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1、第1章 绪 论1.1 M7130型平面磨床概述磨床系指用磨具或磨料加工工件各种表面的机床。一般用于对零件淬硬表面做磨削加工。通常，磨具旋转也主运动，工件或磨具的移动为进给运动，其应用广泛、加工精度高、表面粗糙度小。磨床种类很多，可分为十余种：外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、多用磨床、专用磨床等。 M7130型卧轴矩台平面磨床是利用砂轮圆周进行磨削加工平面的磨床，其主要由床身、工作台、电磁吸盘、立柱、砂轮箱与滑座等组成。平面磨床主运动是砂轮的旋转运动一进给运动有垂直进给滑座在立柱上的上、下运动）；横向进给（砂轮箱在滑座上的水平移动）：纵向运动（工作台沿床身的往复运动）。工作时，砂轮作旋转运动并沿其
2、轴向作定期的横向进给运动工件固定在工作台上，工作台作直线往返运动矩形工作台每完成一纵向行程时，砂轮作横向进给，当加工整个平面后，砂轮作垂直方向的进给，以此完成整个平面的加工。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，
3、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。1.2 相关领域国内外应用的现状及发展趋势磨床是金属切削机床中的一个大类，以精度高、品种多着称，是能源、交通、冶金、航天、军工等行业精密加工必备的设备之一。随市场经济体制的建立和不断完善，以及企业制度改革的深化，磨床制造企业和其它企业一样，不断加强适应市场的能力。在“以中国的装备装备中国”政策的激励下，磨床生产与市场的需求情况发生很大的变化。近几年来，市场对磨床的需求量不断增长，磨
4、床的产量与销售量也在逐年增长。中国加入WTO后，中国磨床市场将进一步对国外开放，国外产品进入中国市场的步伐在加快，国外企业家会纷纷来中国投资、办企业，在中国生产磨床以降低成本，国内磨床市场的竞争将会更激烈。机遇与挑战是并存的，由於中国进入WTO，国外磨床市场也对中国开放，中国磨床也有出口竞争的机遇中国产品有更多机会进入国际市场，国外产品也会以更大的增长幅度进入中国磨床市场，中国磨床的高新技术含量和数控化率会在市场竞争得到提高和发展。相信中国磨床市场的发展空间会更大，磨床市场的竞争也会更激烈。磨削技术经过近几年的快速发展，已进入了一个成熟化、精细化、实用化的平稳发展阶段。在展会上，虽未发现全新的
5、概念性的机型，但几年前一些国际顶级磨床制造商引领的磨削新理念已得到了世界磨床制造领域的广泛认同。首先能够实现多种磨削工艺的数控复合磨床（包括卧式和立式）受到了大多数国际知名磨床制造商的认同和追捧。例如：STUDER 公司的 S31、S33、S120,勇克（JUNKER）公司的 QUICKPOINT 3000，达诺巴特（DANOBAT）公司的 HG-71和克林贝格（ KELLENBERGER ）公司的RS125/430。此类机床普遍采用数控转塔式砂轮架。我国在磨床技术水平与世界前沿水平还存在很大差距，总之，许多在几年前的前沿性的、概念性的磨削技术当今已得到了广泛的应用。我国的磨床企业既不能不加选
6、择的盲目照搬和跟随，也决的观望和抵触。只有立足于充分的市场调研和认真分析用户零件工艺的基础上，虚心学习并吸收先进的技术，扎扎实实的发展自己的产品，才能跟上世界机床技术的发展潮流。同时，应大力鼓励前沿性、原创性的研究。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
7、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
8、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。
9、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
10、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
11、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
12、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 为M7130型平面磨床电气控制线路图。图3.1 M7130型平面磨
13、床电气控制电路图3.2 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。3.3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3.3.1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
14、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。 3.3.2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。电磁吸盘由转换开关SA1控制。SA1有三个位置：充磁、断电和去磁。当SA1置于“充磁”位置时，触点SA1（301303）与触点SA1（302304）接通，整流器的输出经302304KA306YH303301使电磁吸盘YH通电。当SA1置于“去磁”位置时，
15、触点SA1（301305）、SA1（303302）及SA1（86）接通，此时整流器输出经302303YH306KA304R2305301使电磁吸盘通电。在“充磁”状态时，电磁吸盘获得整流器输出的110V直流电压，极性为上负下正，并串入了欠电流继电器KA。电流足够大时，KA的常开触点闭合，为电动机控制电路的操作做好准备。在加工过程中，若吸盘电流大大降低或消失，KA的常开触点断开使电动机控制线路断电，电动机停转，以避免磨削时因吸力不足而使工件飞出。但是，在要单独对砂轮或工作台进行调整时，不需要电磁吸盘工作。这时，为使电动机控制电路也能操作，将SA1的一对触点SA1（86）与KA（86）并联。这样，在需要单独调整砂轮或工作台时，可将SA1扳在“去磁”位置，SA1（86）便闭合，使得电动机控制电路被接通。当开关SA1置于“去磁”位置时，电磁吸盘回路中串入了电阻R2，并且电磁吸盘获得的直流电压是上正下负，流过的直流电流与充磁时相反，实现了去磁。串入R2是为了适当减小去磁电流，以不致造成反向磁化。工件对去磁要求严格，在取下工件后，还需要用交流去磁器进行处理。图中的插座X2就是为插接去磁器而预备的。电磁吸盘线圈是一个大电感，当线圈断电时，两端会产生很高的自感电压，会把线圈绝缘损坏，以及在开关SA1上产生很大的火花，导致开关触点的损坏。为此，电路中接了电阻
