機(jī)械研磨方法是當(dāng)前國內(nèi)外刃磨硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片上摘裕、下端平面(以下簡(jiǎn)稱合金刀片平面)的一種主要方法蕉扮。尤其是可轉(zhuǎn)位銑刀片和用于加工中心滩租、數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)線上的較精密級(jí)可轉(zhuǎn)位刀片杠愧，我國大多數(shù)工廠是采用研磨法來加工其上待榔、下平的。研磨刀片平面流济，通常是在平面研磨機(jī)上進(jìn)行的锐锣。刀片平面的研磨質(zhì)量好壞和生產(chǎn)率高低，研磨盤磨損均勻性铆糙、隔離盤磨損程度肚微，很難由操縱職員隨意加以控制，但卻與研磨機(jī)的研磨運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)軌跡有著密切關(guān)系参匀，并與研磨運(yùn)動(dòng)參數(shù)公道選擇關(guān)系很大旭眼。該文就平面研磨機(jī)研磨運(yùn)動(dòng)參數(shù)的內(nèi)涵、對(duì)研磨表面質(zhì)量和生產(chǎn)率的影響昭仓、研磨執(zhí)行機(jī)械的運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算以及新設(shè)計(jì)的平面研磨機(jī)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的選定等方面料害，提出自己的看法。

　　1平面研磨機(jī)的主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)

　　當(dāng)前,國內(nèi)外刃磨合金刀片平面的研磨機(jī),從運(yùn)動(dòng)情況來看,基本上分兩大類:一類是隔離盤作行星運(yùn)動(dòng)的,一類是隔離盤作偏心運(yùn)動(dòng)的,前者稱為行星式研磨機(jī),后者稱為偏心式研磨機(jī)凯辆。根據(jù)國外資料,行星式平面研磨機(jī)的主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)是:

　　(1)工件相對(duì)于研磨盤運(yùn)動(dòng)的均勻速度V;

　　(2)速度周期變換系數(shù)λ,它表示最大速度Vmax與最小速度Vmin之比,即λ=Vmax/Vmin;

　　(3)切向加速度α掸栋。

　　V、λ宜裂、α這三個(gè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)被研磨刀片平面的表面加工質(zhì)量(如表面粗糙度浑季、平面度、兩端面平行度等),研磨生產(chǎn)率掀哎、研磨盤磨損均勻性等有很大影響俩莽。占有關(guān)資料介紹,當(dāng)速度作周期性變換時(shí),材料總切除量和瞬時(shí)生產(chǎn)率要比不變換時(shí)來得大。例如,為了進(jìn)步研磨生產(chǎn)率,粗研鋼件時(shí)取λ=5～10,精研時(shí)取λ=1乔遮。粗研硅件時(shí)取λ=2～4,V=40～70m/min,精研硅件時(shí)取λ=1～1.3,V=100～180m/min扮超。被研磨表面質(zhì)量較好,生產(chǎn)率也高。經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明,在行星式研磨機(jī)上,采用金剛石研磨料研磨合金刀片平面,粗研時(shí)取V=40～60m/min,λ=2～3;精研時(shí)取V=100～120m/min,λ=1.1～1.5時(shí),其研磨質(zhì)量和生產(chǎn)率均較滿足蹋肮。由于V出刷、λ、α三個(gè)參數(shù)影響被研磨刀片平面的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率,因此,新設(shè)計(jì)平面研磨機(jī)應(yīng)以這三個(gè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)為主要依據(jù)坯辩。

　　2行星式平面研磨機(jī)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的分析和計(jì)算

　　隔離盤作行星運(yùn)動(dòng)的平面研磨機(jī)為三種類型,一是上馁龟、下研磨盤固定不動(dòng),研磨運(yùn)動(dòng)完全由隔離盤的行星運(yùn)動(dòng)來完成;二是上、下研磨盤旋轉(zhuǎn),隔離盤作行星運(yùn)動(dòng);三是下研磨盤旋轉(zhuǎn),上研磨盤只浮動(dòng),隔離盤作行星運(yùn)動(dòng)漆魔。應(yīng)用最廣的是第二種,因此,這里只分析計(jì)算第二種行星式研磨機(jī)的運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)坷檩。

　　上、下研磨盤旋轉(zhuǎn)有送、隔離盤作行星運(yùn)動(dòng)的雙端面研磨機(jī)的工作原理淌喻。行星執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括中心輪(或內(nèi)銷子盤)1和內(nèi)齒輪(外銷子盤)3,其轉(zhuǎn)速分別為n1和n3;隔離盤(行星輪)2同時(shí)與中心輪1外嚙合,與內(nèi)齒輪3內(nèi)嚙合;隔離盤(行星輪)2一邊繞軸線自轉(zhuǎn),同時(shí)又繞中心輪作公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),合金刀片6分別放置在隔離盤2的分離孔中,由研磨盤4和5來研磨加工,研磨盤的轉(zhuǎn)速分別為n4和n5;設(shè)想系桿7的轉(zhuǎn)速為n7,則行星輪(隔離盤)2和假想系桿7相對(duì)于下研磨盤5的轉(zhuǎn)速為：

　　n25=n2-n5=n35[1-i13(z1/z3)]/1-z1/z3(1)

　　n75=n7-n5=n35[1+i13(z1/z3)]/1+z1/z3(2)

　　其中,n35=n3-n5;i13(n1-n3)/(n3-n5);z1,z3—齒輪1和齒輪3的齒數(shù)。n25,n75是確定V雀摘、λ宜柱、α的基本數(shù)據(jù)。

　　設(shè)在被研磨合金刀片上任取一點(diǎn)C,則C點(diǎn)相對(duì)于下研磨盤的運(yùn)動(dòng)速度在Vmax=VB+VCB與Vmin=VB-VCB之間變化(其中VB為B點(diǎn)速度,VCB為C點(diǎn)相對(duì)于B點(diǎn)的速度)编喊。C點(diǎn)每一周期實(shí)際均勻速度可按公式V=Lc/Tc來計(jì)算(其中Lc為C點(diǎn)每一運(yùn)動(dòng)周期的軌跡長度,Tc為周期)拣薄。C點(diǎn)實(shí)際均勻速度V與B點(diǎn)速度VB稍有不同,可按下式近似計(jì)算:

　　V≈VB=Vmax+Vmin/2=2πr7n75(3)

　　式中r7—假想系桿7的半徑,即r7=OB,

　　n75—系桿7相對(duì)于下研磨盤5的轉(zhuǎn)速,可由(2)式求到。

　　速度周期變換系數(shù)λ可按下式計(jì)算:

　　λ=Vmax/Vmin=1+|i27|?rc/r7/1-|i27|?rc/r7(4)

　　式中,rc—C點(diǎn)相對(duì)B點(diǎn)的半徑,即rc=CB;

　　i27=(n2-n5)/(n7-n5)

　　i27—行星隔離盤上C點(diǎn)相對(duì)于下研磨盤5的傳動(dòng)比潭均。C點(diǎn)相對(duì)于研磨盤5的軌跡外形,可由傳動(dòng)比i27來確定,當(dāng)i27<0時(shí),C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡呈內(nèi)擺線;當(dāng)01時(shí)呈外擺線校搀。根據(jù)(4)式可計(jì)算出國內(nèi)幾種型號(hào)平面研磨機(jī)的λ值與傳動(dòng)比|i27|,繪成曲線關(guān)系『耪遥可以根據(jù)此圖由已知λ值來選定i27值房幌。

　　中心輪(內(nèi)銷子盤)1和內(nèi)齒輪(外銷子盤)3相對(duì)于下研磨盤5的傳動(dòng)i15的計(jì)算如下:中心輪1與內(nèi)齒輪3的傳動(dòng)比i13可由(1)式和(2)式求得為:

　　i13=(1+z3/z1)+(1-z3/z1)i27/(1+z1/z3)+(1-z1/z3)i27

　　當(dāng)平面研磨機(jī)內(nèi)齒輪(外銷子盤)3固定不動(dòng)時(shí),即n3=0,這時(shí)得出:

　　i15=n1/n5=1-i13=(1-i27)(z1/z3-z3/z1)/(1+z1/z3)(1-z1/z3)i27(5)

　　式中i15—中心輪1相對(duì)于研磨盤5傳動(dòng)比。根據(jù)(5)式計(jì)算出三種平面研磨機(jī)i27和i15的關(guān)系,繪成曲線泥碳。只要知道i27就可利用此圖查出i15之值膜护。

　　當(dāng)傳動(dòng)比i15確定后,就可選定中心輪和下研磨盤的轉(zhuǎn)速n1和n5。而n1和n5必須保證給定的V值;當(dāng)速度V值知道后,可通上(3)式求得:

　　n75=V/2πr7

　　若內(nèi)齒輪(外銷子盤)3固定不動(dòng),即n3=0時(shí),則n35=n3-n5=-n5,i13=1-i15,則上(1)式變?yōu)?n5=-n35=-n75(1+z1/z3)/1+(1-i15)z1/z3(6)

　　按公式(6)計(jì)算出幾個(gè)n5值,應(yīng)根據(jù)需要選擇n5值以及相應(yīng)的n1值(n1=n5?i15)泰牵。若平面研磨機(jī)的上锭测、下研磨盤固定不動(dòng),研磨運(yùn)動(dòng)完全由行星隔離盤的行星運(yùn)動(dòng)來完成(第一種),這時(shí)n5=0時(shí),

　　n3≠0,則算出i13和n75值后,再按下式求出n3:n35=n3-n5

　　n3=n35+n5=n75(1+z1/z3)/1+i13(z1/z3)(7)

　　最后再求出n1值(n1=n3?i13)。

　　3新設(shè)計(jì)的平面研磨機(jī)主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)的選定

　　3.1運(yùn)動(dòng)及運(yùn)動(dòng)軌跡

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,新設(shè)計(jì)的平面研磨機(jī)的研磨運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)軌跡必須滿足以下要求:第一,合金刀片平面相對(duì)于研磨盤的運(yùn)動(dòng)方向應(yīng)不斷變化,這樣才可避免有紋磨削;第二,應(yīng)當(dāng)使刀片上每點(diǎn)相對(duì)于研磨盤上的研磨路程相等,以保證刀片上研磨往相同的余量,保持刀片平面的平面度和兩端平面的平行度,并使研磨盤工作面磨損均勻;第三,為了適應(yīng)粗芥吟、精研磨,要求研磨速度V和速度周期變換系數(shù)λ能進(jìn)行調(diào)整侦铜。根據(jù)以上三條要求,新設(shè)計(jì)的研磨機(jī),其工作原理,它有以下特點(diǎn):

　　(1)它只有下研磨盤5,其旋轉(zhuǎn)方向與中心齒輪1相反,而與隔離盤2的旋轉(zhuǎn)方向相同,只要改變下研磨盤轉(zhuǎn)速n5與隔離盤轉(zhuǎn)速n2,就可得到不同的周期變換系數(shù)λ,能在一臺(tái)研磨機(jī)上進(jìn)行粗研和研。

　　(2)被研磨刀片6放置在隔離盤內(nèi)隔板3中,隔離盤由壓盤4定位,中心齒輪1帶動(dòng)旋轉(zhuǎn),這4個(gè)隔離盤只繞壓盤軸線自轉(zhuǎn),不作轉(zhuǎn)钟鸵。

　　(3)壓盤4由液壓缸活塞單獨(dú)控制,并給合金刀片一定研磨壓力,只要液壓缸活塞帶著壓盤往上提,隔離盤可單獨(dú)推出,便于刀片裝卸或檢測(cè)钉稍。

　　(4)經(jīng)分析計(jì)算,此研磨機(jī)隔離盤內(nèi)刀片上任一點(diǎn)C的運(yùn)動(dòng)軌跡是變態(tài)外擺線或稱為短幅外擺線。據(jù)國外有關(guān)資料介紹,外擺線棺耍、內(nèi)擺線運(yùn)動(dòng)軌跡,其研磨行程同一性較好,運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),工件能較好地走遍整個(gè)研磨盤表面嫁盲。運(yùn)動(dòng)軌跡呈擺線是該研磨機(jī)重要特點(diǎn)。

　　3.2速度V和研磨盤轉(zhuǎn)速n5的選定

　　根據(jù)需要,研磨機(jī)確定研磨盤外徑D=<500mm,內(nèi)徑d=<170mm,經(jīng)過長時(shí)間的研究烈掠、分析計(jì)算,V值取:50～120m/min較滿足,當(dāng)V=50m/min時(shí),n5min=48.25r/min;V=120m/min時(shí),n5max=115.8r/min羞秤。為了簡(jiǎn)化傳動(dòng)裝置,研磨機(jī)采用雙速電動(dòng)機(jī),將實(shí)際轉(zhuǎn)速選定為n5=50r/min、100r/min兩種左敌。當(dāng)n5=50r/min時(shí)Vmax=

　　πDn5/1000=π×500×50/1000=78.5m/min

　　Vmin=πdn5/1000=π×160×50/1000=25.12m/min

　　均勻速度V=Vmax+Vmin/2=78.5+25.12/2=51.81m/min

　　當(dāng)n5=100r/min時(shí),計(jì)算出:Vmax=157m/min,Vmin=50.24m/min,V=103.62m/min瘾蛋。計(jì)算結(jié)果表明,V=51.81,103.62m/min,符合:V=50～120m/min的要求。

　　3.3速度周期變換系數(shù)λ和隔離盤轉(zhuǎn)速n2的確定上已提到,用金剛石研磨料研磨硬質(zhì)合金刀片平面,粗研時(shí)取λ=2～3,精研時(shí)取λ=1.1～1.5,根據(jù)λ變化范圍,可以計(jì)算出精速n2矫限。由于研磨機(jī)研磨盤旋轉(zhuǎn)方向與隔離盤相同,故研磨盤最外點(diǎn)速度Vmax與隔離盤速度V2方向一致,最內(nèi)點(diǎn)Vmin與V2方向相反,這樣得到:

　　λ=Vmax-V2/Vmin+V2,V2=Vmax-Vmin?λ/1+λ

　　當(dāng)n5=50r/min時(shí),這時(shí):Vmax=78.5m/min,Vmin=25.12m/min,粗研取λ=2,則V2=Vmax-Vmin?λ/1+λ=78.5-25.12×2/1+2

　　=9.42m/min,n2=1000V2/πd2=1000×9.42/π×170=17.64r/min

　　精研時(shí)取λ=1.3,計(jì)算出:

　　V2=19.93m/min,n2=37.33r/min

　　式中d2—隔離盤內(nèi)徑,d2=<170mm,當(dāng)n5=100r/min,Vmax=157m/min,Vmin=50.24m/min時(shí),計(jì)算結(jié)果為:

　　粗研取λ=2,V2=18.84m/min,n2=35.2r/min精研取λ=1.3,V2=39.86m/min,n2=74.6r/min

　　最后確定隔離盤轉(zhuǎn)速n2為17.5r/min,35r/min,70r/min三種,相應(yīng)的實(shí)際速度V2為9.34m/min,18.68m/min,37.36m/min哺哼。相應(yīng)的實(shí)際速度周期變換系數(shù)λ值為:當(dāng)n5=50r/min,Vmax=78.5m/min,

　　Vmin=25.12m/min時(shí):λ1=Vmax-V2/Vmin+V2=78.5-9.34/25.12+9.34=2λ2=78.5-18.68/25.12+18.68=1.36;

　　λ3=78.5-37.36/25.12+37.36=0.67。

　　當(dāng)n5=100r/min,Vmax=157/min,Vmin=50.24m/min時(shí),按上述方法計(jì)算,求得λ1=2.48,λ2=2,λ3=1.37叼风。

　　4優(yōu)選結(jié)果

　　通過以上分析和計(jì)算,平面研磨機(jī)研磨盤轉(zhuǎn)數(shù)n5選定為50r/min,100r/min兩種,隔離盤轉(zhuǎn)速n2被選定為17.5r/min,35r/min,70r/min三種,相應(yīng)的主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)(切向加速度α計(jì)算從略)由表看出,該研磨機(jī)有6種變速,即可用來粗加工,也可用于精加工和精細(xì)加工虽柜。

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