发布时间 : 星期三 文章机械设计制造及其自动化专业毕业论文（设计） - 高速平面研磨机机械结构设计更新完毕开始阅读
三江学院 2013 届本科生毕业设计(论文)
面，起到保证个零部件相对位置的基准作用，同时不论是静载荷还是交变载荷，都要传给箱体，导致其受力复杂，这样在设计时就需要满足静刚度、抗振性、热温性和工艺性等技术要求。因此，设计的结构如图2.4所示。材料为HT200,这样结构具用足够的刚度，变形小，其几何精度和位置精度较高，机械加工工艺性好等。
2.2.5 主轴组件
由于主轴组件要保证一定的加工精度并承受工作压力和工作台的重力，因此要求有较好的精度、刚度和承载能力。在主轴前端装有精度高、刚度好的D级3182112双列短圆柱滚子轴承和两个D级8112单向推力球轴承。后轴装有一对背对背放置的D级36212单列向心推力球轴承，这样两个方向的轴向力和径向了都能承受，保证有一定的旋转精度和刚度。为了防止制造、装配时推力轴 承与主轴不同轴，在止推轴承处装有球面自动调心垫圈3，以保证有较好的同轴度。两轴承之间的隔套是为了施加预紧力，消除轴向间隙。两后轴承外全部固定是为了补偿主轴受热伸长。主轴前端装有较大的圆柱面，可以作为圆盘2定位的基准面。主轴下端装有内喷接头6，冷却液有主轴中心通孔喷出，冷却加工表面。其主轴组件结构如图2.4所示。
1—磨具；2—联接圆盘； 3—球面垫圈； 4—主轴； 5—皮带轮； 6—接头。
图2.4 平面高速研磨机主轴组件结构
2.2.6 气动压头
图2.5为平面高速研磨机气动压头结构。气动压头是利用高压空气的压力 来实现加压的。高压空气由气管1进入汽缸4的上室，推动活塞3带动压力头5 向下移动，从而实现加工过程中所需的各种压力。高压空气由气管2进入汽缸的下室，同时气管1接通大气，从而推动活塞3带动压力头5向上移动。气动压头的工作压力调节，是气压系统中的调压阀来实现的。
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1—进气口； 2—进气口； 3—活塞; 4—气缸：5—压力头
图2.5平面高速研磨机气动压头结构
2.3 冷却系统的设计
平面高速研磨机由于采用高速研磨，这是高速研磨速度带来生热多的一个问题，这容易引起工件和磨具的热变形，因此必须考虑到冷却问题，为了提高冷却效果，平面高速研磨机的主轴设计为空心轴，冷却液通过主轴和磨具中心的圆孔进入磨具表面，并借助离心力作用向
外飞溅，这不仅可以起到冷却作用，而却还可以冲走研磨下来的工件切屑，以免他们划伤工件表面， 其结构示意图如图2.6。为便于冷却液的循环使用，冷却液由冷却泵，从冷却液箱中吸出，经塑料管送到机床前面冷却液控制旋钮，由塑料管穿过上、下床身，进入主轴下端管接头，由主轴内孔及磨盘中心的圆孔喷出。回液从水盆底部出口管和回水管流回冷却液箱。
1—进水管；2—控制按钮；3—回水管；4—进水管：5—冷却泵；6—冷却箱
图2.6 冷却系统结构示意图
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第三章 平面高速研磨机磨具的设计
磨具是固着高速研磨所采用的切削工具。对高速研磨来说磨具对研磨加工的影响比较大，它直接影响着研磨加工的精度、加工质量、加工效率和加工成本。一般情况下，磨具是根据被加工工件的具体要求以及研磨机的状况来设计和制作。
磨具主要由切削部分、支撑部分和安装部分组成。切削部分主要是对被加工工件表面进行微量切削。事实上在研磨加工过程中，不仅是磨料对工件表面进行切削作用，还存在着其它加工作用，但切削作用是研磨加工的主要形式。对固着磨料研磨，一般是先把磨料制成丸片，在将丸片粘结在磨具上，形成磨具的切削部分。磨具的支撑部分一般是根据被加工工件的表面廓形上需要，尽量按表面廓形制造，以减小修整磨具的工作量。安装夹持部分是根据采用的机床及研磨加工运动关系来决定。
3. 1 磨料的选择
磨料是用于切削部分的材料。它具有棱角、一定的硬度和韧性的粉状或粒状物质。由于磨料在加工时直接作用于工件表面，起切削加工作用，因此对磨料有一定的要求。
1）硬度是磨料的最基本要求，它应比被加工材料硬，因为磨料硬度高，才能够切入被加工物体内。使低硬度的物体表面受到加工。
2）韧性要高，不应因为研磨压力，而引起破坏，且不宜磨损。 3）应有适当的自锐性。随研磨压力而产生响应的小碎屑，应成贝壳状断口的多角性。
4）熔点或软化点应比被加工物高，研磨发热时，磨料的尖端不应融化或变软。
5）化学稳定性要好，以避免在加工过程中，与其它物质引起化学反应。 6）形状和粒度应均匀一致，每号磨料的尺寸应限制在一定的范围内。 磨料的种类:
常用的磨料有氧化物系、碳化物系、高硬度磨料系及软磨料系等四类。
氧化物系末了的主要成分是Al2O3,由于他们的纯度不同、结晶工艺不同，而分成不同的品种。氧化物戏磨料因其强度、韧性大，与钢铁不发生反应，主要用于研磨钢类零件。
碳化物系磨料主要以碳化硅、碳化硼等为基体。由于它硬度高、强度低、韧性低，与钢铁发生化学反应，主要用于研磨铸铁、硬质合金、宝石等硬而脆的材料。
高硬度磨料系主要有金刚石及立方晶氮化硼。金刚石是硬度最高的磨料，适用于研磨除钢铁材料以外的所有材料，特别适用于研磨硬而脆的硬质
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合金、宝石、光学玻璃等。立方晶氮化硼是硬度仅次于金刚石的人造材料，它因耐热性（14000C）高于金刚石（8000C），对铁族金属的化学惰性高，特别适合于研磨硬而韧的钢材。
立方晶氮化硼磨料在高温时与水容易产生化学变化，使磨料消耗增大，故用立方晶氮化硼磨料时不宜用水质切削液。
软磨料主要是用于抛光，而不适合高速研磨。
本设计选用金刚石作为磨具的磨料，金刚石是自然界中硬度最高的物质，莫氏硬度为10，显微硬度达100Gpa。金刚石、磨料和几种矿物质的硬度比较如表3.1所示。
表3.1 金刚石、磨料和几种矿物质的硬度比较表
名称 金刚石 烧结碳化硼 黄玉 硬质合金 石英 莫氏硬度 10 9 8 7 显微硬度 维氏 10060 4900 1427 1650 1120 努氏 5500 ~ 6950 2250 ~ 2260 1250 1050 ~ 1500 710 ~ 790 金刚石的耐磨性很好，它的耐磨性是刚玉耐磨性的140倍，是石英的1000倍，是硬质合金的100倍，是钢的9000倍。
金刚石的弹性模量是900Gpa，远远高于硬质合金和自然界中所有其它矿物。弹性模量表示材料的强度及其在加工过程中发生变形的特性。材料的弹性模量越大，它的变形就越小。所以用金刚石做磨具，可以减少被加工工件的内应力，避免产生内部裂隙和其它缺陷。金刚石与其它几种磨料的弹性模量和抗弯、抗压强度如表3.2.
金刚石具有较大的热容量、良好的导热性能和很小的线膨胀系数，这就是使用金刚石磨具能加工出较高表面质量的一个重要因素。几种材料的导热系数、比热容和线膨胀系数如表3.3
表3.2 金刚石与其它几种磨料的弹性模量和抗弯、抗压强度 材料 天然金刚石 人造金刚石 碳化硅 碳化硼 刚玉 硬质合金 弹性模量/TPa 0.9 0.74 ~ 1.05 0.394 0.296 0.3 ~ 0.2 0.3 抗弯强度极限/GPa 210 ~490 300 155 300 87.2 1350 ~ 2380 抗压强度极限/GPa 2 2 1.5 1.8 7.57 3.2 ~6.4
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