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1、目次 前言 1 1 全自动轴承内圈内圆磨床概述 2 1.1 磨削的基本原理 2 1.2 全自动轴承内圈内圆磨床的加工对象、范围及要求 3 2 自动轴承内圈内圆磨床总体设计与布局 5 2.1 机床的主要运动及参数分析 5 2.2 影响机床加工精度和效率的工艺因素 6 2.3 机床主要部件结构方案评价 7 2.4 机床的工作循环过程 9 3. 轴承内圈内圆夹具设计10 3.1 自动定位夹具设计目的 10 3.2 工件的定位夹紧方式 10 3.3 电磁无心夹具的设计 12 3.4 无心夹具的定位误差 15 3.5 电磁无心夹具各部件设计图及参数的确定 16 4. 检测装置的设计18 4.1 检测装置
2、的设计目的和意义 18 4.2 检测装置设计 18 5 磨床各部件及其参数的确定 20 5.1.导轨 20 5.2.往复移动速度 20 5.3.磨架电动机功率 20 设 计 总 结21 致 谢23 参考文献241 前言 现今轴承生产中，套圈磨削工艺及专用磨床不能满足高精度，高效率的要求， 与国外相比存在着一定的差距。工艺设备的落后是国产轴承精度低，性能差，成本 高以及在国际市场上竞争力低的主要原因。在所有轴承加工设备中，内表面磨床的 水平具有表征意义。这主要是磨削孔径限制了砂轮尺寸及相应的系统结构和几何参 数，从根本上限制了工艺系统的的刚性。内圆磨削速度要从砂轮主轴的转速的提高 寻找出路，相应
3、的就带来了高速主轴轴承的制造，应用装配技术和高速下的振动及 动平衡一系列要求。轴承套圈内径公差严格，在大批量与高效率的生产条件下，难 以用定程控制尺寸，必须配用各式主动测量系统，从而增加了内圈磨床结构及尺寸 的复杂性。 该课题来源于生产实践。在深沟球轴承内圈的加工中，内圆磨削是一道关键工 序。其原因是：受孔径限制，砂轮尺寸小，砂轮消耗快，影响磨削效率和质量。现 代磨削技术在不断的发展和提高，对于轴承内圈内圆的磨削，越来越要求磨床具有 高精度、高效率和高可靠性，而传统的手动和半自动内圆磨床难以满足使用要求， 因此设计开发全自动内圆磨床则显得尤为重要。 根据任务分工，我主要负责设计机床的工件定位夹
4、紧系统。设计过程中，通过 翻阅大量的通用机床的设计资料，并总结设计机床的主要特点，从而得出了该机床 的夹具装配图。 虽然各种机床的功能和要求不同，但就其磨削原理而言，同属于内表面磨削， 其运动方式和总体布局也基本相同，大多数部件通用。 目前，国内各厂对中高级精度轴承多采用二次磨削，为了改变这种情况，拟用 一次磨削代替且达到终磨技术要求。 要在大批生产高效的条件下，满足上述技术要求，从磨床设计的观点来看，可 以归结为磨削几何精度、尺寸精度及效率三个方面的要求。用因果分析尺寸精度、 几何尺寸及磨削效率的影响因素，从而选择最佳装夹部件方案，在考虑运动图的设 计布局及造型设计，最后决定最佳的方案。2
5、1 全自动轴承内圈内圆磨床概述 1.1 1.1 磨削的基本原理磨削的基本原理 1.1.1 磨削基本原理 磨削加工可分为一般磨削和高光洁度磨削（即精密磨削， 超精磨削，镜面磨削） 两种。 对于一般磨削， 砂轮可当作一把多刀多刃的铣刀， 每一颗磨粒相当于一个刀齿， 每一个粒尖相当于一个“刀刃” 。但他与铣刀又不同的地方就是砂轮有无数的刀齿， 且刀齿的排列和刀齿的角度都是及不规则的。高速旋转的每一个“刀齿” ，在切削 力的作用下，从工件表面上切除一条薄层的切屑，并在工件表面上摩擦发热而产生 火花。这样无数磨砺切削的结果，就把工件表面要切除的金属磨去，形成光滑表面。 对于精密磨削，超精密磨削和镜面磨削
6、，光滑表面的形成与一般磨削相似，但 也有自身的特点。高光洁度磨削是由砂轮通过精细修整后形成等高的微刃切削作用 和适当接触压力的摩擦抛光作用，使工件表面获得高的光洁度。 1.1.2 轴承套圈内圆的磨削原理与特点 （1）.基本原理：下图为滚动轴承内圈内孔的磨削原理图。 fgng wno fw a 图 11 滚动轴承内圈内孔磨削原理图 磨削时，工件径向进给，砂轮轴轴向往复移动，在粗进给和精进给磨削之间， 往往需要修整砂轮。修整时，砂轮退出内孔并在修整器位置往复运动一次，修整器 就在砂轮表面去除一层磨料。每修整一次，就必须有一次补偿进给量a,a 的大小 应根据生产条件经验合理确定，一般其数量级为 11
7、0 微米。 在内圆磨削中，工件进给一般由机械控制，也有用步进电机控制的。砂轮转速 由电主轴控制：砂轮轴向长距离往复运动由油缸控制，而其往复振动则有偏心装置3 控制。 （2）. 轴承内圈内圆磨削的特点： (A).砂轮刚度低 内表面磨削时，砂轮受内径限制，常制成较细的悬臂梁状，刚度很低：刚性 差，易于变形，从而引起较大的尺寸和形状误差：砂轮轴无进给光磨恢复变形时间 较长，生产率很低。 (B).磨削条件差 内表面磨削时，砂轮直径很小，为保证一定的磨削线速度，砂轮轴转速极高， 要上万转，很容易引起磨削系统的振动。在磨削时，砂轮与工件接触面积大，磨砾 极易钝化，且自锐性不能充分发挥，产生热量多，冷却液很
8、难进入磨削区，工件表 面极易烧伤。 1.2 1.2 全自动轴承内圈内圆磨床的加工对象全自动轴承内圈内圆磨床的加工对象、范围及要求范围及要求 1.2.1 机床的加工对象 该磨床主要用于大批量生产中高级精度的深沟球轴承内径的磨削。主要用于 磨削轴承套圈内径，也适合磨削其他环形零件的内径，最适合大批量全自动 化生产。 1.2.2 机床的加工范围 该磨床所加工轴承套圈的规格为： 磨孔直径： 1030 毫米 最大磨削深度： 30 毫米 最大工件外径： 52 毫米 加工余量: 0.20.35 毫米 加工宽度: 930 毫米 加工质量: 高于轴承国家标准对于 P0 级精度的轴承要求 1.2.3 工件的加工精度 作为精密的机械元件，滚动轴承工作性能能直接影响逐级的工作性能， 甚至于装在主机关键部件的轴承的工作能力， 几乎决定了该逐级的工作性能，4 除高精密轴承外，象耐高温、耐低温、防锈、防震、高速、高真空、和耐腐 蚀等具有特殊性能要求的轴承的质量指标也是十分严格的。 一般来说，滚动轴承应具有高的寿命,低的噪音，小的旋转力矩和高的可 靠性，这些基本性能要达到这些要求，就必须在机械加工工艺上首先确保轴 承零件套圈的以下指标： 旋转精度：要求轴承的套圈的几何形状
