精加工机床及砂轮机等。

3.4.2 M1432A型万能外圆磨床的主要组成部件1．M1432A型万能外圆磨床的用途M1432A型万能外圆磨床主要用于磨削内外圆柱面、内外圆锥面、阶梯轴轴肩以及端面和简单的成形回转体表面等。

它属于普通精度级机床，磨削加工精度可达IT6~IT7级，表面粗糙度R a为1.25~0.08μm之间。

这种磨床万能性强，但磨削效率不高，自动化程度较低，适用于工具车间、维修车间和单件小批量生产类型，其主参数为最大磨削直径320mm。

2．M1432A型万能外圆磨床的主要组成部件M1432A型万能外圆磨床的外形如图3-45所示。

它由下列主要部件组成。

①床身。

它是磨床的基础支承件，用以支承和定位机床的各个部件。

②头架。

它用于装夹和定位工件并带动工件作自转运动。

当头架体旋转一个角度时, 可磨削短圆锥面；当头架体作逆时针回转90°时，可磨削小平面。

③砂轮架。

它用以支承并传动砂轮主轴高速旋转，砂轮架装在滑鞍上，回转角度为±30°，当需要磨削短圆锥面时，砂轮架可调至一定的角度位置。

④内圆磨具。

它用于支承磨内孔的砂轮主轴。

内圆磨具主轴由单独的内圆砂轮电动机驱动。

⑤尾座。

尾座上的后顶尖和头架前顶尖一起支承工件。

⑥工作台。

它由上工作台和下工作台两部分组成。

上工作台可绕下工作台的心轴在水平面内调至某一角度位置，用以磨削锥度较小的长圆锥面。

工作台台面上装有头架和尾座，这些部件随着工作台一起，沿床身纵向导轨作纵向往复运动。

⑦滑鞍及横向进给机构。

转动横向进给手轮，通过横向进给机构带动滑鞍及砂轮架5作横向移动；也可利用液压装置，通过脚操纵板使滑鞍及砂轮架作快速进退或周期性自动切入进给。

图3-45 M1432A万能外圆磨床1—床身；2—头架；3—工作台；4—内圆磨具；5—砂轮架(滑鞍)；6—尾座；7—脚操纵板3．M1432A型万能外圆磨床加工方法（1）磨外圆如图3-46所示，加工所需的运动为：①砂轮旋转运动n t，它是磨削外圆的主运动；②工件旋转运动n w，它是工件的圆周进给运动；③工件纵向往复运动f a，它是磨削出工件全长所必需的纵向进给运动；④砂轮横向进给运动f r，它是间歇的切入运动。

（2）磨长圆锥面如图3-46(b)所示，所需的运动和磨外圆时一样，所不同的是将工作台调至一定的角度位置。

这时，工件的回转中心线与工作台纵向进给方向不平行，所以磨削出来的表面是圆锥面。

图3-46 M1432A万能外圆磨床加工方法（3）切入法磨外圆锥面如图3-46(c)所示，将砂轮调整至一定的角度位置，工件不作往复运动，砂轮作连续的横向切入进给运动。

这种方法仅适合磨削短的圆锥面。

（4）磨内锥孔如图3-46(d)所示，将工件装夹在卡盘上，并调整至一定的角度位置。

这时磨外圆的砂轮不转，磨削内孔的内圆砂轮作高速旋转运动，其他运动与磨外圆时类似。

从上述4种典型表面加工的分析中可知，机床应具有下列运动。

(1)主运动：①磨外圆砂轮的旋转运动n t；②磨内孔砂轮的旋转运动n t；主运动由两个电动机分别驱动，并设有互锁装置。

(2)进给运动：①工件旋转运动n w；②工件纵向往复运动f a；③砂轮横向进给运动f r；往复纵磨时，横向进给运动是周期性间歇进给；切入式磨削时，是连续进给运动。

(3) 辅助运动：包括砂轮架快速进退(液压)、工作台手动移动以及尾座套筒的退回或液动等。

3.4.3 机床的机械传动系统M1432A型万能外圆磨床各部件的运动是由机械传动装置和液压传动装置联合传动来实现的。

在该机床中，除了工作台的纵向往复运动，砂轮架的快速进退和周期自动切入进给，尾座顶尖套筒的缩回，砂轮架丝杠螺母间隙消除机构及手动互锁机构是由液压传动配合机械传动来实现的以外，其余运动都是由机械传动来实现的。

如图3-47所示是M1432A型万能外圆磨床的机械传动系统。

图3-47 M1432A万能外圆磨床机械传动系统1．外圆磨削砂轮的传动链砂轮架主轴的运动是由砂轮架电动机(1440r/min，4kW)经4根V带直接传动的，砂轮主轴的转速达到1670r/min的高转速。

2．工件头架拨盘(带动工件)的传动链工件头架拨盘的运动是由双速电动机(700/1 350r/min，0.55/0.1kW)驱动，经V带塔轮及两级V带传动，使头架的拨盘或卡盘带动工件，实现圆周运动。

3．内圆磨具的传动链内圆磨削砂轮主轴由内圆砂轮电动机(2840r/min，1.1kW)经平带直接传动。

更换平带轮可使内圆砂轮主轴得到两种转速(10 000r/min和15 000r/min)。

内圆磨具装在支架上，为了保证工作安全，内圆砂轮电动机的启动与内圆磨具支架的位置有互锁作用。

只有当支架翻到工作位置时，电动机才能启动。

这时，砂轮架快速进退手柄在原位上自动锁住，不能快速移动。

4．工作台的手动驱动传动链调整机床及磨削阶梯轴的台阶时，工作台还可由手轮A驱动，如图3-47所示。

为了避免工作台纵向运动时带动手轮A快速转动碰伤操作者，采用了互锁油缸。

轴Ⅵ的互锁油缸和液压系统相通，工作台运动时压力油推动轴Ⅵ上的双联齿轮移动，使齿轮z18与z72脱开。

因此，液压驱动工作台纵向运动时手轮A并不转动。

当工作台不用液压传动时，互锁油缸上腔通油池，在油缸内的弹簧作用下，使齿轮副18/72重新啮合传动，转动手轮A，经过齿轮副15/72和18/72及齿轮齿条副，便可实现工作台手动纵向直线移动。

5．滑鞍及砂轮架的横向进给运动传动链横向进给运动，可摇动手轮B来实现，如图3-47所示，也可由进给液压缸的柱塞驱动，实现周期的自动进给。

横向手动进给分粗进给和精进给，粗进给时，将手柄E正向前推，转动手轮B经齿轮副50/50和44/88、丝杠使砂轮架作横向粗进给运动，手轮B转1周，砂轮架横向移动2mm，手轮B的刻度盘D上分为200格，则每格的进给量为0.01mm：细进给时，将手柄E拉到图示位置，经齿轮副20/80和44/88啮合传动，则砂轮架作横向细进给，手轮B转1周，砂轮架横向移动0.5mm，刻度盘上每格进给量为0.0025mm。

定程磨削法。

磨削一批工件时，为了简化操作及节省时间，通常在试磨第一个工件达到要求的直径后，调整刻度盘上挡块F的位置，使它在横向进给磨削达到所需要直径时，正好与固定在床身前罩上的定位爪相碰。

因此，磨削后续工件时只需摇动横向进给手轮(或开动液压自动进给)，挡块F 碰在定位爪上时，停止进给(或液压自动停止进给)，就可达到所需的磨削直径，上述过程就叫定程磨削。

砂轮磨损调整法。

当砂轮磨损或修整后，由于挡块F控制的工件直径变大了，这时，必须调整砂轮架的行程终点位置，也就是调整刻度盘D上挡块F的位置。

调整的方法是：拔出旋钮C，使它与手轮B上的销子脱开，顺时针方向转动旋钮C，经齿轮副48/50带动齿轮z12旋转，z12与刻度盘D的内齿轮z110相啮合，于是使刻度盘D逆时针方向转动。

刻度盘D应转过的格数，根据砂轮直径减小所引起的工件尺寸变化量确定。

调整妥当后将旋钮C的销孔推入手轮B的销子上，使旋钮C和手轮B成一个整体。

3.4.4 M1432A型万能外圆磨床的主要结构1．砂轮架砂轮架由壳体、主轴及轴承、传动装置及滑鞍等组成。

砂轮主轴及其支承部分的结构和性能，直接影响工件的加工精度和表面粗糙度，它是该磨床及砂轮架部件的关键。

砂轮主轴应具有较高的旋转精度、刚度、抗振性和良好的耐磨性。

为保证砂轮运转平稳和加工质量，新装的砂轮及主轴上的零件都需进行静平衡，整个主轴部件还要进行动平衡。

如图3-48所示是M1432A型万能外圆磨床砂轮架的结构图。

主轴的两端以锥体定位，前端通过压盘l安装砂轮，末端通过锥体安装V带轮13，并用轴端的螺母进行压紧。

主轴由两个短三瓦调位动压轴承来支承，每个轴承各由3块均布在主轴轴颈周围，包角约为60°的扇形轴瓦19组成。

每块轴瓦上都由可调节的球头螺钉20支承。

而球头螺钉的球面与轴瓦的球面经过配做(偶件加工法)，能保证有良好的接触刚度，并使轴瓦能灵活地绕球头螺钉自由摆动。

螺钉的球头(支承点)位置在轴向处于轴瓦的正中，而在周向则偏离中间一些距离。

这样，当主轴旋转时，3块轴瓦各自在螺钉的球头上自由摆动到一定平衡位置，其内表面与主轴轴颈间形成楔形缝隙，于是在轴颈周围产生3个独立的压力油膜，使主轴悬浮在3块轴瓦的中间，形成液体摩擦作用，以保证主轴有高的精度保持性。