机电课程设计---平面磨床

机电课程设计---平面磨床第1章课程概述和设计要求磨床是用砂轮周边或端面进行机械加工的精密机床。

它不但能加工一般金属材料，而且能加工一般金属刀具难以加工的硬材（如淬火钢，硬质合金等）。

利用磨削可获得较高加工精度和光洁度，而且加工余量较其他加工方法小的多。

所以磨床广泛用于零件加工。

由于精密铸造和精密锻造工艺的进步，使得零件不经其他切削加工而直接磨削成成品。

随着高速磨削和强力磨削工艺的发展，进一步提高了磨削的效率。

因此磨床的使用范围日益扩大，在金属切削机床中所占比重不断上升，在工业发达国家占金属切削机床的13%-27%。

磨床种类很多，按其工艺分为外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、工具磨床以及一些专用磨床，如螺纹磨床、齿轮磨床、球面磨床、花键磨床、导轨磨床与无心磨床等。

其中以平面磨床最为普通。

在各种金属切削机床中，磨床占有一定的比重，应用范围最为广泛。

磨床是利用砂轮的周边或端面对工件的外圆、内孔、端面、平面、螺纹及球面等进行磨削加工的一种精密加工机床。

磨床能加工硬度较高的材料，如淬硬钢、硬质合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、花岗石。

磨床能作高精度，表面粗糙度很小的磨削，也能进行高效率的磨削，如强力磨削等。

磨床是各类金属切削机床中品种最多的一类，主要类型有外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、无心磨床、工具磨床等。

平面磨床的工件一般是紧夹在工作台上，或靠电磁吸力固定在电磁工作台上，然后用砂轮的周边或端面磨削工件的平面磨床。

平面磨床的结构由床身、工作台、电磁吸盘、砂轮箱、滑座、立柱等部分组成。

在箱形床身中装有液压传动装置，以使矩形工作台在床身导轨上通过液压油推动活塞杆作往复运动（纵向）。

而工作台往复运动的换向是通过撞块碰撞床身上的换向手柄来改变油路实现的。

工作台往复运动的行程长度可通过调节装在工作台正面槽中的撞块8的位置来改变。

工作台的表面是T形槽，用来安装电磁吸盘以吸持工件或直接安装大型工件。

在床身上固定有立柱，沿立柱的导轨上装有滑座，滑座可在立柱导轨上作上下移动，并可由垂直进刀手轮操纵。

砂轮箱能沿滑座水平导轨作横向移动，可由纵向移动手轮操作，也可由液压传动作连续或间断移动，连续移动用于调节砂轮位置或整修砂轮，间断移动用于进给。

平面磨床的运动形式：主运动是砂轮的旋转运动。

进给运动有垂直进给，即滑座在立柱上上的上下运动；横向进给，即砂轮箱在滑座上的水平运动；纵向进给，即工作台沿床身的往复运动。

工作台没完成一次往复运动时，砂轮箱便作一次间断性的横向进给，当加工完整个平面后，砂轮箱作一次间断性的垂直进给。

辅助运动是指砂轮箱在滑座上水平导轨上作快速横向移动，滑座在立柱上的垂直导轨上作快速垂直移动。

第2章M7130平面磨床的原理结构2.1 M7130平面磨床的主要结构M7230 是卧轴圆台平面磨床:适用于磨削圆形薄片工件,并可利用工作台倾斜磨出厚薄不等的环形工件。

卧轴矩台平面磨床，国家标为M71系列平面磨床，即带有卧式磨头主轴，矩形工作台的平面磨床。

主要功能是用砂轮的周边磨削工件的平面，也可以用砂轮的端面磨削工件的槽和凸缘的侧面，磨削精度和光洁度都较高。

适宜于磨削各种精密零件和工模具，可供机械加工车间、机修车间和工具车间作精密加工使用。

中国传统的卧轴矩台平面磨床是从原苏联引进并消化改进的M71系列，特点是磨床主轴侧挂，主轴采用轴瓦支承，适合粗加工重切削。

近年来欧美国家更流行是十字鞍座结构的卧轴矩台平面磨床，主轴采用精密精珠轴承支承，更适合于精密磨削。

M7130具有以下特点：（1）机床布局采用立柱右置，磨头、拖板与立柱的结构有新的突破，整机刚性更好。

（2）磨头采用国际通行的滚动轴承结构形式。

（3）机床的垂直、横向进给运动采用滚珠丝杠副，进给灵敏度高。

（4）工作台纵向运动由叶片泵驱动，运动平稳，噪声小。

油池配有冷却装置，温升低，热变形小。

（5）磨头垂直运动有快速升降装置，操作方便，横向运动由变频电机驱动，可无级调速。

（6）机床的垂直、横向进给部分留有伺服电机安装位置，根据需要可配置数控系统成为数控机床。

M7130平面磨床主要由床身、工作台、电磁吸盘、砂轮箱、立柱、操作手柄等构成，外形结构如图2.1所示。

图2.1 卧轴平面磨床外形结构图1—立柱；2—滑座；3—砂轮箱；4—电磁吸盘；5—工作台；6—床身2.2 M7130平面磨床的原理工作台上装有电磁吸盘，用以吸持工件。

工作台在床身导轨上作往复运动（纵向运动）。

固定在床身上的立柱上带有导轨，滑座在立柱导轨上作垂直运动；而砂轮箱在滑座的导轨上作水平运动（横向运动），砂轮箱内装有电动机，电动机带动砂轮作旋转运动。

平面磨床在加工工件过程中，砂轮的旋转运动是主运动，工作台往复运动为纵向进给运动，滑座带动砂轮箱沿立柱导轨的运动为垂直进给运动，砂轮箱沿滑座导轨的运动为横向进给运动。

工作时，砂轮旋转，同时工作台带动工件右移（如图2.2所示），工件被磨削。

然后工作台带动工件快速左移，砂轮向前作进给运动，工作台再次右移，工件上新的部位被磨削。

这样不断重复，直至整个待加工平面都被磨削。

图2.2 矩形工作台平面磨床工作图1—砂轮；2—主运动；3—纵向进给运动；4—工作台；5—横向进给运动；6—垂直进给运动2.3电力拖动特点及控制要求2.3.1电力拖动特点(1) M7130平面磨床中有三台电动机：砂轮电动机拖动砂轮旋转。

液压泵电动机拖液压泵，采用多电机单拖动，经液压装置来完成工作台往复纵向运动以及实现横向的自动进给，并承担工作台导轨的润滑。

冷却泵电动机拖动冷却泵，供给磨削加工需要的冷却液。

相互间存在简单的联锁与必要的信号及保护环节，磨床有简单的机械传动。

(2) 磨削加工一般不要求调速，因要求砂轮速度高，所以通常采用三相鼠笼式异步电动机拖动。

同时为提高砂轮主轴的刚度，从而提高磨床加工精度，采用装入式感应电动机直接拖动，这样砂轮主轴就是电动机的轴。

(3) 平面磨床是一种精密机床，为保证加工精密，要求机床运行平稳，又因工作台为往复运动，要求换向时的惯性小，换向无冲击。

为此平面磨床采用液压传动。

由液压电动机拖动液压泵，经液压传动装置实现工作台的纵向进给运动。

并通过工作台上的撞块操纵床上的液压换向开关，实现方向的反向送进，从而实现工作台的往复运动。

(4) 平面磨床采用电磁吸盘，是保证加工工件的精度，同时也为磨削加工一些小工件时，让工件在加工过程中发热可以自由伸缩，更便于夹持。

(5) 在磨削过程中为冲走磨屑及沙粒，保证加工精度，也为使工件得到良好的冷却，减少变形，需采用冷却泵为磨削过程输送冷却液。

2.3.2控制要求（1）砂轮电动机、液压泵电动机和冷却泵电动机都只是要求单方向运转。

（2）冷却泵电动机随砂轮电动机开动，不用冷却液时也可单独关断冷却泵电动机。

（3）具有完善的保护环节：各电路的短路保护；电动机的长期过载保护；零压保护电磁吸盘的欠电流保护；防止因断电，电磁吸盘工件飞出的保护以及其他保护等。

（4）允许机床分别作调整运动。

（5）具有使电磁吸盘吸牢工件及放开工件并去磁的控制环节。

（6）具有照明电路。

2.4电源形式主电路采用交流380V电源直接供电，对于比较复杂的控制线路，应采用控制电源变压器，将控制电压由交流380V或220V降至110V或48V、24V等，这是从安全角度考虑的。

本设计由控制变压器将交流380V变换成110V、24V、和6V分别供给控制回路、照明回路和信号回路第3章电气设计3.1 电气控制设计图3.1 M7130型平面磨床电气控制电路图主电路分析主电路有三台电动机，M1为砂轮电动机，M2为冷却泵电动机，M3为液压泵电动机。

M1由接触器KM1控制。

插上插销X1后，M2将与M1同时启动和停止；不用冷却液时，可将插销X1拔掉。

M3由接触器KM2控制。

三台电动机共用熔断器FU1作短路保护，M1和M2用热继电器FR1作长期过载保护，M3用热继电器FR2作长期过载保护。

控制电路分析控制电路可分为电动机控制电路和电磁吸盘控制电路以及照明和指示灯控制3.2电动机的控制由控制按钮SB1、SB2与接触器KM1构成砂轮电动机M1的单向旋转直接启动控制电路；由控制按钮SB3、SB4与KM2构成液压泵电动机单向旋转直接启动控制电路。

这两台电动机的启动和停止都可独立进行。

但想要启动电动机，只要在转换开关SA2的触点SA2闭合，或欠电流继电器KA的常闭触点KA闭合的条件下方可实现。

图2-1主电路电气原理图图2-2 控制电路原理图根据电动机M1-M3主电路控制电器主触点的文字符号KM1、KM2，在图中可找到接触点KM1、KM2线圈电路，由此可得到M1-M3得控制电路如图2所示。

图中有动合触点KA，由图区14可知，触点KA为欠电压继电器KA的动合触点。

电磁吸盘用于固定加工工件。

根据电磁吸盘文字符号YH，在图中可以找到电磁吸盘电路，电磁吸盘是利用线圈通电时产生磁场的特性吸牢铁磁性材料工件的一种工具。

M1-M3控制电路和电磁吸盘控制电路通过欠电压继电器KA进行联系。

当电源电压过低使电磁吸盘吸力不足或吸力消失时，会导致加工过程中工件飞离吸盘而发生人身和设备事故，因此吸盘线圈两端并联欠电压继电器KA，做电磁吸盘的欠电压保护。

当电源电压过低时，KA不吸合，串接在KM1、KM2线圈控制电路的动合触点KA断开，切断KM1、KM2线圈电路，使砂轮电动机M2和液压电动机M1停止工作，确保安全生产。

砂轮电动机M1和冷却泵电动机M2的控制电路砂轮电动机M1和冷却泵电动机M2由KM2控制，SB2是停止按钮，SB1是启动按钮。

由于冷却电动机M2通过连接器XS1与M1联动控制，因此M1和M2同时启动运转。

若不需要冷却时，可将插头拔出。

按下SB1→KM1得电吸合→KM1主触点闭合→电机M1和M2启动↓→常开触点KM1闭合，自锁↓→常开触点KM1闭合，指示灯灭按下SB2→KM1失电释放→KM1主触点断开→电机M1和M2停止↓→常开触点KM1断开，解除自锁↓→常开触点KM2断开，指示灯灭液压泵电动机M3的控制电路液压泵电动机M3由KM2控制，SB4是停止按钮，SB3是启动按钮。

当欠压继电器KA吸合后，其动合触点KA闭合，为KM1、KM2得电提供通路：按下SB3 →KM2得电吸合→KM2主触点闭合→液压泵电动机启动↓→常闭触点KM2闭合→指示灯亮↓→常开触点KM2闭合，自锁按下SB4→KM2失电释放→KM2主触点闭合→液压泵电动机停止↓→常闭触点KM2断开→指示灯灭↓→常开触点KM2断开，解除自锁在运转过程中，若M3过载，则热继电器FR1的动断触点FR1断开，使KM3失电释放主触点断开M3停转，起到过载保护作用。

3.3.电磁吸盘的控制电磁吸盘控制电路可分为整流装置、控制装置和保护装置三部分。

电磁吸盘整流装置由整流变压器T1与桥式全波整流器VC组成，输出110V直流电压对电磁吸盘供电。