3.4 磨床
3.4.1 磨床的工藝特點與類型
采用磨料或非金屬的磨具(如砂輪、砂帶、油石和研磨劑等)對工件表面進行加工的機床稱為磨床。
1.磨床的工藝特點
(1)切削工具是由無數細小、堅硬、鋒利的非金屬磨粒黏結而成的多刃工具,并且作高速旋轉的主運動。
(2)萬能性強,適應性廣。它能加工其他普通機床不能加工的材料和零件,尤其適用于加工硬度很高的淬火鋼件或其他高硬度材料。
(3)磨床種類多,范圍廣。由于高速磨削和強力磨削的發展,磨床已經擴展到零件的粗加工領域和精密毛坯制造領域,很多零件可以不必經過其他加工而直接由磨床加工成成品。
(4)磨削加工余量小,生產效率較高,更容易實現自動化和半自動化,可廣泛用于流水線和自動線加工。
(5)磨削精度高,表面質量好,可進行一般普通精度磨削,也可以進行精密磨削和高精度磨削加工。
2.磨床的類型
磨床的種類很多,按用途和采用的工藝方法不同,大致可分為以下幾類。
(1)外圓磨床 主要磨削回轉表面,包括萬能外圓磨床、外圓磨床及無心外圓磨床等。
(2)內圓磨床 主要包括內圓磨床、無心內圓磨床及行星內圓磨床等。
(3)平面磨床 用于磨削各種平面,包括臥軸矩臺平面磨床、立軸矩臺平面磨床、臥軸圓臺平面磨床及立軸圓臺平面磨床等。
(4)工具磨床 用于磨削各種工具,如樣板或卡板等,包括工具曲線磨床、鉆頭溝槽(螺旋槽)磨床、卡板磨床及絲錐溝槽磨床等。
(5)刀具刃磨磨床 用于刃磨各種切削刀具,包括萬能工具磨床(能刃磨各種常用刀具)、拉刀刃磨床及滾刀刃磨床等。
(6)專門化磨床 專門用于磨削一類零件上的一種表面,包括曲軸磨床、凸輪軸磨床、花鍵軸磨床、活塞環磨床、球軸承套圈溝磨床及滾子軸承套圈滾道磨床等。
(7)其他磨床 包括珩磨機、研磨機、拋光機、超精加工機床及砂輪機等。
3.4.2 M1432A型萬能外圓磨床
M1432A型萬能外圓磨床是普通精度級萬能外圓磨床,它主要用于磨削內外圓柱面、內外圓錐面、階梯軸軸肩以及端面和簡單的成形回轉體表面等。磨削加工精度可達IT6~IT7級,表面粗糙度為Ra1.25~0.08μm。這種磨床萬能性強,但磨削效率不高,自動化程度較低,適用于工具車間、維修車間和中小批量生產類型。其主參數為:最大磨削直徑320mm。
1. M1432A型萬能外圓磨床的主要組成部件及技術性能
(1)機床的主要組成部件 M1432A型萬能外圓磨床的外形如圖3-27所示。它由下列主要部件組成。

圖3-27 M1432A型萬能外圓磨床
①床身 它是磨床的基礎支承件,用以支承和定位機床的各個部件。床身的內部用作液壓油的油池。
②頭架 它用于裝夾和定位工件并帶動工件作自轉運動。當頭架體座逆時針回轉0°~90°角度時, 可磨削短圓錐面;當頭架體作逆時針回轉90°時,可磨削小平面。
③砂輪架 它用以支承并傳動砂輪主軸高速旋轉,砂輪架裝在滑鞍上,回轉角度為±30°,當需要磨削短圓錐面時,砂輪架可調至一定的角度位置。
④內圓磨具 它用于支承磨內孔的砂輪主軸。內圓磨具主軸由單獨的內圓砂輪電動機驅動。
⑤尾座 尾座上的后頂尖和頭架前頂尖一起支承工件。
⑥工作臺 它由上工作臺和下工作臺兩部分組成。上工作臺可繞下工作臺的心軸在水平面內調至某一角度位置(±80°),用以磨削錐度較小的長圓錐面。工作臺臺面上裝有頭架和尾座,這些部件隨著工作臺一起,沿床身縱向導軌作縱向往復運動。
⑦滑鞍及橫向進給機構 轉動橫向進給手輪,通過橫向進給機構帶動滑鞍及砂輪架作橫向移動;也可利用液壓裝置,通過腳操縱板使滑鞍及砂輪架作快速進退或周期性自動切入進給。
(2)磨床的主要技術性能
外圓磨削直徑 8~320mm
外圓最大磨削長度(共三種規格) 1000mm;1500mm;2000mm
內孔磨削直徑 30~100mm
內孔最大磨削長度 125mm
磨削工件最大重量 150kg
砂輪尺寸和轉速 ?400mm×50mm×?203mm,1670r/min
頭架主軸轉速 6級25r/min、50r/min、80r/min、112r/min、160r/min、224r/min
內圓砂輪轉速 10000r/min;15000r/min
工作臺縱向移動速度(液壓無級調速) 0.05~4m/min
機床外形尺寸(三種規格)
長度 3200mm;4200mm;5200mm
寬度 1800~1500mm
高度 1420mm
機床重量(三種規格) 3200kg;4500kg;5800kg
2. M1432A型萬能外圓磨床加工方法
(1)磨外圓 如圖3-28(a)所示,加工所需的運動為:
①砂輪旋轉運動nt 它是磨削外圓的主運動;
②工件旋轉運動nw 它是工件的圓周進給運動;

圖3-28 M1432A萬能外圓磨床加工方法
③工件縱向往復運動fa 它是磨削出工件全長所必需的縱向進給運動;
④砂輪橫向進給運動fr 它是間歇的切入運動。
(2)磨長圓錐面 如圖3-28(b)所示,所需的運動和磨外圓時一樣,所不同的是將工作臺調至一定的角度位置。這時,工件的回轉中心線與工作臺縱向進給方向不平行,所以磨削出來的表面是圓錐面。
(3)切入法磨外圓錐面 如圖3-28(c)所示,將砂輪調整至一定的角度位置,工件不作往復運動,砂輪作連續的橫向切入進給運動。這種方法僅適合磨削短的圓錐面。
(4)磨內錐孔 如圖3-28(d)所示,將工件裝夾在卡盤上,并調整至一定的角度位置。這時磨外圓的砂輪不轉,磨削內孔的內圓砂輪作高速旋轉運動,其他運動與磨外圓時類似。
從上述四種典型表面加工的分析中可知,機床應具有下列運動:
主運動:①磨外圓砂輪的旋轉運動n;②磨內孔砂輪的旋轉運動n。主運動由兩個電動機分別驅動,并設有互鎖裝置。
進給運動:①工件旋轉運動nw;②工件縱向往復運動fa;③砂輪橫向進給運動fr。往復縱磨時,橫向進給運動是周期性間歇進給;切入式磨削時,是連續進給運動。
輔助運動:包括砂輪架快速進退(液壓),工作臺手動移動以及尾座套筒的退回(手動或液動)等。
3.4.3 M1432A型萬能外圓磨床傳動系統
M1432A型萬能外圓磨床各部件的運動是由機械傳動裝置和液壓傳動裝置聯合傳動來實現的。在該機床中,除了工作臺的縱向往復運動,砂輪架的快速進退和周期自動切入進給,尾座頂尖套筒的縮回,砂輪架絲杠螺母間隙消除機構及手動互鎖機構是由液壓傳動配合機械傳動來實現的以外,其余運動都是由機械傳動來實現的。如圖3-29所示是M1432A型萬能外圓磨床的機械傳動系統。

圖3-29 M1432A萬能外圓磨床機械傳動系統
1.外圓磨削砂輪的傳動鏈
砂輪架主軸的運動是由砂輪架電動機(1440r/min,4kW)經4根V帶直接傳動的,砂輪主軸的轉速達到1670r/min的高轉速。
2.工件頭架撥盤(帶動工件)的傳動鏈
工件頭架撥盤的運動是由雙速電動機(700/1 350r/min,0.55/0.1kW)驅動,經V帶塔輪及兩級V帶傳動,使頭架的撥盤或卡盤帶動工件,實現圓周運動。
3.內圓磨具的傳動鏈
內圓磨削砂輪主軸由內圓砂輪電動機(2840r/min,1.1kW)經平帶直接傳動。更換平帶輪可使內圓砂輪主軸得到兩種轉速(10000r/min和15000r/min)。
內圓磨具裝在支架上,為了保證工作安全,內圓砂輪電動機的啟動與內圓磨具支架的位置有互鎖作用。只有當支架翻到工作位置時,電動機才能啟動。這時,砂輪架快速進退手柄在原位上自動鎖住,不能快速移動。
4.工作臺的手動驅動傳動鏈
調整機床及磨削階梯軸的臺階時,工作臺還可由手輪A驅動,如圖3-29所示。為了避免工作臺縱向運動時帶動手輪A快速轉動碰傷操作者,采用了互鎖油缸。軸Ⅵ的互鎖油缸和液壓系統相通,工作臺運動時壓力油推動軸Ⅵ上的雙聯齒輪移動,使齒輪z18與z72脫開。因此,液壓驅動工作臺縱向運動時手輪A并不轉動。當工作臺不用液壓傳動時,互鎖油缸上腔通油池,在油缸內的彈簧作用下,使齒輪副18/72重新嚙合傳動,轉動手輪A,經過齒輪副15/72和18/72及齒輪齒條副,便可實現工作臺手動縱向直線移動。
5.滑鞍及砂輪架的橫向進給運動傳動鏈
橫向進給運動,可搖動手輪B來實現,也可由進給液壓缸的柱塞G驅動,實現周期的自動進給。傳動路線表達式為:
橫向手動進給分粗進給和細進給。粗進給時,將手柄E向前推,轉動手輪B經齒輪副50/50和44/88、絲杠使砂輪架作橫向粗進給運動。手輪B轉1周,砂輪架橫向移動2mm,手輪B的刻度盤D上分為200格,則每格的進給量為0.01mm。細進給時,將手柄E拉到圖3-30所示位置,經齒輪副20/80和44/88嚙合傳動,則砂輪架作橫向細進給,手輪B轉1周,砂輪架橫向移動0.5mm,刻度盤上每格進給量為0.0025mm。
如圖3-30所示,磨削一批工件時,為了簡化操作及節省時間,通常在試磨第一個工件達到要求的直徑后,調整刻度盤上擋塊F的位置,使它在橫進給磨削至所需直徑時,正好與固定在床身前罩上的定位塊相碰。因此,磨削后續工件時,只需搖動橫向進給手輪(或開動液壓自動進給),當擋塊F碰在定位塊E上時,停止進給(或液壓自動停止進給),就可達到所需的磨削直徑,上述過程叫定程磨削。利用定程磨削可減少測量工件直徑尺寸的次數,提高生產效率。

圖3-30 手動刻度的調整
B—手柄;C—按鈕;D—刻度盤;E—定位塊;F—擋塊
當砂輪磨損或修正后,由于擋塊F控制的工件直徑變大了。這時,必須調整砂輪架的行程終點位置,也就是調整刻度盤D上擋塊F的位置。如圖3-30所示,調整的方法為:拔出旋鈕C,使它與手輪B上的銷子脫開,順時針方向轉動旋鈕C,經齒輪副48/50帶動齒輪z12旋轉,z12與刻度盤D的內齒輪z110相嚙合,于是使刻度盤D逆時針方向轉動。刻度盤D應轉過的格數,根據砂輪直徑減小所引起的工件尺寸變化量確定。調整妥當后,將旋鈕C的銷孔推入手輪B的銷子上,使旋鈕C和手輪B成一整體。由于旋鈕C上周向均布21個銷孔,而手輪B每轉一轉的橫向進給量為2mm或0.5mm。因此,旋鈕每轉過一個孔距,砂輪架的附加橫向進給量為0.01mm或0.0025mm。
3.4.4 M1432A型萬能外圓磨床的主要結構
1.砂輪架
砂輪架由殼體、主軸及軸承、傳動裝置及滑鞍等組成。砂輪主軸及其支承部分的結構和性能,直接影響工件的加工精度和表面粗糙度,它是該磨床及砂輪架部件的關鍵。砂輪主軸應具有較高的旋轉精度、剛度、抗振性和良好的耐磨性。為保證砂輪運轉平穩和加工質量,新裝的砂輪及主軸上的零件都需進行靜平衡,整個主軸部件還要進行動平衡。如圖3-31所示是M1432A型萬能外圓磨床砂輪架的結構圖。

圖3-31 M1432A型萬能外圓磨床砂輪架的結構圖
1—壓盤;2,9—軸承蓋;3,7—軸承;4—殼體;5—主軸;6—電動機;8—止推環;10—推力球軸承;11—彈簧;12—螺釘;13—V帶輪;14—銷;15—刻度盤;16—滑鞍;17—定位軸銷;18—半螺母;19—扇形軸瓦;20—球頭螺釘;21—螺套;22—鎖緊螺釘;23—封口螺釘
主軸的兩端以錐體定位,前端通過壓盤1安裝砂輪,末端通過錐體安裝V帶輪13,并用軸端的螺母進行壓緊。主軸由兩個短三瓦調位動壓軸承來支承,每個軸承各由3塊均布在主軸軸頸周圍、包角約為60°的扇形軸瓦19組成。每塊軸瓦上都由可調節的球頭螺釘20支承。而球頭螺釘的球面與軸瓦的球面經過配做(偶件加工法),能保證有良好的接觸剛度,并使軸瓦能靈活地繞球頭螺釘自由擺動。螺釘的球頭(支承點)位置在軸向處于軸瓦的正中,而在周向則偏離中間一些距離。這樣,當主軸旋轉時,3塊軸瓦各自在螺釘的球頭上自由擺動到一定平衡位置,其內表面與主軸軸頸間形成楔形縫隙,于是在軸頸周圍產生3個獨立的壓力油膜,使主軸懸浮在3塊軸瓦的中間,形成液體摩擦作用,以保證主軸有高的精度保持性。當砂輪主軸受磨削載荷而產生向某一軸瓦偏移時,這一軸瓦的楔縫變小,油膜壓力升高;而在另一方向的軸瓦的楔縫便變大,油膜壓力減小。這樣,砂輪主軸就能自動調節到原中心位置,保持主軸有高的旋轉精度。軸承間隙用球頭螺釘20進行調整,調整時,先卸下封口螺釘23、鎖緊螺釘22和螺套21,然后轉動球頭螺釘20,使軸瓦與軸頸間的間隙合適為止(一般情況下,其間隙為0.01~0.02mm,用厚薄規測量)。調整好后,必須重新用螺套21和鎖緊螺釘22將球頭螺釘20鎖緊在殼體4的螺孔中,以保證支承剛度。
主軸由止推環8和推力球軸承10作軸向定位,并承受左右兩個方向的軸向力,推力球軸承的間隙由裝在皮帶內的6根彈簧11通過銷14自動消除,由于自動消除間隙的彈簧11的力量不可能很大,所以推力球軸承只能承受較小的向左的軸向力。因此,本機床只宜用砂輪的左端面磨削工件的臺肩斷面。 砂輪的殼體4固定在滑鞍16上,利用滑鞍下面的導軌與床身頂面后部的橫導軌配合,并通過橫向進給機構和半螺母18,使砂輪作橫向進給運動或快速向前或向后移動。殼體4可繞定位軸銷17回轉一定角度,以磨削錐度大的短錐體。
2.內圓磨具主軸部件
如圖3-32所示是M1432A萬能外圓磨床內圓磨具主軸部件結構。由于磨削內圓時砂輪直徑較小,所以內圓磨具主軸應具有很高的轉速,內圓磨具應保證高轉速下運動平穩,并且主軸軸承應具有足夠的剛度和壽命。內圓磨具主軸由平帶傳動。主軸前、后支承各用兩個D級精度的角接觸球軸承,均勻分布的8個彈簧3的作用力通過套筒2、4頂緊軸承外圈。當軸承磨損產生間隙或主軸受熱膨脹時,由彈簧自動補償調整,從而保證了主軸軸承剛度和穩定的預緊力。

圖3-32 M1432A萬能外圓磨床內圓磨具主軸部件結構
1—接長軸;2—套筒;3—彈簧;4—套筒
由于磨削內圓時砂輪直徑較小,所以內圓磨具主軸應具有很高的轉速,內圓磨具應保證高轉速下運動平穩,同時主軸軸承應具有足夠的剛度和壽命。內圓磨具主軸由平帶傳動。主軸前、后支承各用兩個D級精度的角接觸球軸承,均勻分布的8個彈簧3的作用力通過套筒2、4頂緊軸承外圈。當軸承磨損產生間隙或主軸受熱膨脹時,由彈簧自動補償調整,從而保證了主軸軸承的剛度和穩定的預緊力。
主軸的前端有一莫氏錐孔,可根據磨削孔深度的不同安裝不同的內磨接長軸1;主軸的后端有一外錐體,以安裝平帶輪。
內磨裝置以鉸鏈聯接方式安裝在砂輪架前上方。內圓磨具裝在支架的孔中,圖3-33所示為工作時位置。如果不磨削內圓,內圓磨具支架2翻向上方。

圖3-33 內磨裝置
1—內圓磨具;2—支架
內圓磨具主軸的軸承用鋰基潤滑脂潤滑。
3.頭架
如圖3-34所示是M1432A萬能外圓磨床的頭架結構,頭架主軸和前頂尖根據不同的工作需要,可以轉動或固定不動。
(1)工件支承在前、后頂尖上,撥盤9的撥桿7撥動工件夾頭,使工件旋轉,這時頭架主軸和前頂尖固定不動。固定主軸的方法是擰螺桿2,使摩擦環1頂緊主軸后端,則主軸及前頂尖固定不動,避免了主軸回轉精度誤差對加工精度的影響。
(2)用自定心三爪或單動四爪卡盤裝夾工件。這時,在頭架主軸前端安裝卡盤,卡盤固定在法蘭盤22上,法蘭盤22裝在主軸的錐孔中,并用拉桿拉緊。運動由撥盤9經撥銷21帶動法蘭盤22及卡盤旋轉。這時,頭架主軸由法蘭盤22帶動,也隨著一起旋轉。
(3)自磨主軸頂尖。此時將主軸放松,把主軸頂尖裝入主軸錐孔,同時用撥塊19將撥盤9和頭架主軸10相連[見圖3-34(b)],使撥盤9直接帶動主軸和頂尖旋轉,依靠機床自身修磨以提高工件的定位精度。
頭架殼體14可繞底座15上的軸銷16轉動,調整頭架角度位置的范圍為逆時針方向0°~90°。

圖3-34 M1432A萬能外圓磨床的頭架結構
1—摩擦環;2—螺桿;3,11—軸承蓋;4,5,8—隔套;6—電動機;7—撥桿;9—撥盤;10—頭架主軸;12—帶輪;13—偏心套;14—殼體;15—底座;16—軸銷;17—銷子;18—固定銷;19—撥塊;20—拉桿;21—撥銷;22—法蘭盤
(4)尾座。如圖3-35所示,尾座頂尖通過彈簧2頂緊工件。這樣,就可使頂緊力在磨削期間保持穩定,不會因工件受熱伸長等因素而改變力的大小,有利于提高工件精度。頂緊力大小由手把9調整。

圖3-35 M1432A萬能外圓磨床的尾座
1—尾座套筒;2—彈簧;3—螺釘;4—液壓缸;5—活塞;6—下撥桿;7—軸;8—銷;9—手把;10—螺母;11—絲杠;12—上撥桿;13—手柄;14—T形螺釘
尾座套筒1可以用手動或液動退回。手動順時針方向轉動手柄13,通過軸7及上撥桿12可使套筒1后退。或者,當砂輪架處在后退位置時,腳踩“腳踏板”,壓力油就進入液壓缸4的左腔,推動活塞5,通過下撥桿6、上撥桿12,使套筒1后退。
磨削時,尾座用T形螺釘14緊固在工作臺上。
尾座前端的密封蓋上裝有修整砂輪用金剛筆孔。金剛筆用螺釘3固定。
(5)橫向進給機構。橫向進給機構如圖3-36所示,它用于實現砂輪架橫向工作進給,調整位移和快速進退,以確定砂輪和工件的相對位置,控制工件尺寸等。調整位移為手動;快速進退的距離是固定的,用液壓傳動。
如圖3-36(a)所示,砂輪架的快速進退由液壓缸1實現,液壓缸的活塞桿右端用角接觸球軸承與絲杠16連接,它們之間可以相對轉動,但不能作相對軸向移動。絲杠16右端用花鍵與z=88齒輪連接并能在齒輪花鍵孔中滑移。當液壓缸1的左腔或右腔通壓力油時,活塞帶動絲杠16經半螺母15帶動砂輪架快速向前趨近工件或快速向后退離工件。砂輪架快進至終點位置時,絲杠16在剛性定位螺釘6上而實現準確定位。
為減少摩擦阻力,防止爬行和提高進給精度,砂輪架滑鞍與床身的橫向導軌采用滾動導軌。為消除絲杠16與半螺母15之間的間隙,提高進給精度和重復定位精度,其上設置有閘缸4。機床工作時,閘缸4便通上壓力油,經柱塞3、擋塊2使砂輪受到一個向后的F作用力,此力與徑向磨削分力同向,因此,半螺母15與絲杠16始終緊靠在螺紋的一側工作。
周期自動進給是由進給液壓缸的柱塞18驅動[見圖3-36(b)],當工作臺換向時,進給液壓缸右腔接通壓力油,推動柱塞18向左移動,這時用銷軸連接在柱塞18槽內的棘爪19推動固定在中間體17上的棘輪8轉過一個角度,實現自動進給一次(此時手輪11也被帶動旋轉)。進給完畢后,進給液壓缸右腔與回油路接通,于是柱塞18在左端彈簧的作用下復位。轉動齒輪20(通過齒輪20軸上的手把操縱,調整好后由鋼球定位,圖中未表示),使遮板7轉動一個位置(其短臂的外圓與棘輪外圓大小相同),可以改變棘爪19所能推動的棘輪齒數,從而改變每次進給的進給量大小。當橫向自動進給至所需尺寸時,裝在刻度盤上的撞塊14,正好處于正下方,由于撞塊的外圓與棘輪外圓大小相同,因此將棘爪19壓下,使其無法與棘輪相嚙合,于是橫向進給便自動停止。
3.4.5 無心外圓磨床
1.無心外圓磨床的外形結構
如圖3-37所示是目前生產中較普遍使用的無心外圓磨床的外形。砂輪架3固定在床身1的左邊,裝在其上的砂輪主軸通常是不變速的,由裝在床身內的電動機經V帶直接傳動。導輪架裝在床身右邊的滑板9上,它由轉動體5和座架6兩部分組成。轉動體可在垂直平面內相對座架轉位,以使裝在其上的導輪主軸根據加工需要對水平線偏轉一個角度。導輪可有級或無級變速,它的傳動裝置裝在座架內。在砂輪架左上方以及導輪架轉動體的上面,分別裝有砂輪修整器2和導輪修整器4,在滑板9的左端裝有工件座架11,其上裝著支承工件用的托板17,以及使工件在進入與離開磨削區時保持正確運動方向的導板15、16。利用快速進給手柄10或微量進給手輪7,可使導輪沿滑板9上的導軌移動(此時滑板9被鎖緊在回轉底座8上),以調整導輪和托板間的相對位置;或者使導輪架、工件座架同滑板9一起,沿回轉底座8上導軌移動(此時導輪架被鎖緊在滑板9上),實現橫向進給運動。回轉底座8可在水平面內扳轉角度,以便磨削錐度不大的圓錐面。

圖3-37 無心外圓磨床的外形
1—床身;2—砂輪修整器;3—砂輪架;4—導輪修整器;5—轉動體;6—座架;7—微量進給手輪;8—回轉底座;9—滑板;10—快速進給手柄;11—工件座架;12—導輪修正刀具;13—導輪;14—轉盤;15—前導板;16—后導板;17—托板
2.無心外圓磨床的加工
如圖3-38(b)所示為無心外圓磨床加工示意圖。無心外圓磨床工作時,工件不是支承在頂尖上或夾持在卡盤中,而是放在砂輪和導輪之間,以被磨削外回轉表面作定位基準,支承在托板和導輪上,在磨削力以及導輪和工件間的摩擦力作用下被帶動旋轉,實現圓周進給運動。導輪是摩擦系數較大的樹脂或橡膠結合劑砂輪,其轉速較低,線速度一般在20~80m/min范圍內,它不起磨削作用,而是用于支承工件和控制工件的進給速度。無心磨削時,工件的中心必須高于導輪和砂輪中心連線(一般等于0.15d~0.25d,d為工件直徑),如圖3-38(a)所示,使工件與砂輪、導輪間的接觸點不在工件同一直徑線上,從而工件在多次轉動中逐漸被磨圓。

圖3-38 無心外圓磨床加工示意圖
1—砂輪;2—工件;3—導輪;4—托板
3.無心外圓磨床的磨削方法
無心外圓磨床有兩種磨削方法:縱磨法和橫磨法。縱磨法[圖3-39(a)]是將工件從機床前面放到前導板上,推入磨削區。由于導輪在垂直平面內傾斜角,導輪與工件接觸處的線速度可分解為水平和垂直兩個方向的分速度——v導水平和v導垂直,垂直方向的速度控制工件的圓周進給運動,水平方向的速度使工件作縱向進給,所以工件進入磨削區后,便既作旋轉運動,又作軸向移動,穿過磨削區,從機床后面出去,完成一次走刀。磨削時,工件一個接一個地通過磨削區,加工是連續進行的。為了保證導輪和工件間為直線接觸,導輪的形狀應修整成回轉雙曲面形。這種磨削方法適用于不帶臺階的圓柱形工件。橫磨法[圖3-39(b)]是先將工件放在托板和導輪上,然后由工件連同導輪作橫向進給。由于工件不需縱向進給,導輪的中心線僅傾斜微小的角度,以便對工件產生一個不大的軸向推力。使之靠住擋塊4,得到可靠的軸向定位,此法適用于具有階梯或成形回轉表面的工件。

圖3-39 無心外圓磨床磨削方法示意圖
1—砂輪;2—導輪;3—托板;4—擋塊;5—工件
3.4.6 平面磨床
1.平面磨床的結構
如圖3-40 所示為臥軸矩臺平面磨床外形圖。這種機床的砂輪主軸通常是由內連式異步電動機直接驅動的。通常電動機軸就是主軸,電動機的定子就裝在砂輪架3的殼體內,砂輪架3 可沿滑座4的燕尾導軌作間歇的橫向進給運動(手動或液動),滑座4 和砂輪架3 一起沿立柱5 的導軌作間歇的垂直切入運動(手動),工作臺2 沿床身1 的導軌作縱向往復運動(液壓傳動)。

圖3-40 平面磨床結構
1—床身;2—工作臺;3—砂輪架;4—滑座;5—立柱
2.平面磨床的類型
平面磨床主要用砂輪旋轉來磨削工件的平面以使其可達到要求的平面度。根據砂輪主軸位置和工作臺的形狀組合不同,平面磨床分為臥軸矩臺平面磨床、臥軸圓臺平面磨床、立軸矩臺平面磨床、立軸圓臺平面磨床、雙端面磨床。如圖3-41所示。

圖3-41 平面磨床類型
3.4.7 內圓磨床
內圓磨床主要用于磨削各種圓柱孔(包括通孔、盲孔、階梯孔和斷續表面的孔等)和圓錐孔。內圓磨床的主要類型有普通內圓磨床、無心內圓磨床、行星式內圓磨床和坐標磨床等。
(1)普通內圓磨床 普通內圓磨床是生產中應用最廣泛的一種內圓磨床,其磨削方法如圖3-42所示。磨削時,工件用卡盤或其他的夾具安裝在主軸上,由主軸帶動工件旋轉作圓周進給運動,用符號nw表示。砂輪高速旋轉完成主運動,用符號nt表示。砂輪或工件往復直線運動完成縱向進給運動(也稱為軸向運動),用符號fa表示。在完成縱向進給運動后,砂輪或工件還要作一次橫向進給運動(也稱為徑向運動),用符號fr表示。實際磨削時,根據工件形狀和尺寸的不同,可采用縱磨法或切入法磨削內孔,如圖3-42(b)所示。某些普通內圓磨床上裝備有專門的端磨裝置,采用這種端磨裝置,可在工件一次裝夾中完成內孔和端面的磨削,如圖3-42(c)、(d)所示。這樣既容易保證孔和端面的垂直度,又可提高生產效率。

圖3-42 普通內圓磨床的磨削方法
(2)無心內圓磨床 無心內圓磨床的工作原理如圖3-43所示。磨削時,工件4支承在滾輪1和導輪3上,壓緊輪2使工件緊靠導輪,由導輪帶動工件旋轉,實現圓周進給運動(nw)。砂輪除了完成主運動(nt)外,還作縱向進給運動(fn)和周期橫向進給運動(fr)。加工結束時,壓緊輪沿箭頭A的方向擺開,以便裝卸工件。磨削錐孔時,可將滾輪1、導輪3和工件4一起偏轉一定角度。這種磨床主要適用于大批大量生產中,加工那些外圓表面已經精加工且又不宜用卡盤裝夾的薄壁工件以及內、外圓同軸度要求較高的工件,如軸承環之類的零件。

圖3-43 無心內圓磨床的工作原理
1—滾輪;2—壓緊輪;3—導輪;4—工件
(3)行星式內圓磨床 行星式內圓磨床的工作原理如圖3-44所示。磨削時,工件固定不轉,砂輪除了繞自身軸線高速旋轉實現主運動(nt)外,同時還要繞被磨削孔的軸線以緩慢的速度作公轉,實現圓周進給運動(nw)。此外,砂輪還作周期性的橫向進給運動(fr)及縱向進給運動(fa)(縱向進給也可由工件的移動來實現)。由于砂輪所需運動種類較多,致使砂輪架的結構復雜,剛度較差,主要適用于磨削重量和體積較大、形狀不太規整、不適宜旋轉的工件,例如磨削高速大型柴油機大連桿上的孔和發動機的各種孔等。

圖3-44 行星式內圓磨床的工作原理