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超硬磨料砂輪杯形修整器
摘要：本文主要闡述了超硬磨料砂輪杯形修整器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)原理，為了滿足生產(chǎn)的需要，設(shè)計(jì)制作了砂輪修整器，安裝在磨床上進(jìn)行修整砂輪，完成工件加工。砂輪修整器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輕巧，使用方便等特點(diǎn)，可對(duì)普通和超硬型砂輪進(jìn)行整修。該修整器采用SiC 磨料杯形砂輪作為修整工具可以對(duì)超硬磨料砂輪完成修形和修銳工作,并利用變頻器實(shí)現(xiàn)修整時(shí)的無(wú)級(jí)調(diào)速以達(dá)到最佳修整效果。杯形砂輪修整技術(shù)可以獲得較好的砂輪磨削性能以及修整效率。
關(guān)鍵詞：修整器設(shè)計(jì)；杯形砂輪；超硬磨料砂輪；修整；磨削力
Dresser of Cup Superabrasives Wheel Finisher Designs
Abstract :The article mainly elaborated the dresser of cup superabrasives wheel finisher design structure principle, in order to satisfy the production the need, the design has manufactured the grinding wheel finisher, installs carries on the truing of grinding wheel on the grinder, completes the work piece processing. The grinding wheel finisher has the structure to be simple, dexterous, characteristics and so on easy to operate, may carry on the renovation to ordinary and the ultra hard grinding wheel. The dresser of cup superabrasives wheel which is used for truing and dressing the grinding wheel by SiC cup wheel. Through a frequency converter , the dresser can adjust the rotating speed of cup wheel to achieve the best grinding parameters in dressing process. The cup truing technology is often adopted to obtain fine grinding performance and truing efficiency.
Keywords：design of dresser; cup wheel; superabrasives wheel; truing and dressing; grinding force
技 術(shù) 參 數(shù)：
項(xiàng)????? 目
值
滾輪最大直徑
120 mm
寬?????? 度
80 mm
進(jìn) 給 行 程
150 mm?
軸 向 調(diào) 節(jié)
30 mm
滾 輪 軸 轉(zhuǎn) 速
3850 rpm
滾 輪 軸 直 徑
40 mm
回 轉(zhuǎn) 精 度
徑 ? 跳
4 um
軸 ? 竄
2 um
電 機(jī) 功 率
0.25 Kw
安裝平臺(tái)尺寸
400 x 300 mm
兩軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控砂輪修整器
簡(jiǎn)介
修整器由主機(jī)、電控柜、冷卻系統(tǒng)組成。
主機(jī)有兩個(gè)傳動(dòng)軸X，Z，由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，并帶有防撞裝置。一個(gè)高速變頻主軸。
主機(jī)
圖1-3兩軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控砂輪修整器主機(jī)
電柜內(nèi)安裝有傳動(dòng)軸、主軸的驅(qū)動(dòng)器和集成控制系統(tǒng)。
冷卻泵和水箱組成的冷卻系統(tǒng)保證主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的溫升在許可范圍內(nèi)。
規(guī)格
電網(wǎng)頻率 50/60Hz
功率因素 0.8
輸入電壓（控制系統(tǒng)） 220V
輸入電壓（冷卻泵） 380V
允許波動(dòng) +10%---15%
電柜尺寸（l×w×h） 500×500×1000mm
顯示屏 6”液晶屏
存儲(chǔ)容量 80米/100米（4KB=100米）
8個(gè)區(qū)的電子盤
補(bǔ)償數(shù)據(jù)16組
存儲(chǔ)程序個(gè)數(shù) 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)配置63個(gè)
主機(jī)外形尺寸 （l×w×h） 630×220×125mm
主機(jī)重量 40Kg
X軸最大行程 110mm
Z軸最大行程 60mm
金剛石滾輪直徑 92mm(不得小于60mm)
圖2—1 帶輪傳動(dòng)
該方案采用帶傳動(dòng)，使得電動(dòng)機(jī)與磨削軸連接，從而帶動(dòng)修整砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)磨削修整工件，此方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，維修方便，同時(shí)使用同步帶傳動(dòng)工作時(shí)無(wú)滑動(dòng)，有準(zhǔn)確的傳動(dòng)比；傳動(dòng)效率高，節(jié)能效果好；傳動(dòng)比范圍大，結(jié)構(gòu)緊湊；維護(hù)保養(yǎng)方便，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低；惡劣環(huán)境條件下仍能正常工作。
2.4.2 方案二 直齒輪傳動(dòng)
圖2—2 直齒輪傳動(dòng)
該方案使用常用的齒輪傳動(dòng)，電動(dòng)機(jī)通過(guò)齒輪傳動(dòng)到磨削軸，再通過(guò)磨削軸使砂輪回轉(zhuǎn)從而進(jìn)行磨削。齒輪傳動(dòng)雖然傳動(dòng)比穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)緊湊，但是齒輪制造及安裝精度要求高，價(jià)格較貴且重量比較重，放于工作臺(tái)上后移動(dòng)時(shí)，工作臺(tái)需要提供較大的輸出功率，比較浪費(fèi)；同時(shí)齒輪傳動(dòng)比較占用空間，立式時(shí)需要使用大量零件定位。
2.4.3方案三 鏈傳動(dòng)
圖2—3 鏈傳動(dòng)
鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)比較,它可以在兩軸中心相距較遠(yuǎn)的情況下傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力;能在低速、重載和高溫條件下及灰土飛揚(yáng)的不良環(huán)境中工作;和帶傳動(dòng)比較,它能保證準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比,傳遞功率較大,且作用在軸和軸承上的力較小;傳遞效率較高,一般可達(dá)0.95～0.97;但是鏈條的鉸鏈磨損后,使得節(jié)距變大造成脫落現(xiàn)象而且安裝和維修要求較高.鏈輪傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不能保持恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比，磨損后容易發(fā)生跳齒，而且工作時(shí)有噪音，傳動(dòng)不穩(wěn)定
2.4.4方案四 蝸輪蝸桿傳動(dòng)
圖2—4 蝸輪蝸桿傳動(dòng)
該方案采用蝸輪蝸桿進(jìn)行傳動(dòng)，改變了力的傳遞方向，使得電動(dòng)機(jī)可采用臥式安裝，可直接放于工作臺(tái)上使用，比較方便。采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)噪聲較低，結(jié)構(gòu)緊湊，具有較大的傳動(dòng)速比，但是蝸輪蝸桿之間摩擦損失較大，效率低，精度也不是很高，而且成本較高；
設(shè)計(jì)方案的確定：
通過(guò)上面對(duì)四種設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)的分析比較，可以得出結(jié)論：方案一是這四種設(shè)計(jì)方案中比較合理的一種方案。該方案既可以滿足設(shè)計(jì)精度的要求，又具有機(jī)構(gòu)體積較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝維修方便等特點(diǎn)。
本章小結(jié)
（1）通過(guò)幾個(gè)主要結(jié)構(gòu)部分的不同的方案組合，給出四種不同的試驗(yàn)機(jī)總體設(shè)計(jì)方案；
（2）綜合分析比較四種方案各自的優(yōu)缺點(diǎn)；
（3）經(jīng)過(guò)比較，得到這四種方案中最為合理的設(shè)計(jì)方案。
第三章 機(jī)械部分設(shè)計(jì)及計(jì)算
3.1傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖
圖3-1 超硬磨料砂輪杯形修整器
3.2 超硬磨料砂輪杯形修整器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)計(jì)算
3.2.1砂輪修整器的主要性能指標(biāo)的確定
修整器主要性能指標(biāo)如下：
（1）杯形修整器砂輪：100×75×20mm(長(zhǎng)×寬×高）；
（2）修整器的轉(zhuǎn)速：100—3000轉(zhuǎn)/分，無(wú)級(jí)調(diào)速；
（3）修整器的主軸回轉(zhuǎn)精度：<0.002mm；
（4）整機(jī)形式：立式，要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低
3.2.2砂輪修整器的主傳動(dòng)系統(tǒng)的相關(guān)計(jì)算
由修整器的主軸轉(zhuǎn)速范圍和變速方式，可以選擇變頻調(diào)速三相異步交流電動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
因此該試驗(yàn)機(jī)的主傳動(dòng)路線為：變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)→帶和帶輪→主軸→杯形砂輪夾持器→砂輪
3.2.3電機(jī)功率的計(jì)算：
根據(jù)參考資料可知，選擇的電機(jī)型號(hào)為：Y132S-6
該電機(jī)的主要參數(shù)為： 額定功率 P=3 Kw ；額定電流 7.2 A ；
因?yàn)镻1﹤P2,所以按照軸承2的受力大小驗(yàn)算，得
Lh﹦（106/60n）×（C/P2）ε﹦（106/60×3000）×(63000/384)3﹦2.45×107h
由上式可知滾子軸承具有足夠的壽命，滿足要求。
本章小結(jié)
（1）根據(jù)相關(guān)資料，確定修整器的主要性能指標(biāo)；
（2）分別對(duì)電機(jī)、帶、主軸、鍵、軸承等部分進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和相應(yīng)的強(qiáng)度校核。
3.3 砂輪修整器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.3.1杯形砂輪修整器的整體結(jié)構(gòu)
杯形砂輪修整器用solid Edge做出的三維裝配圖的整體外觀效果如圖4-1所示。
圖3-2杯形砂輪修整器
3.3.2杯形砂輪修整器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
該修整器采用立式結(jié)構(gòu)，將各個(gè)零件分別安裝于磨削軸上，由上而下分別為修整輪上蓋、杯形修整輪、修整輪托盤、軸承端蓋、圓錐滾子軸承、軸套、帶輪，其示意圖如圖3-2所示。
圖3-3杯形砂輪修整器結(jié)構(gòu)
3.3.3杯形砂輪修整器箱座的設(shè)計(jì)
此箱座設(shè)計(jì)用于固定磨削軸和電動(dòng)機(jī)，再將其固定于磨床工作臺(tái)上，從而隨著工作臺(tái)的移動(dòng)對(duì)磨床砂輪進(jìn)行磨削修整。箱座左端安裝磨削軸，右端安裝電動(dòng)機(jī)；箱座四周分別開(kāi)了矩形框，方便觀察帶輪并對(duì)其進(jìn)行必要的拆裝維修，同時(shí)也減輕了箱座的重量，減少了材料的消耗；箱座底邊使用可滑動(dòng)的螺栓安裝方法，便于對(duì)箱座進(jìn)行固定，比較靈活。
圖3-4是使用solid Edge做出的箱座三維模型圖。
圖3-4箱座
3.3.4杯形砂輪修整器修整輪托盤的設(shè)計(jì)
為了將杯形修整輪穩(wěn)定的固定于磨削軸上，為此設(shè)計(jì)修整輪托盤以安放修整輪，使其隨著磨削軸一起回轉(zhuǎn)，進(jìn)行修整砂輪。
修整輪托盤三維效果圖如圖3-5所示。
a（正面） b（背面）
圖3-5修整輪托盤