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1、(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)摘 要无心磨削是工件不定回转中心的磨削。工件支撑在导轮和托板上、导轮轴线在垂直平面内与砂轮轴线倾斜一小角度。磨削时，砂轮回转和砂轮架横向进给，导轮回转除带动工件回转外，同时使工件自动轴向进给。无心磨削技术相较于其他磨削方法，具有生产效率高，支撑刚度好等特点。本设计在充分了解无心磨削原理的基础上，通过总结前人的设计经验，进行无心磨床导轮架及修整器的结构设计。导轮架结构设计中，主要对导轮的传动系统及其结构进行设计与分析。为了获得导轮的相应转速，对传动系统进行了设计和校核计算，包括电动机的选型，V形带和蜗轮蜗杆的传动设计。此外，对主轴进行了相应的强度
2、与刚度校核，以确保设计的合理性。修整器结构设计中，金刚石笔由导轨来带动，所以从导轨及传动机构两方面进行设计。通过对X、Y两个方向的导轨副及传动方案的设计，以满足使用要求。关键词：无心磨削，导轮架，修整器，结构设计，校核Structure Design of Regulating Wheel Frame and Its Dresser For Centerless Grinding MachineABSTRACTCenterless grinding fixed center of rotation of the workpiece for grinding. Supported on the
3、regulating wheel and the workpiece on the pallet, the regulating wheel axis in the vertical plane of the grinding wheel axis tilted at a small angle. Grinding, grinding wheel and the wheel frame cross feed, lead to the reincarnation addition to driving workpiece swing outside, while the workpiece is
4、 automatically axial feed. Centerless grinding grinding technology compared to other methods, with efficiency, support stiffness is good. The design principle of a thorough understanding of the basis of centerless grinding, by summarizing previous design experience, centerless grinder regulating whe
5、el frame and dresser structural design.In the design of Regulating wheel frame structure, we mainly design and analysis the guide wheel drive system and the structural. In order to obtain the corresponding guide wheel speed, the drive system for the design and check calculations, including the selec
6、tion of the motor, V-belts and worm gear design. In addition, the spindle corresponding strength and stiffness checked to ensure that the design is reasonable.In the design of Dresser structural , the rail drive the diamond pen. so we design both rail and drive mechanism. Through the X, Y two direct
7、ions guideways and drive solutions designed to meet the requirements.Keywords： centerless grinding, regulating wheel frame, dresser, structural design, check 无心磨床导轮架及其修整器结构设计0 引言金属切削机床的加工方式和使用范围非常广泛，生产的品种恨多，是机械制造工业中的主要技术装备。在一般的机械制造厂中，金属切削机床约占生产设备的60%以上。磨床是金属切削机床的一种。在磨床上加工的机械零件，可以获得较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，并
8、且可以加工车床、铣床、钻床、插床等难以加工的淬硬零件。在所有的磨床中，外圆磨床是应用得罪广泛的一类机床，工件采用无心夹持，一般支承在导轮和托架之间，由导轮驱动工件旋转，进行磨削的磨床。它一般是由基础部分的铸铁床身，工作台，支承并带动工件选转的头架、尾座、安装磨削砂轮的砂轮架，控制磨削工件尺寸的横向进给机构，控制机床运动部件动作的电器和液压装置等主要部件组成。外圆磨床一般可分为普通外圆磨床、万能外圆磨床、宽砂轮外圆磨床、端面外圆磨床、多砂轮外圆磨床、多片砂轮外圆磨床、切入式外圆磨床和专用外圆磨床。外圆磨床的主要用途是进行工件的内外旋转体表面及端面的磨削工作。1 综述1.1 无心磨削的基本概念1.
9、1.1 无心磨削的基本原理无心磨削是工件不定回转中心的磨削。有无心外圆磨削和无心内圆磨削。可磨削圆柱表面和圆锥表面、回转体工件内外表面。工件支撑在导轮和托板上、导轮轴线在垂直平面内与砂轮轴线倾斜一小角度。磨削时，砂轮回转和砂轮架横向进给，导轮回转除带动工件回转外，同时使工件自动轴向进给（见图1.1）。工件借助于与其托板的摩擦实现减振。图1.1 无心磨削工作原理无心磨削大体上有4种进给磨削方式：切线进给磨削（又称纵向贯穿磨削，工件由砂轮与导轮切线方向通过）、切入进给磨削（又称切入磨削，对带台阶或锥度等零件进行磨削，工件可用挡销定位支撑，由砂轮和导轮进给切入）、断面进给磨削（带台阶零件沿其轴向前进
10、及后退）和通过进给磨削（又称贯通进给磨削工件沿其轴向自动进给），如图1.2所示。图1.2 无心磨削4种方法a)通过进给b）切入进给c）切线进给d)端面进给1砂轮2工件3导轮4导向板（送料板）5挡板 图1.3 砂轮、导轮和托板的相对位置示意图在图1.3中，W表示工件，G表示砂轮，C表示导轮，B表示托板。砂轮的作用是磨削工件，因而又称磨削轮（或磨轮），它和工件的接触点1叫做磨削点。导轮的作用是引导和控制工件的运动，它和工件的接触点2叫做控制点。托板是用来支承工件的，它和工件的接触点3叫做支承点。另外，导轮和托板联合起来，可对工件进行定位，因此2、3两点又叫做定位点。正常工作时，磨轮和导轮同向旋转，
11、他们的速度分别为和；工件的转速为，其转向和砂轮相反。通常，为使工件以进给量做轴向运动，导轮轴线应相对砂轮轴线倾斜一个角度，被称为导轮倾角。以保证工件和导轮线接触。一般认为，工件运动完全取决于导轮。严格说，这种观点是不全面的。从整个磨削过程来看，若磨削短小工件，则工件的线速度和导轮的线速度都沿导轮轴线变化，但二者的变化规律完全不同。这至少说明工件的运动不仅仅取决于导轮。理论和实践一致表明，工件的运动不仅和砂轮、导轮、托板的材料以及砂轮运、导轮运动、磨削余量有关，而且还受到无心磨削几何布局的影响。因此，工件的运动是砂轮，导轮和托板的联合作用的结果。1.1.2 导轮修整的角度设置导轮在无心磨削中有两
12、个作用，一是工件磨削时的定位基面，与托板工作面成“V”形定位装置；二是导轮与砂轮一起使工件获得均匀的回转运动与轴向运动。常用导轮曲面为单叶回转双曲面。常用导轮曲面为单叶回转双曲面。导轮的修整器的作用，是把导轮的外形修整成内凹的形状，因为导轮是圆柱体，如果还修成圆柱的，那么导轮在调整磨削角度的时候，导轮和砂轮的接触点只有在一个点上。如果不调整磨削角度，那么不能形成螺旋线，工件在通磨的时候不能往前移动，只用于停止磨削。磨削角度的作用：导轮修整后形成的内凹和两边凸，如果两边凸的地方跟工件接触，那么只能两边磨削到，砂轮的中间接触不到工件。砂轮和刀片的面是在水平位置不变的，无心磨大多都是通过调整的倾斜角
13、度和水平角度来或者和砂轮的接触面，这个接触面就是磨削区域同时在调整的时候产生了螺旋线，给了工件往前的力。如图1.4所示。图1.4 导轮修整角度示意图1.2 无心磨削的国内外研究现状及发展趋势1.2.1 无心磨削的国内外研究现状在无心磨削的整个理论研究过程中，主要涉及到以下几个方面的内容：成圆过程，运动和动力学分析。(1)无心磨削成圆过程的研究情况无心磨削中工件磨削表面如何被磨圆，是国内外专家和学者们感兴趣的问题。早在20世纪30年代就有这方面的论文发表，目前，国内外仍有许多单位和个人在研究它。研究无心磨削成圆理论比较成熟的国家有俄罗斯、日本、英国、德国和中国等。在符波费里金引入傅里叶级数的分析
14、方法后，人们对无心磨削成圆效应有了新的认识，从而极大地推动了这一问题的研究。此后，各国许多学者都采用了类似的方法对成圆效应进行数学分析和解释，得出了许多有用的结论。迄今为止，无心磨削成圆的研究可以归纳为三个方面：几何成圆理论、静态成圆理论和动态成圆理论。几何成圆理论的本质在于导轮、砂轮、托板和工件之间的相对几何关系决定了无心磨削的成圆过程。这种理论忽略了系统的振动、变形和磨削机制，仅考虑几何关系，因而称之为几何成圆理论。静态成圆理论比几何成圆理论稍有发展。这种理论之所以称为静态成圆理论，是因为它除了考虑几何关系外，还引进了系统静刚度因素。动态成圆理论是比较完善的无心磨削成圆理论。这种理论不仅考
15、虑了几何因素，而且还考虑了磨削系统的振动参数(静刚度K，阻尼C和质量m)以及具有反馈特性的磨削机制。动态成圆理论又叫做无心磨削动态稳定性理论。日本学者对有局部缺口的工件进行无心磨削研究，对频谱图法的发展有十分重要的意义，但没有建立谐波分布函数，不能有针对性地控制显著(较大)谐波和谐波分布状态。20世纪90年代，国内学者提出了无心磨削准动力学成圆理论，该理论有机地统一了几何成圆和动态成圆两大理论，并具备了两种理论的优点。近半个世纪的无心磨削理论和实践研究表明。工件表面圆度误差生成主要依赖于系统振动、工件转速与几何布局。为了从本质上描述无心磨削成圆机理，A.Y.Chien提出了谐波的频谱图法，研究
16、系统对诸次谐波的频率响应问题。日本学者对有局部缺口的工件进行无心磨削研究，对频谱图法的发展有十分重要的意义，但没有建立谐波分布函数，不能有针对性地控制显著(较大)谐波和谐波分布状态。所以建立无心磨削准动力学成圆理论，研究工件表面谐波分布状态与系统振动、工件转速及几何布局之间的内在规律性，以实现谐波的合理控制，并进一步发展频谱图法。准动力学谐波生成机理较有效地描述了工件表面的谐波生成规律。目前，对影响工件圆度误差的各种因素的研究，尤其是磨削区几何形状的研究比以前有了新的发展。具体表现在除对工件圆度误差进行支承误差复映外，还根据工件圆度误差的“杠杆假设”，做进一步的矢量分析，从而得到无心磨削几何区域稳定图。近年来，国内外除了从稳态磨
