磨工(高级)第九章课件.ppt

1、 了解磨床精度及磨床精度的检验方法。了解磨床进给传动、主轴轴承的新型结构及磨床砂轮自动平衡装置的结构。初步了解数控磨床的结构及磨削工艺。熟悉自动测量装置的结构和各种表面粗糙度量仪等的结构。影响加工精度的因素很多，在诸因素中磨床精度是最重要的因素。(1)砂轮主轴的回转精度它是指砂轮主轴端的径向圆跳动和轴向窜动。(2)头架主轴的回转精度头架主轴是用来带动工件作圆周进给运动，故在内、外圆磨床上其回转运动的误差将直接反映在加工表面上。(3)工作台直线运动精度工作台的直线运动精度对加工精度有直接的影响。2.磨床精度对工件加工精度的影响1.磨床精度的概念图9-1工作台移动的直线度误差对加工的影响图9-2导

2、轨扭曲对加工的影响图9-3砂轮圆周素线被修成双曲线形(4)砂轮架横向直线运动精度这种误差是由于床身上的砂轮架导轨在水平面内的直线度误差所致。图9-4砂轮架导轨直线度误差对加工的影响a)修整砂轮位置b)磨削工件的位置图9-5砂轮主轴与工件轴线不等距时对加工的影响(5)头架主轴轴线与砂轮架主轴轴线的等距度在外圆磨床上，工件中心若与砂轮中心不等距，磨削圆锥面时将使工件产生形状误差。(6)头架主轴轴线与内圆磨具支架孔轴线的等距度在内圆磨削圆锥时，工件中心与砂轮中心的不等距也会产生双曲线误差。(7)砂轮主轴轴线与工作台移动方向的平行度误差此误差会影响磨削后工件端面的平面度。图9-6砂轮主轴轴线与工作台移

3、动方向的平行度误差对加工端面的影响(8)头架与尾座中心连线的位置误差头架与尾座的中心连线对工作台移动方向在垂直平面内的平行度误差，会使装夹在两顶尖上的工件倾斜一个角度，工件将被磨成细腰形(图9-7a)；磨端面时则会磨成凸面(图9-7b)。图9-7头架与尾座中心连线的位置误差对加工的影响(9)磨床的热变形磨床在工作过程中，由于受内、外热源的影响，其零部件会产生热变形。图9-8内圆磨床的热变形万能外圆磨床的预调精度包括安装水平、床身纵向导轨的直线度、床身纵向导轨在垂直平面内的平行度、床身横向导轨在垂直平面内的直线度、床身横向导轨在垂直平面内的平行度、下工作台面对床身纵横导轨的平行度共六个项目。表9

4、-1外圆磨床预调精度1.预调精度的检验表9-1外圆磨床预调精度万能外圆磨床的几何精度主要包括磨床直线运动精度、等距精度和主轴回转精度等三大方面内容，共计十四项。表9-2磨床直线运动精度检验2.几何精度的检验表9-2磨床直线运动精度检验表9-2磨床直线运动精度检验(1)头架主轴端部的跳动如图9-9所示，用百分表检验主轴定位轴颈的径向圆跳动为0.005mm(a处)，主轴的轴向窜动为0.005mm(b处)，主轴定位轴肩的端面圆跳动为0.01mm(c处)。图9-9检验头架主图9-10检验头架主轴锥孔(2)头架主轴锥孔轴线的径向圆跳动如图9-10所示，在检验时使用量棒，近主轴端部(a处)为0.005mm

5、，距主轴端部300mm(b处)为0.015mm。(3)砂轮架主轴端部的跳动如图9-11所示，主轴定心锥面的径向圆跳动为0.005mm(a处)，轴向窜动为0.008mm(b处)，检具加轴向力F=50N左右。磨床部件之间等距精度的检验有三个项目，即头架回转时主轴轴线的等距度，砂轮架主轴轴线对头架主轴轴线的等距度，内圆磨具支架孔轴线对头架主轴轴线的等距度。图9-11检验砂轮架图9-12检验头架回转时(1)头架回转时主轴轴线等距度如图9-12所示，在头架主轴锥孔中插入专用检具，砂轮架上固定指示器，使测头触及检具表面，记录读数，然后使头架回转45，移动工作台和砂轮架使测头再次触及检具的原测点。(2)砂轮

6、架主轴轴线对头架主轴轴线的等距度如图9-13所示，在砂轮架主轴定心圆锥上装上检验套筒，在头架主轴锥孔中插入一直径与检具套筒相等的量棒。图9-13检验砂轮架主轴图9-14检验内圆磨具支架孔(3)内圆磨具支架孔轴线对头架主轴轴线的等距度如图9-14所示，在内圆磨具支架孔中装入检验套筒，在头架主轴锥孔中插入一直径相等的量棒。图9-15检验砂轮架快速引进重复定位精度磨床工作精度是各种因素对加工精度影响的综合反映。3.磨床工作精度的检验表9-3外圆磨床工作精度的检验表9-4磨床的工作精度表9-4磨床的工作精度表9-4磨床的工作精度表9-4磨床的工作精度表9-4磨床的工作精度1.滚柱螺母机构图9-17滚珠

7、丝杠螺母2.滚珠丝杠螺母机构图9-18单圈内循环式滚珠螺母图9-19外循环螺旋槽式滚珠螺母图9-20消除间隙机构a)垫片式b)螺旋式c)齿差式如图9 21所示，该进给机构可完成自动切入进给、手动进给和微量补偿。图9-21MB1332型半自动外圆磨床进给机构1手轮2固定撞块3零位撞块4旋钮5撞块6小齿轮7捏手8推杆9轴10手柄11刻度盘12内齿轮13、14、21、22齿轮15轴16挡圈17挡片18弹簧19连杆20杠杆23圆销24行程开关座25行程开关26行程开关触点3.MB1332型半自动外圆磨床进给机构(1)静压轴承的工作原理静压轴承系统由供油系统、节流器和轴承三部分组成，如图9-22所示。图

8、9-22静压轴承的工作原理a)静压轴承油路b)静压轴承油腔展开图1.静压轴承(2)静压轴承的特点1)轴承是纯液体摩擦，因此主轴电机启动功率小，机械效率高，轴承使用寿命长。2)承载油膜的形成不受速度的影响，因此能适用于较广的主轴速度变化范围。3)油膜刚度高，主轴具有较高的回转精度。4)具有较大的承载能力。(3)静压轴承常用的节流器图9-23常用的几种节流器a)毛细管节流器b)小孔节流器c)薄膜节流器d)滑阀节流器图9-24静压轴承结构图(4)静压轴承的材料和结构图9-24为静压轴承的结构。(5)轴向推力静压轴承轴向推力静压轴承是静压轴承的一部分，用以承受轴向载荷。图9 25b所示的推力静压轴承位

9、于径向静压轴承的两侧。图9-25轴向推力静压轴承2.动-静压轴承(1)直角坐标法平衡原理图9-27砂轮自动平衡原理a)直角坐标法b)极坐标法1.磨床砂轮自动平衡装置的工作原理(2)极坐标法平衡原理如图9-27b所示，这种平衡是在一轴上装上A、B两个半圆形的偏心轮，两个偏心轮各自独立，互不牵连。自动平衡装置的结构形式很多，下面以WSD-1型砂轮自动平衡装置为例，说明其结构概况(图9 28)。图9-28WSD-1型砂轮自动平衡装置1平衡头2测振传感器3驱动装置4传动机构5电气箱2.磨床砂轮自动平衡装置的结构图9-29平衡头相位和偏重的调整1偏心轴2平衡块3壳体(1)平衡头它由偏心轴1，平衡块2和壳

10、体3组成，如图9-29所示。(2)自动平衡的过程图9-30a所示为未平衡状态，这时砂轮上的不平衡量产生一个离心力，两者的合力形成一个激振力，使砂轮架在敏感方向上产生强迫振动，其振幅与这个合力的大小成正比。图9-30砂轮平衡过程(1)高柔性化数控磨床是高柔性化的自动化机床。图9-31数控坐标磨床1.数控磨削的特点(2)高加工精度数控装置的脉冲当量，即每一个脉冲使滑板的移动量一般为0.001mm，高精度磨削的数控系统可达到0.0001mm。(3)成形磨削数控磨削特别适合于成形面加工。(4)高效率鉴于数控磨削的柔性化和自动化加工的磨削用量最优化以及缩短基本时间和辅助时间等特点，可以看出数控磨削具有较

11、高的劳动生产率。(5)数字化数控的特点是制造一工件所需的一切控制信息均是以数字形式表达。(6)种类繁多由于磨削加工所涉及领域的多样性和广泛性，数控磨床的种类繁多，常见的有：数控外圆磨床如MK1315、MK1332H、MKS1332(45m/s)、MK1320等。图9 32所示为美国西屋工程公司GLS-135AS光学曲线数控磨床。图9-32GLS-135AS数控光学曲线磨床(美国西屋工程公司制造)2.CNC数控光学曲线磨床1)砂轮滑座的伺服电动机滚珠丝杠最小增量为0.001mm。2)数控坐标轴x、y轴。3)代码为ISO/EIA。4)数控功能有47项，见表9-5。表9-5数控的功能表9-6地址符及

12、其功能表9-7准备功能字符表9-8辅助字符及其功能图9-33角度样板的数控程序表9-9角度样板的程序图9-34GLS-135AS数控光学曲线磨床操作面板表9-10GLS-135AS数控操作面板表9-10GLS-135AS数控操作面板表9-10GLS-135AS数控操作面板表9-10GLS-135AS数控操作面板图9-35参考点自动返回图9-36圆弧插补的输入步骤1)按“R3”键，用手轮操作，执行在A点定位，再按“START”键。2)确认“LED”灯亮后，用手轮操作砂轮至B点定位，再按“START”键。3)当“LED”灯亮后，用手轮操作砂轮至C点定位，再按“START”键。4)当“LED”灯亮后

13、，表明圆弧R的计算已完成。5)按“FWD”键，使砂轮向A点运动，至A点停止。6)用进给速度修调钮调节砂轮进给速度，如100%标度挡为5mm/min进给速度。图9-37操作面板按键步骤表9-11操作面板按键步骤1)编程时，求出零件轮廓曲线的基点坐标。图9-38轴的数控程序表9-12轴的数控程序2)程序中第一个程序段的使用是设定砂轮的初始位置。3)CNC数控装置是机床的中枢系统，它接受输入装置输入的加工信息，经处理和计算，发出相应的脉冲送给伺服系统，使砂轮按预定的轨迹运动。4)一个加工程序也可由主程序、子程序组成。图9-39圆弧形面数控程序表9-13圆弧形面的数据程序5)按工艺规程确定需磨削加工的

14、表面有哪些。6)合理选择工件的装夹方法，将工件夹牢，不得松动。7)合理选择砂轮和确定磨削用量。磨削时按砂轮直径调整砂轮的速度。8)CNC控制器可通过定向键或电子手轮手动控制轴向的移动。9)未装工件以前，空运行一次程序，测试程序是否顺利执行，夹具安装是否合理，有无超程现象，且砂轮不得与夹具碰撞。10)按工艺规程安装找正夹具，用百分表找正机用虎钳钳口位置，公差在0.005mm内。11)机床空运转15min以上，使机床达到热平衡状态。12)在程序磨头运动过程中，要重点观察数控系统的显示：坐标显示、程序显示、模拟显示，确保数控程序正常运行。13)若机床电动机异常发热，声音不正常等应立即停机，以排除机床

15、故障。14)做好机床的日常保养工作。(1)电感量仪的种类及工作原理电感量仪的工作原理是将被测参量(如微小位移)的变化转换为电感电信号，再经电子放大或运算等处理后，用指示表指示、用记录器记录或者去控制磨床的执行机构。1)改变气隙厚度的电感式传感器工作原理如图9-40所示。1.电感式自动测量装置图9-40电感式传感器原理图(一)图9-41电感式传感器原理图(二)2)改变磁通气隙截面积的电感式传感器工作原理如图9-41所示。3)螺旋管式电感式传感器工作原理如图9-42所示。图9-42电感式传感器原理图(三)图9-43电感式传感器原理图(四)4)螺旋管式差动电感式传感器工作原理如图9-43所示。图9-

16、44螺旋管式轴向电感测头1测头2密封件3测量杆4滚珠导轨5防转装置6弹簧7线圈8衔铁9磁心10导线(2)电感式自动测量装置螺旋管式轴向电感测头如图9-44所示。图9-45马波斯外径自动测量仪(MICROMAR3)1测量仪2底座图9-46马波斯外径自动测量仪(MICROMAR3)工作原理1被测工件2测量爪3回转支点4弹性体5线圈铁心6衔铁(3)电感式自动测量装置的特点1)可实现主动测量。2)测量精度高。3)应用范围广泛。4)在普通磨床上亦可应用。5)与气动量仪相比，其性能稳定。(1)气动量仪的种类及工作原理气动测量仪是利用被测工件几何参数的变动，引起空气压力或流量的改变来达到测量目的的精密量仪。

17、按其原理，气动量仪可分为：指示压力、指示流量和指示流速三大类。2.气动式自动测量装置图9-47压力式气动量仪原理1主喷嘴2气室3压力表4测量喷嘴5被测工件1)压力式气动量仪工作原理如图9-47所示。属于这一类的量仪有低压水柱式气动量仪、高压薄膜式气动量仪。图9-48低压水柱式气动量仪工作原理1管道2节流喷嘴3稳压管4主喷嘴5空气室6固定标尺7测量喷嘴8被测工件9水柱差压计图9-49高压薄膜式气动量仪工作原理及气源处理三联件a)气源处理三联件b)测量原理1主喷嘴2膜片3测量喷嘴4顶头5锥杆6锥阀7电触头调节螺钉8指示仪2)流量式气动量仪工作原理。图9-50浮标式气动量仪工作原理1锥形玻璃管2浮标

18、3刻度尺4零位调整螺钉5倍率调整螺钉6测量喷嘴7被测工件(2)气动自动测量装置在磨床中应用的气动自动测量装置有许多种。图9-51曲轴磨床自动测量装置1弹簧片2圆销3上测量爪4被测工件5下测量爪6挡板7测量喷嘴8调整螺母9膜片10锥杆11电触点调节螺钉(3)气动式自动测量装置的特点1)可实现主动测量。2)测量精度较高，一般为0.01mm。3)工作稳定可靠，测量范围广泛。图9-52电感式电子水平仪1外壳2调整螺钉3顶销4销子5框体6线圈7悬丝8磁性瓷国家标准(GB/T10311995)规定评定表面粗糙度有三个基本参数，即：(1)轮廓算术平均偏差(Ra)Ra是在取样长度之内，被测表面轮廓线上各点至轮

19、廓中线距离绝对值总和的平均值(图9-53)。(2)微观不平度十点高度(Rz)Rz是在取样长度L内，五个最大轮廓峰高的平均值与五个最大轮廓谷深的平均值之和，如图所示。1.评定表面粗糙度的参数图9-54微观不平度十点高度(3)轮廓最大高度(Ry)Ry是在取样长度L内，轮廓的峰顶线与峰谷底线之间的距离，如图9-55所示。图9-55轮廓最大高度(1)光切显微镜图9-56所示是按光切法原理制成的9J型表面粗糙度量仪的外形。2.表面粗糙度量仪图9-56光切显微镜1底座2立柱3螺母4微调手轮5螺钉6横臂7照相机8测微目镜9千分尺10壳体11手柄12燕尾13可换物镜组14工作台图9-57光切显微镜工作原理1光

20、源2聚光镜3狭缝4、5物镜6分划板7目镜图9-58测微目镜的结构示意图108字标2双刻线3十字线4刻度套筒1)根据被测工件表面粗糙度的要求按表9-14选择合适的物镜组，插在燕尾滑板上。表9-14物镜选择表2)将被测工件放在工作台上，转动工作台，使要测量的截面方向与光方向平行。3)接通低压电源，用标准玻璃刻度尺测定物镜实际放大倍数，并确定物镜分度值i。4)转动粗调螺母，进行显微镜的粗调焦；旋转微调手轮，进行显微镜的精调焦，使目镜视场中出现最清晰的狭亮光带像。5)松开目镜千分尺上的螺钉，转动目镜千分尺，使分划板上十字线的一条横线与狭亮光带方向大致平行(此线代替轮廓中线)。6)进行测量：调节目镜千分

21、尺，使十字线的横线与狭亮光带像边缘最高点相切，记下读数(格数)。7)将五个读数差的平均格数乘以物镜分度值i，即可获得所测表面的微观不平度十点高度Rz。(2)干涉显微镜干涉显微镜是利用光波干涉原理来测量表面粗糙度的量仪。图9-596JA型干涉显微镜1目镜千分尺1a刻度筒1b螺钉2圆工作台2a移动圆台的滚花环2b转动圆台的滚花环2c升降圆台的滚花环3参考镜部件4光源4a调节螺钉5照相机6转遮光板手轮7、8、9、14干涉带调节手轮10目视或照相的转换手轮11光栅调节手轮12滤光片手柄13固紧照相机的螺钉图9-60干涉显微镜的光学系统图1光源2组合透镜3滤光片4、8透镜5反射镜6、7光栅9分光板10补

22、偿镜11、12物镜13参考镜14、15反射镜16投影物镜17照相底板18被测工件表面19目镜20遮光板21棱镜图9-61干涉条纹1)调节仪器目镜光路。2)将被测工件表面向下，朝向物镜放在圆工作台上。3)调节两路光束，使两灯丝像重叠。4)将手柄12推到底，使滤色片插入光路，在目镜视场中可见单色干涉条纹。5)测量轮廓的峰谷高度。(3)电动轮廓仪图9-62所示为BCJ-2型电感式电动轮廓仪。图9-62电动轮廓仪1被测工件2触针3传感器4手轮5立柱6驱动箱7指示表箱8工作台座9自动记录器1)调整指示表的示值。2)将被测零件安放在工作台面上，圆柱形零件放在V形架上。3)选用传感器后，调整传感器触针位置。4)转动启动手柄，使驱动箱带动传感器的触针在被测表面上滑行。5)用自动记录器测量记录Ra时，需将仪器的测量方式开关拨至“记录”位置。