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外圆磨削附件制造及回归分析法研究磨削参数

2015-3-13 来源：数控机床市场网作者：

引言

磨削是利用磨粒进行材料去除的一种加工工艺，通过砂轮旋转，磨粒与工件接触并充当切割工具的作用，从而起到磨削作用。外圆磨削加工中，工件围绕固定轴旋转，加工表面与旋转轴同轴。

外圆磨床制造工艺自工业革命时期就有所发展。1830年Jonathan bridges 和James Wheaton制造出第一台现代外圆磨床。1876年Joseph brown研制出带有砂轮的车床并获得专利。1925年Norton改善了外圆机床实现了更高转速和更精确的磨削公差。将CNC和PC集成同一个动力系统进一步深化了机械制造控制工艺，大大节省了人工操作。两个平面从相对方向移动接触，加工操作更加流畅。Krabacher研究了材料去除率和表面粗糙度等加工参数，发现材料去除率降低时工件表面质量就会得到改善。Heaker and Liang预测表面粗糙度主要跟磨削过程的切屑厚度有关。Vickers taff研究了工件表面粗糙度与砂轮进给速度和砂轮磨损的关系。Rama Chandran 利用回归分析法和数学模型研究了进给和切割深度对砂轮磨损及表面光洁度的影响。但外圆磨削附件对工件表面粗糙度的影响却鲜有研究，尚未见报道。

本研究对外圆磨削基本概念和外圆磨削附件制造进行了介绍，还有回归分析法；并研究了磨削参数对湿加工、干加工条件下的表面粗糙度的影响。

外圆磨削的基本概念

外圆磨床的基本组件包括砂轮架、横滑板、轮轴头架、和尾座。砂轮架将驱动电机和主轴连接；横滑板能够使砂轮架从工件移动到尽头；轮轴头架对工件确定位置、夹持。尾座用来夹持工件的另一端，如图一所示。

本研究涉及一种车床磨削附件，由电机来驱动，能够使砂轮免于振动。为使得转子表面光滑，可以对表面进行磨削以去除转子上的坚硬污点，工件和砂轮都要连续不停的旋转。砂轮正对着和背向工件进给。砂轮和工件相互间横向进给。附件可以固定在车床上，有无尾座均可。

外圆磨削附件制造

附件制造中用到的组件有：发动机、砂轮、固定台、柄轴、轴承、皮带轮和传送带。

发动机：

发动机是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器，包括内燃机和电动机等；电动机是将电能转化为机械能，AC电机则能实现机械能和交流电能相互转换。本实验使用的是AC电机，用于砂轮旋转，如图三所示。0.5 H.P，2800 RPM，3相，0.37 KW， 0.75 AMPS. 440伏。

砂轮：

本实验采用刚玉砂轮，如图四所示；Carborundum Universal公司生产、刚玉磨料、直径200 mm、厚度20 mm、孔径31.75mm、最大速度3150 Rpm。

固定台：

本实验采用12”×6”的MS台，将刀架从车床上移走之后装置上固定台，固定台对整个附件承重，用于移动砂轮和发动机。

杆柄：

本实验的附件采用两种柄轴：固定柄轴，直径76 mm，内孔径40 mm；旋转柄轴，直径17 mm。如图五所示。

发动机通过传送带和皮带轮带动柄轴旋转从而带动砂轮旋转；利用球轴承将旋转柄轴装配在固定柄轴内。利用钎焊将固定柄轴焊接在固定台上；球轴承装配在固定柄轴内部用于旋转柄轴的移动，然后再将砂轮固定在旋转柄轴上。

轴承：

本实验的附件采用两种类型的轴承：球轴承和止推轴承。

球轴承是将球滚珠装配在内钢圈和外钢圈的中间以承受较大载荷的一种滚动轴承；通过两个轨道将负载传递到钢珠上，其中一个轨道为固定轨道，另一个轨道可以转动从而带动钢珠滚动；主要用于减小转动摩擦，提供径向负载和轴向负载。由于钢珠间接触面较小，所以球轴承的负载容量就小；但可以允许内外轨道间存在一定未对准误差。由于钢珠制造成本低廉，球轴承在滚动轴承系列中是比较便宜的一种。

止推轴承一般是由两个止推垫片或更多止推垫片和若干滚动体组成，能够承受较大的轴向负荷。外直径40 mm，内直径17 mm。如图六、七所示。