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无心磨削工艺一、无心磨工艺基础 二、典型零件加工 三、新方法概述一、无心磨工艺基础 1、工艺介绍 2、成圆理论 3、机床调整 4、方法分类 二、典型零件加工 三、新方法概述无心磨削:无心磨削是一种高生产率的精密加工方法。其使用待加工的表面作为定位表面,由于定位表面的误差,造成在加工过程中工件不定中心自由地在磨削轮、导轮之间,并以支承板支撑。活塞销原理 以贯穿法磨削形式为例: 导轮是由橡胶接合剂做成,砂轮跟导轮的转向是相同的,砂轮的圆周速度比导轮要快,大概是导轮速度的70~80倍。导轮跟工件之间的摩擦力大于砂轮跟工件之间的摩擦力,那么在加工时,工件就会被导轮带动,按着跟导论相反的方向回转,就会使回转方向跟砂轮相逆,砂轮磨削工件。无心外圆磨削是外圆磨削的一种特殊形式,是工件不定回转中心的磨削,为一种生产率很高的精加工方法。磨削时,工件置于砂轮和导轮之间,靠托板支承,工件被磨削的外圆面作定位面。无心内圆磨削砂轮的和导轮的最大外径以及宽度由机床决定。 砂轮的磨料、粒度、硬度、组织、结合剂的选择与一般外圆磨削基本相同,但是比一般外圆磨削稍硬,直径小的砂轮稍硬些,导轮要比砂轮稍硬,粒度稍细。导轮一般为树脂材料,宽度一般与砂轮等同。辅助设备大型工件的送料机构小型工件的送料机构无心磨削的特点: 无心磨削的特点主要是跟普通外圆磨削相比较 工件自由的放置于定位夹具中,磨削过程中工件中心不定。 工件两端不打中心孔,不需要顶尖支承工件,磨削余量相对较小,无夹持力工件无变形。 工件运动是由砂轮导轮共同作用的。 能配上自动上下料机构,易于实现生产过程的自动化,生产率很高。 对于薄壁套类零件的生产尤其适合,不适合生产轴向有沟槽的零件。磨削带孔的零件时,不能纠正孔的轴心线位置,不能保证同轴度。无心磨削的成圆机理几何成圆理论 我们首先研究一个表面波峰的的加工误差,然后推至整个全轮廓。 假设工件表面有一个波峰Δθ,那么当这个波峰与导轮在2点相接触的时候,工件中心Ow就会沿托板斜面方向移动至Ow‵,于是产生定位误差。 同理,当这个波峰运动到与托板的接触点3的时候,工件中心就会沿接触点的法线方向移动至Ow‵‵我们首先研究一个表面波峰的的加工误差,然后推至整个全轮廓。 假设工件表面有一个波峰Δθ,那么当这个波峰与导轮在2点相接触的时候,工件中心Ow就会沿托板斜面方向移动至Ow‵,于是产生定位误差。 同理,当这个波峰运动到与托板的接触点3的时候,工件中心就会沿接触点的法线方向移动至Ow‵‵两个定位误差都可以相应的换算成在加工方向上的误差ΔF2、ΔF1。在实际加工的时候,工件表面也不会只存在一个波峰,事实上工件表面是存在很多的波峰(波谷可以视为负的波峰),那么工件的表面可以表示为一条的曲线,将这条曲线傅里叶级数展开。 假设圆心不动,那么在1点需要切除的量为在导轮接触点磨圆系数Ai称为第i次谐波的磨圆系数。 Ai的取值范围决定了的我们磨圆的质量。只有满足一定条件才会使第一次磨削量Δ1和第m次磨削量满足如下关系:由于在磨圆参数Ai有参数托板倾斜角ψ和切削角ϒ(即磨削中心高h),通过调整这些参数使磨圆系数达到要求即可。无心磨削易出现低次棱圆和高次椭圆 棱圆 椭圆 i=2~20、无心磨削几何区域稳定图分析示例:ψ=30,参数选择 计算知,在小切削角时,低次(3、5、7、9)棱圆的磨圆系数略大于-0.9,而处于不稳定状态的谐波次数很大,要大于30。 当切削角很大时,虽然低次棱圆的磨圆系数很大,远大于-0.9,但处于低次的偶谐波处于不稳定状态,i=12、14、20等,因此采用大角度磨削易产生一定的椭圆度。 我们在调整机床时,要选择合适的机床几何参数,尽量选择在稳定图上的宽阔的区域。要尽量减小工人操作时候的不可避免的误差对于加工精度的影响极端情况分析: 如果工件与导轮磨削轮的圆心等高,托板为水平支撑的情况。 其它形式的无心磨削也可以用类似的理论分析静态成圆理论 静态成圆理论就是在几何成圆理论的基础上引入了系统静刚度因素—磨量残留系数Ko Ko即每次磨削时只是磨削了理论磨削量的(1-Ko)倍。但是磨削时,工件回转圈数达到一定的量时对于加工是有利的,所以Ko不是越小越好,也就是机床刚度并不是越大越好,理论上存在一个最优值。动态成圆理论 动态成圆理论就是在几何成圆理论和静态成圆理论的基础上将机床的振动,转速,刚度等因素考虑在内发展而来。 无心磨削工艺系统主要由砂轮、导轮、托板,工件组成。所以在研究无心磨削系统时,常将其简化为四自由度的振动系统动态理论是选择工件转速,导轮材料,机床结构刚度的依据 其他方面机床的调整 在无心磨床加工时,砂轮的形状并不能是严格的圆柱形,否则的话,工件将很难进入磨削区域,并且极易磨伤工件。因此砂轮的修整不仅要考虑工件的表面粗糙度的要求,还要将砂轮修整成一定