无心外圆超精机总体设计.docx
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无心外圆超精机总体设计
无心外圆超精机总体设计
摘要
超精研是一个由磨料的振动从而对工件产生磨削的过程。
在这个过程中刀具有很高的速度,以便在接触旋转的工件时去除多余材料。
超精研通常被认为是最终的精加工工序,或是用在对难加工材料的加工工艺中。
因此,设计与工艺师尽可能使用包括陶瓷,钨和硅碳化物,轴承材料,火焰和等离子涂料,硬铬等材料以提高加工质量
无心贯穿式超精机是以贯穿方式对圆柱(圆锥)滚子表面进行超精加工的一种机床,它不但具有高效高精度,能很好地改善工件的粗糙度、波纹度和圆度的优点,而且能形成微量凸度,如果使用这种带凸度的滚子装配轴承就能地减少或消除滚子边缘应力集中,减小温升,有利于弹性流体润滑从而提高轴承的使用寿命1-2倍。
此次主要是关于无心外圆超精机的总体设计实现油石振荡部件和工件定位驱动部件的组合确定机床配置形式、制订影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构方案。
总体方案的拟定是设计组合机床最关键的一步。
方案制定的正确与否,将直接影响机床能否达到合同要求,保证加工精度和生产率,并且结构简单、成本较低和使用方便。
关键词:
圆柱滚子外圆超精机,总体设计,油石振荡部件,定位,驱动。
THEOVERALLDESIGNOFCENTERLESSSUPERFINISHINGMACHINEFORCYLINDRICALROLLER
ABSTRACT
Superfinishingisaprocessthatinducesavibratoryrubbingactionoftheabrasivestonewithrespecttotheworkpiece.Theprocessinvolveshighspeedoscillationofthetool,whichremovesmaterialbycontactingarotatingworkpiece.
Superfinishingisconsideredastheultimatefinishingprocessforprogressiveapplicationsandexoticmaterialsthattraditionallyhavebeenconsidereddifficult-to-machinematerial.Hence,itallowsdesignandmanufacturingengineerstoimprovequalitybyusingmaterialsthatincludeceramics,tungstenandsiliconcarbides,bearingmaterials,flameandplasmacoatings,hardchrome,etc.
Inadvertentcross-cuttingofultra-precisionmachineiswaythroughthecylinder(Cone)rollersurfaceSuperfinishingamachine,itnotonlywithhighprecision,couldwellimprovetheroughnessoftheworkpiece,bellowsandroundnessofthemeritsof,Butalsoatracecrown,iftheuseofsuchcrownwiththerollerbearingassemblywillbeabletoreduceoreliminaterolleredgeofstressconcentration,reducingthetemperatureriseisconducivetoflexiblefluidlubricatingbearingstoimprovethelifeexpectancyof1-2Times.
Thisismainlyabouttheultraprecisionmachinecenterlessoveralldesign.Realizeimportantoscillationcomponentsandpartsofworkpiecepositiondrive.Determinethemachineconfigurationforms,affectoverallarrangementandtechnicalperformanceofmachinepartsstructurescheme.Theschemeofoveralldesignisthekeystepofmodularmachinetool.Theschemeiscorrectornotwilldirectlyinfluencethemachine,whethertomeettherequirementsofmachiningaccuracyandproductivity,andsimplestructure,lowcostandeasytouse.
KEYWORDS:
centerlesssuperfinishingmachineforcylindricalroller,overalldesign,importantparts,positioning,drivingvibration
前言
作为整个工业基础的机械制造业,正在朝着高精度、高效率、智能化和柔性化的方向发展。
磨削、超精研加工(简称“磨超加工”)往往是机械产品的终极加工环节,其机械加工的好坏直接影响到产品的质量和性能。
作为机械工业基础件之一轴承的生产中,套圈的磨超加工是决定套圈零件乃至整个轴承精度的主要环节,其中滚动表面的磨超加工,则又是影响轴承寿命以及轴承减振降噪的主要环节。
因此,历来磨超加工都是轴承制造技术领域的关键技术和核心技术。
本机床是具有高效高精度的机床,具有能很好改善工件的粗糙度波纹度和圆度的特点。
当机床换上圆柱导辊后,还能超精研加工直径Φ5~120mm以内的圆锥形外圆表面,机床可实现半自动循环,它广泛应用于轴承、机车、摩托车、液压泵油嘴和液压件等行业。
就我个人而言,我希望通过这次毕业设计对自己未来从事的工作进行一次适应性的训练,从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力,为今后工作中的实地工作打下一个良好的基础。
因此,它在我们四年大学生活中占有举足轻重的地位。
由于能力所限,设计尚有许多不足之处,恳请各位老师给与指正。
第1章超精研加工技术
§1.1超精研技术概述
作为整个工业基础的机械制造业,正在朝着高精度、高效率、智能化和柔性化的方向发展。
磨削超精研加工(简称“磨超加工”)往往是机械产品的终极加工环节,其机械加工的精度直接影响到产品的质量和性能。
作为机械工业基础件之一的轴承的生产中,套圈的磨超加工是决定套圈零件乃至整个轴承精度的主要环节,其中滚动体表面的磨超加工,则又是影响轴承寿命以及轴承减振降噪的主要环节。
因此,历来磨超加工都是轴承制造技术领域的关键技术和核心技术。
国外轴承工业,60年代已形成一个稳定的套圈磨超加工工艺流程及基本方法,即:
双端面磨削——无心外圆磨削——滚道切入无心磨削——滚道超精研加工。
除了结构特殊的轴承,需要附加若干工序外,大量生产的套圈均是按这一流程加工的。
几十年来,工艺流程未出现根本性的变化,但是这并不意味着轴承制造技术没有发展。
简要地说,60年代只是建立和发展“双端面——无心外圆——切入磨——超精研”这一工艺流程,并相应诞生了成系列的切入无心磨床和超精研机床,零件加工精度达到3~5um,单件加工时间13~18s(中小型尺寸)。
70年代则主要是以应用60m/s高速磨削、控制力磨削技术及控制力磨床大量采用,以集成电路为特征的电子控制技术的数字控制技术被大量采用,从而提高了磨床及工艺的稳定性,零件加工精度达到1~3um,零件加工时间10~12s。
80年代以来,工艺及设备的加工精度已不是问题,主要发展方向是在稳定质量的前提下,追求更高的效率,调整更方便以及制造系统的数控化和自动化。
超精研加工方法是从30年代中期开始发展起来的,其创立就是针对轴承滚动体表面加工的,它是一种精密的、经济的加工工艺,随着机械加工零件精密度及表面质量要求的不断提高,超精研加工得到愈来愈广泛的应用。
在我们轴承制造的光整加工(抛光、砂布带研磨、超精磨和超精研)中占据重要地位。
超精研加工,简称“超精加工”,一般是指在良好的润滑条件下,被加工工件按一定的速度旋转,油石按一定的压力弹性地压工件加工表面上,并在垂直于工件旋转方向按一定规律作往复振荡运动的一种能够自动完结的光整加工方法。
超精研工整个过程包括独立的区分明显的三个阶段:
修整、恒定切削、磨光(也有分为:
切削阶段或自锐阶段、半切削阶段、光整阶段)。
并且整个过程在基本工艺参数(如切削速度、油石压力和硬度、振荡频率、磨料种类、工件材料以及润滑冷却液等)不变的条件下自动完结。
§1.1.1超精研加工的优点
(1)能有效的减小圆形偏差(主要是波纹度)。
(2)能有效地改善母线的直线性或加工成所需要的凸度形状。
(3)能去除磨削变质层,降低表面粗糙度值。
(4)能使表面具有残余的压应力。
(5)能够在加工表面形成纹理均匀细腻的、较理想的交叉纹路。
(6)能使工作接触支承面积增大。
§1.1.2超精加工对滚动轴承工作性能的影响
(1) 提高轴承的旋转精度,减低轴承的振动和噪声。
(2) 提高轴承的承载能力。
(3) 提高轴承的润滑效果,减小磨损。
(4) 减小轴承工作时的发热。
§1.1.3超精研加工技术
1. 油石制造技术
它决定油石的使用性能,是超精研技术存在的前提,使用上要求:
油石切削性能要好,损耗要慢,又要有足够的强度。
其中,陶瓷结合CBN超精油石,能够保持连续不变的高切削率,同时磨损量非常小,临界压力高,可大大提高工件加工的整体质量和统一性。
金刚石超精油石,能够获得最高的切削率,最小的磨损率和最佳的表面精研效果。
立方体碳化硅油石,类似于金刚石立方体氮化硼,切削力和加工质量仅次于前两者,比一般的碳化硅高。
2. 超精加工工艺技术
超精加工工艺上将整个超精研过程分为粗超和精超二个阶段。
粗超阶段中油石磨料比较锋利,油石压力较高,工件转速较低,摆头频率较高,因而切削能力强,是去除工件加工量的主要阶段。
精超阶段中油石磨料相对钝化,油石压力较低,工件转速较高,摆头频率较低,因而切削能力减弱,对工件表面的抛光作用加强,大大降低表面粗糙度值。
其中,一序二段法,一序二步法,油石自动补偿技术,油石自动供给技术,粗、精超油石自动变换技术和高频小振荡加低频大往复技术等都在国内或国外设备上有所应用。
3. 工件定位技术
目前滚道超精研机常用的工件定位方式有下列几种:
端面滚轮机械压紧式无心夹紧,液压定心端面滚轮机械压紧式夹紧,双滚轮驱动端面压紧式无心夹紧。
4. 润滑冷却技术
超精加工时润滑液主要三个作用:
冲洗冷却,润滑,形成吸附油膜。
超精加工对润滑冷却的要求:
适当的粘度,防锈功能,挥发性小,重复使用。
超精加工对润滑冷却液的过滤精度有严格的要求,因此必须有高精度的过滤装置来保证。
§1.2超精研加工技术原理
超精加工最重要的是选择油石,油石选择的准确与否对于加工质量、生产效率和降低成本都有很大的影
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