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资讯内涵

    平面研磨机运动参数的剖析和计算

          机械研磨方法是当前国内外刃磨硬质合金可转位刀片上、下端平面(以下简称合金刀片平面) 的一种首要方法。尤其是可转位铣刀片和用于加工中心、数控机床、自动线上的较精密级可转位刀片,我国大多数工厂是采用研磨法来加工其上、下平的。研磨刀片平面,通常是在平面研磨机上实行的。刀片平面的研磨质量好坏和生产率高低,研磨盘磨损均匀性、隔离盘磨损程度,很难由操纵人员随意加以控制,但却与平面研磨机的研磨运动和运动轨迹有着密切关系,并与研磨运动参数合理选择关系很大。该文就平面研磨机研磨运动参数的内涵、对研磨表面质量和生产率的影响、研磨实行机械的运动参数计算以及新设计的平面研磨机运动参数的选定等方面,提议自己的看法。1  平面研磨机的首要运动参数当前,国内外刃磨合金刀片平面的研磨机,从运动情况来看,根本上分两大类:一类是隔离盘作行星运动的,一类是隔离盘作偏心运动的,前者称为行星式研磨机,后者称为偏心式研磨机。按照国外资料,行星式平面研磨机的首要运动参数是:(1) 工件相对于研磨盘运动的平均速度V ;(2) 速度周期变换系数λ,它暗示最大速度Vmax与最小速度Vmin之比,即λ=Vmax/Vmin;(3) 切向加速度α。V、λ、α这三个运动参数对被研磨刀片平面的表面加工质量(如表面粗糙度、平面度、两端面平行度等) ,研磨生产率、研磨盘磨损均匀性等有很大影响。据有关资料先容,当速度作周期性变换时,材料总切除量和瞬时生产率要比不变换时来得大。例如,为了提高研磨生产率,粗研钢件时取λ= 5~10 ,精研时取λ= 1 。粗研硅件时取λ= 2~4 ,V = 40~70m/ min ,精研硅件时取λ= 1~1. 3 ,V = 100~180m/ min。被研磨表面质量较好,生产率也高。经实验表明,在行星式研磨机上,采用金刚石研磨料研磨合金刀片平面,粗研时取V = 40~60m/ min ,λ= 2~3 ;精研时取V = 100~120m/ min ,λ= 1. 1~1. 5 时,其研磨质量和生产率均较满意。由于V、λ、α三个参数影响被研磨刀片平面的加工质量和生产率,因此,新设计平面研磨机应以这三个运动参数为首要依据。2  行星式平面研磨机运动参数的剖析和计算隔离盘作行星运动的平面研磨机为三种类型,一是上、下研磨盘固定不动,研磨运动完全由隔离盘的行星运动来完成;二是上、下研磨盘旋转,隔离盘作行星运动;三是下研磨盘旋转,上研磨盘只浮动,隔离盘作行星运动。应用最广的是第二种,因此,这里只剖析计算第二种行星式研磨机的运动和运动参数。
    图1 为上、下研磨盘旋转、隔离盘作行星运动的双面研磨机的劳动原理示意图。行星实行机构包括中心轮(或内销子盘) 1 和内齿轮(外销子盘) 3 ,其转速分别为n1 和n3 ;隔离盘(行星轮) 2 同时与中心轮1 外啮合,与内齿轮3 内啮合;隔离盘(行星轮) 2 一边绕轴线自转,同时又绕中心轮作公转运动,合金刀片6 分别放置在隔离盘2 的分离孔中,由研磨盘4 和5 来研磨加工,研磨盘的转速分别为n4 和n5 ;设想系杆7 的转速为n7 ,则行星轮(隔离盘) 2 和假想系杆7 相对于下研磨盘5 的转速为: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 ———齿轮1 和齿轮3 的齿数。n25 ,n75是确定V、λ、α的根本数据。设在被研磨合金刀片上任取一点C ,则C 点相对于下研磨盘的运动速度在Vmax = VB + VCB与Vmin = VB - VCB之间变化(其中VB 为B 点速度,VCB为C 点相对于B 点的速度) 。C点每一周期实际平均速度可按公式V = Lc/ Tc 来计算(其中Lc 为C 点每一运动周期的轨迹长度,Tc 为周期) 。C 点实际平均速度V 与B 点速度VB 稍有不同,可按下式近似计算:V≈VB =Vmax + Vmin/2= 2πr7n75      (3)式中 r7 ———假想系杆7 的半径,即r7 = OB ,n75 ———系杆7 相对于下研磨盘5 的转速,可由(2) 式求到。速度周期变换系数λ可按下式计算:
    λ=Vmax/Vmin=1 + | i27| ·rc/ r7/1 - | i27| ·rc/ r7           (4)式中,rc ———C 点相对B 点的半径,即rc = CB ;i27 = (n2 - n5) / (n7 - n5) ,i27 ———行星隔离盘上C 点相对于下研磨盘5 的传动比。C 点相对于研磨盘5 的轨迹形状,可由传动比i27 来确定,当i27 < 0 时,C 点运动轨迹呈内摆线;当0 < i27 < 1 时,轨迹呈周摆线;当i27 > 1 时呈外摆线。按照(4) 式可计算出国内几种型号平面研磨机的λ值与传动比| i27| ,绘成如图2 所示的曲线关系。可以按照此图由已知λ值来选定i27值。图2  几种平面研磨机λ和| i27| 之间关系中心轮(内销子盘) 1 和内齿轮(外销子盘) 3 相对于下研磨盘5 的传动i15的计算如下:中心轮1 与内齿轮3 的传动比i13可由(1) 式和(2) 式求得为:i13 =(1 + z3/ z1) + (1 - z3/ z1) i27/(1 + z1/ z3) + (1 - z1/ z3) i27当平面研磨机内齿轮(外销子盘) 3 固定不动时,即n3 = 0 ,这时得出:i15 = n1/ n5 = 1 - i13=(1 - i27) (z1/ z3 - z3/ z1)/(1 + z1/ z3) (1 - z1/ z3) i27      (5)式中 i15 ———中心轮1 相对于研磨盘5 传动比。按照(5) 式计算出三种平面研磨机i27和i15的关系,绘成图3 的曲线。只要知道i27就可利用此图查出i15之值。图3  i27与i15之间关系当传动比i15确定后,就可选定中心轮和下研磨盘的转速n1 和n5 。而n1 和n5 必须包管给定的V 值;当速度V 值知道后,可通上(3) 式求得:n75 =V/2πr7若内齿轮(外销子盘) 3 固定不动,即n3 = 0 时,则n35 = n3 - n5 = - n5 ,i13 = 1 - i15 ,则上(1) 式变为:n5 = - n35 = -n75 (1 + z1/ z3)/1 + (1 - i15) z1/ z3       (6)按公式(6) 计算出几个n5 值,应按照需要选择n5 值以及相符合的n1 值(n1 = n5·i15 ) 。若平面研磨机的上、下研磨盘固定不动,研磨运动完全由行星隔离盘的行星运动来完成(第一种) ,这时n5 = 0 时,n3 ≠0 ,则算出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  新设计的平面研磨机首要运动参数的选定3. 1  运动及运动轨迹实验结果表明,新设计的平面研磨机的研 磨运动和运动轨迹必须满足以下要求:第一,合金刀片平面相对于研磨盘的运动方向应持续变化,这样才可幸免有纹磨削;第二,应当使刀片上每点相对于研磨盘上的研磨路程相等,以包管刀片上研磨去相同的余量,保持刀片平面的平面度和两端平面的平行度,并使研磨盘劳动面磨损均匀;第三,为了适应粗、精研磨,要求研磨速度V 和速度周期变换系数λ能实行调整。按照以上三条要求,新设计的研磨机,其劳动原理如图4 所示,它有以下特点:(1) 它只有下研磨盘5 ,其旋转方向与中心齿轮1 相反,而与隔离盘2 的旋转方向相同,只要改变下研磨盘转速n5与隔离盘转速n2 ,就可得到不同的周期变换系数λ,能在一台研磨机上实行粗研和研。(2) 被研磨刀片6 放置在隔离盘内隔板3 中,隔离盘由压盘4 定位,中心齿轮1 带动旋转,这4 个隔离盘只绕压盘轴线自转,不作转。(3) 压盘4 由液压缸活塞单独控制,并给合金刀片一定研磨压力,只要液压缸活塞带着压盘往上提,隔离盘可单独推出,便于刀片装卸或检测。图5  研磨机的运动轨迹(4) 经剖析计算,此平面研磨机隔离盘内刀片上任一点C 的运动轨迹是变态外摆线或称为短幅外摆线(如图5 所示) 。据国外有关资料先容,外摆线、内摆线运动轨迹,其研磨行程同一性较好,运动平稳,工件能较好地走遍整个研磨盘表面。运动轨迹呈摆线是该研磨机重要特点。3. 2  速度V 和研磨盘转速n5 的选定按照需要,研磨机确定研磨盘外径D = <500mm ,内径d = <170mm ,经过长时间的研究、剖析计算,V 值取:50~120m/ min 较满意,当V = 50m/ min 时,n5min = 48. 25r/ min ;V = 120m/ min 时,n5max = 115. 8r/ min。为了简化传动装置,研磨机采用双速电动机,将实际转速选定为n5 = 50r/ min、100r/ min 两种。当n5 = 50r/ min 时Vmax =πDn5/1000=π×500 ×50/1000= 78. 5m/ minVmin =πdn5/1000=π×160 ×50/1000= 25. 12m/ min平均速度V =Vmax + Vmin/2=78. 5 + 25. 12/2= 51. 81m/ min当n5 = 100r/ min 时,计算出:Vmax = 157m/ min ,Vmin = 50. 24m/ min ,V = 103. 62m/ min。计算结果表明,V = 51. 81 ,103. 62m/ min ,符合:V = 50~120m/ min 的要求。3. 3  速度周期变换系数λ和隔离盘转速n2 的确定上已提到,用金刚石研磨料研磨硬质合金刀片平面,粗研时取λ= 2~3 ,精研时取λ= 1. 1~1. 5 ,按照λ变化范围,可以计算出精速n2 。由于研磨机研磨盘旋转方向与隔离盘相同,故研磨盘最外点速度Vmax与隔离盘速度V2 方向一致,最内点Vmin与V2 方向相反,这样得到:λ=Vmax - V2/Vmin + V2,  V2 =Vmax - Vmin·λ/1 +λ当n5 = 50r/ min 时,这时:Vmax = 78. 5m/ min ,Vmin = 25. 12m/ min ,粗研取λ= 2 ,则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精研时取λ= 1. 3 ,计算出:V2 = 19. 93m/ min  n2 = 37. 33r/ min式中 d2 ———隔离盘内径, d2 = <170mm ,当n5 = 100r/min ,Vmax = 157m/ min ,Vmin = 50. 24m/ min时,计算结果为: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最后确定隔离盘转速n2 为17. 5r/ min , 35r/ min , 70r/min 三种,相符合的实际速度V2 为9. 34m/ min ,18. 68m/ min ,37. 36m/ min。相符合的实际速度周期变换系数λ值为:当n5 = 50r/ min ,Vmax = 78. 5m/ min ,Vmin = 25. 12m/ min 时:λ1 =Vmax - V2/Vmin + V2=78. 5 - 9. 34/25. 12 + 9. 34= 2    λ2 =78. 5 - 18. 68/25. 12 + 18. 68= 1. 36 ;λ3 =78. 5 - 37. 36/25. 12 + 37. 36= 0. 67 。当n5 = 100r/ min ,Vmax = 157/ min ,Vmin = 50. 24m/ min时,按上述方法计算,求得λ1 = 2. 48 ,λ2 = 2 ,λ3 = 1. 37 。4  优选结果经过以上剖析和计算,平面研磨机研磨盘转数n5 选定为50r/ min ,100r/ min 两种, 隔离盘转速n2 被选定为17. 5r/ min ,35r/ min ,70r/ min 三种,相符合的首要运动参数(切向加速度α计算从略) 由表看出,该平面研磨机有6 种变速,即可用来粗加工,也可用于精加工和精细加工。
    图片和图表剖析请联系网站办理员传送。
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