高速成型螺纹磨床设计和选用参数分析

高速成型螺纹磨床以安装成型CBN砂轮在螺纹磨床上的应用为研究对象,对机床作了规格介绍,对磨床的机械方案作了说明,主要介绍了砂轮主轴和修整主轴机械结构布置。对于整台机床的伺服电机选型做了介绍,其次对于砂轮电机和修整电机的选型做了进一步介绍,结合高速成型修整的特点对选用电主轴进行估算选型和实际验证。重点在这个项目高速成型螺纹磨床制造完成后做了一些相关记录和参数对比实验,其中对头架的减速比对磨削效率的影响展开了进一步研究并取得结果数据。调研了终端用户的使用情况并作了记录。归纳总结了一些常规成型螺纹磨床应用CBN砂轮的注意事项,探讨了高速高效成型螺纹磨的发展趋势和方向。为提高螺纹磨床磨削效率提供了有效方案。     

CBN高速数控外圆磨床的开发与应用

介绍了利用CBN砂轮进行高速磨削的特点与优势，对磨削状态下的头架负荷进行计算，并对CBN高速数控外圆磨床与非CBN磨床进行了技术性能及经济性分析和对比。介绍了两种CBN高速数控外圆磨床的规格、性能、结构特点以及在曲轴止推面加工中的应用。     

高速砂轮电主轴系统阶次振动研究

高速外圆磨床是航天领域高精度高表面质量零件的加工母机。高速砂轮电主轴是高速外圆磨床的关键部件,其动态性能决定了高速磨床的加工精度和表面质量。在高速砂轮电主轴使用过程中,发现其远低于临界转速时就发生了强烈的振动,导致零件的加工质量无法得到保证。基于此,提出了一种基于主轴模态和轴承振动阶次分析的高速砂轮电主轴的阶次振动分析方法。首先使用有限元建模分析得到主轴系统的固有频率和振型,再使用轴承振动阶次分析得到电主轴由于轴承制造误差所造成的振动阶次,最后用升速实验验证主轴系统的固有频率并依此得到轴承制造误差造成的主轴阶次振动及对应的振动转速。结果表明,高速砂轮电主轴的强烈振动是由于轴承外圈的制造误差产生的阶次振动所造成的。分析的结果为高速电主轴的结构和工艺的优化提供了理论依据。     

砂轮接杆对陶瓷电主轴单元动态性能的影响

随着产品加工不断向高精度、高刚度、高速度方向发展,对机床主轴部件的动态特性要求也越来越高,因此对机床主轴部件动态特性分析也显得越来越重要。实验室采用陶瓷球轴承作支承的电主轴做高速精密磨削。在磨削过程中,陶瓷电主轴单元的性能直接关系到主轴能否实现平稳高速、精密加工。砂轮接杆虽然尺寸结构简单,但是对电主轴的动态性能影响很大。文中针对基于PMAC-PC控制下的精密磨床,通过不同转速下电主轴振动信号的傅立叶(FFT)谱,分析了砂轮接杆对陶瓷轴承电主轴单元动态性能的影响。     

磨床砂轮动平衡中平衡块调整量计算方法研究

针对配有三个平衡块的磨床砂轮动平衡装置,根据磨床砂轮不平衡量的大小提出两种不同的平衡块调整量计算方法。三配平块移动平衡法解决了当砂轮初次动平衡或砂轮不平衡量较大时如何计算各平衡块目标角度的问题,摄动移块平衡法解决了当砂轮需要精确动平衡或砂轮在使用一段时间后需要再次动平衡时如何计算平衡块调整量的问题。最后通过实验验证了在磨床砂轮动平衡时采用上述两种方法能提高磨床砂轮的动平衡效率,降低磨床在砂轮动平衡过程中的启停次数。     

高速精密实验磨床电主轴振动特性的实验研究

介绍了高速精密实验磨床直线电机带动电主轴进行磨削加工时伺服刚度的调节方法；分析了电主轴一砂轮接杆系统高速旋转时引起振动的原因，提出了改进的方法；并通过实验验证改进后的主轴一砂轮接杆系统振动平稳、幅值较小，能满足高速精密磨削的要求。     

基于PMAC-PC的HIPSN陶瓷套圈高速内圆磨削

利用高速陶瓷电主轴单元、直线电动机等设计集成了一套基于PMAC-PC的高速精密数控磨床系统，并用来进行陶瓷套圈内圆表面的磨削实验研究。在磨削实验过程中对砂轮电主轴进行了振动测试和分析，分析了影响陶瓷套圈内圆表面磨削质量和磨削效率的主要因素，加工出了高精度HIPSN陶瓷零件。通过实验验证了本磨床系统的稳定性，利用该磨床系统能实现HIPSN陶瓷零件的高速精.     

大型船用凹凸轮磨床砂轮主轴系统设计

介绍了大型船用凹凸轮磨床砂轮主轴系统的设计过程.该砂轮主轴系统是在综合电主轴和传统磨床主轴优点的基础上提出来的一种新型的磨床高速砂轮丰轴系统.对主轴系统进行了临界转速的计算,并对砂轮主轴进行有限元分析.所设计的主轴系统为其它类型的高速磨床设计提供了一种可借鉴的结构形式.     

导轨磨床安全吸尘磨头

我厂经过多年的试验、改进,于1980年研制成功一种既能自动吸尘又能作安全防护的导轨磨床安全吸尘磨头(图1),解决了导轨磨床吸尘和砂轮安全防护问题。此项成果荣获国家四等发明奖。 一、结构介绍 磨头系立式整体多用磨头,采用了自动吸尘、砂轮安全防护、砂轮倾角调整及电主轴驱动磨头的技术方案。 砂轮安装在主轴下端(图2);主轴28上、下两端除各装有精密滚动轴承、平衡盘及防尘盖等零件外.设有—套特殊的离心式伞形叶轮 17作为吸尘主要动力部件,装有叶轮的主轴经过高精度动平衡试验;磨头壳体采用双层空心结构,由内壳体8和外壳体9组成,内壳体…     

砂轮架主轴支承与滑动轴承的装配工艺探究

对磨床砂轮架主轴支承类型及应用进行论述,载荷不大、转速不高的砂轮架,广泛使用多油楔动压滑动轴承,尤其是三片瓦式动压滑动轴承支承;对于高速、中高载荷的磨床砂轮架主轴采用滚动轴承支承。并通过实例,对短三片瓦式滑动轴承的结构、工作原理、技术要求进行分析,制定了不同用途磨床砂轮架的滑动轴承装配调整工艺及注意事项,为动压滑动轴承的装配调整提供了可行的工艺。     

高速磨削用电主轴结构动态优选设计

考虑滚动轴承径向刚度随转速非线性变化，运用传递矩阵法对电主轴的临界转速和静刚度特性进行了系统的研究，用Matlab工具开发了一套具有自主知识产权的动态计算分析软件。以某款精密高速(51000r／min)磨削用电主轴为对象，分析了主轴结构参数与砂轮参数对主轴动态特性的影响，并对主轴结构进行了优选设计。结果表明，基于传递矩阵法编制的电主轴动态设计软件运行可靠、操作简便，可应用于电主轴的动态设计与快速开发。经优选设计后，电主轴的一阶临界转速和主轴端静刚度均有较大幅度的提高。     

Force Characteristics in Continuous Path Controlled Crankpin Grinding

Recent research on the grinding force involved in cylindrical plunge grinding has focused mainly on steady-state conditions.Unlike in conventional external cylindrical plunge grinding,the conditions between the grinding wheel and the crankpin change periodically in path controlled grinding because of the eccentricity of the crankpin and the constant rotational speed of the crankshaft.The objective of this study is to investigate the effects of various grinding conditions on the characteristics of the grinding force during continuous path controlled grinding.Path controlled plunge grinding is conducted at a constant rotational speed using a cubic boron nitride(CBN)wheel.The grinding force is determined by measuring the torque.The experimental results show that the force and torque vary sinusoidally during dry grinding and load grinding.The variations in the results reveal that the resultant grinding force and torque decrease with higher grinding speeds and increase with higher peripheral speeds of the pin and higher grinding depths.In path controlled grinding,unlike in conventional external cylindrical plunge grinding,the axial grinding force cannot be disregarded.The speeds and speed ratios of the workpiece and wheel are also analyzed,and the analysis results show that up-grinding and down-grinding occur during the grinding process.This paper proposes a method for describing the force behavior under varied process conditions during continuous path controlled grinding,which provides a beneficial reference for describing the material removal mechanism and for optimizing continuous controlled crankpin grinding.     

高速电主轴动态非接触电磁加载研究

针对高速电主轴接触式加载存在结构复杂、磨损及振动大等问题,提出一种非接触式电磁加载方法。该方法中动态电磁力可模拟主轴实际切削力载荷,实现高速电主轴动态非接触加载。利用电磁理论建立了非接触电磁加载模型,分析了电磁力的影响因素。解决了实现电磁加载的关键技术,并完成加载实验台整体设计。在转速为9 000 r/min、励磁电流为40 mA的加载条件下,针对170MD18Y16型磨削电主轴进行了动态加载实验,并对比了励磁电流和转速变化时动态电磁力的理论和实测值。结果表明,动态加载理论值与实测值变化一致,二者误差较小,验证了动态非接触电磁加载方法的有效性,且改变励磁电流和转速可实现不同条件的加载。     

永磁同步型磨削电主轴偏心振动分析及实验*

电主轴是将旋转主轴与电机转子集成为一体的主轴单元,结构复杂,由于加工或装配误差等原因,电主轴转子会存在着一定的偏心量,为探求由于电主轴偏心所导致的转子振动特性,建立了电主轴转子偏心模型,采用Maxwell应力张量法计算了偏心造成的不平衡磁拉力(UMP),将UMP解析式代入Jeffcott转子模型,得到了转子偏心振动方程。以某磨床的永磁同步电主轴为研究对象,利用有限元方法分析了UMP,发现作用于转子的UMP始终指向气隙最小的方向,研究了不同转速下转子在质量偏心离心力和UMP作用下的振动响应。研究结果表明,电主轴在低速运行时,UMP为转子振动的主要来源;随着转速的增加,质量偏心离心力对转子振动的影响更加明显,而UMP大小保持不变,其频率随转速增加而增大,对转子振动的作用随之减弱。对某机床厂所研发永磁同步型磨削电主轴在试运行时产生的振动问题进行了实验,对主轴振动频谱分析后判断实验电主轴存在静态偏心,测得主轴轴心轨迹对前述分析进行了验证。     

超硬磨粒CBN砂轮的磨削性能

本研究的目的是评价三种砂轮在磨削高速工具钢时的磨削性能。采用ABWOOD平面磨床,在不同磨削条件下对材料去除率,比磨削能和磨削表面的热损伤进行了实验研究,同时借助专用装置采集了磨削过程中砂轮的动态磨损数据。研究结果表明,超硬磨粒CBN砂轮磨削M2高速钢时磨性能最佳,这种砂轮在硬铁族金属加工领域具有良好的应用前景。     

High efficiency deep grinding with very high removal rates

High efficiency deep grinding (HEDG) achieves very high removal rates with moderate temperature rise. It is shown that key factors are high wheel speeds, large depths of cut and moderately high work speeds. High removal rates in HEDG are associated with very efficient grinding and very low specific energy compared to conventional grinding. Although HEDG-enabled machine tools are available, the wider adoption of HEDG requires confidence that high workpiece surface integrity is achievable and sustainable. HEDG is an aggressive machining process that requires a suitable machine tool and workpiece configuration. System requirements include a high-powered spindle drive motor also capable of high spindle speeds, a stiff machine structure, wear-resistant grinding wheels and high-capacity pressurized lubricant supply. This paper presents advances in the development of HEDG. Results of HEDG obtained using a newly designed and unique machine tool are presented to illustrate achievable removal rates. Specific grinding energies are shown together with grinding temperatures measured directly in the contact arc. An enhanced single-pole thermocouple technique is used to measure the actual contact temperatures in deep cutting for validation of predictions. New findings illustrate the performance of high-speed conventional wheels in HEDG compared with the performance of CBN wheels obtained from actual industrial tests.     

超高速磨削机床主轴系统模态分析

针对液体动静压轴承支撑的超高速磨削主轴系统工作的特殊性,在机床工作过程中,主轴高速旋转,动静压轴承的支撑刚度随转速动态变化.为了解主轴系统工作过程中的动态特性,应用Flunent软件求解液体动静压轴承的动态支撑刚 度,而后在此基础上利用有限元分析软件ANSYS建立超高速磨床主轴系统的三维有限元模型,并对其进行模态分析,得到了各阶固有频率和振型.通过设置不同转速下轴承的支撑刚度,获得主轴系统模态分析结果,并利用图解法求解出主轴系统的临界转速.分析结果表明主轴系统在高速旋转状态下,系统的结构刚度会发生变化,使主轴系统的固有频率改变,并且随着转速提高差异越显著.通过振动试验测试验证仿真分析的可靠性,经分析可知,试验与仿真的误差主要来源于支撑模型的简化.     

A precision grinding method for screw rotors using CBN grinding wheel

Aiming at the high precision machining of screw rotors, a new grinding method for screw rotors using cubic boron nitride (CBN) grinding wheel is presented in this paper. Small electroplated CBN grinding wheel is firstly used to grind screw rotors. The mathematical model for the axial profiles of CBN grinding wheel is developed based on gear engagement theory. Taking the backlash of screw rotors and the coating thickness of CBN layer into consideration, the modification of the base body of the wheel shape is introduced into the design of the CBN grinding wheel. Wire cut electrical discharge machining low speed (WEDM-LS) was used to machine the base body of the CBN grinding wheel. The formed turning tools of the base body of CBN grinding wheel using WEDM-LS and the wheel shapes of CBN grinding wheel using the formed turning tool were performed. The CBN grinding wheels for the screw rotors were made to verify the validity and effectiveness of the presented method. The electroplated CBN grinding wheels were used to machine the screw rotors, and the machining experiments were performed. The data obtained in the experiments reach the fifth class of Chinese Standard GB10095-88.     

挤压液膜阻尼器在精密孔磨削中的应用

采用液膜阻尼技术研究精密孔的加工,按照达朗贝尔原理建立了液膜阻尼砂轮主轴运动微分方程,对挤压液膜阻尼器作用下的砂轮主轴中心运动轨迹进行了仿真,基于仿真结果设计了带挤压液膜阻尼器的内圆磨床砂轮主轴并进行了磨削试验。试验结果表明,设计合理的挤压液膜阻尼器对砂轮主轴具有优良的减振作用,可使砂轮主轴的振动减小30%～45%、精密孔的加工质量提高10%～20%、机床的工作效率提高15%～25%,在机械加工领域具有十分重要的研究价值和广阔的应用前景。