磨床是各類金屬切削機床中品種最多的一類特姐，主要類型有外圓磨床巷查、內圓磨床楣苇、平面磨床粮按、無心磨床、工具磨床等绿凄。

　　外圓磨床是使用的最廣泛的已转，能加工各種圓柱形和圓錐形外表面及軸肩端面的磨床。萬能外圓磨床還帶有內圓磨削附件帮冶，可磨削內孔和錐度較大的內剿恬、外錐面。不過外圓磨床的自動化程度較低隧帜，只適用于中小批單件生產和修配工作铡暂。

　　內圓磨床的砂輪主軸轉速很高，可磨削圓柱豫柿、圓錐形內孔表面倡油。普通內圓磨床僅適于單件、小批生產剧灰。自動和半自動內圓磨床除工作循環(huán)自動進行外栓栋，還可在加工中自動測量程腹，大多用于大批量的生產中。

　　平面磨床的工件一般是夾緊在工作臺上儒拂，或靠電磁吸力固定在電磁工作臺上寸潦，然后用砂輪的周邊或端面磨削工件平面的磨床；無心磨床通常指無心外圓磨床社痛，即工件不用頂尖或卡盤定心和支承见转，而以工件被磨削外圓面作定位面，工件位于砂輪和導輪之間蒜哀，由托板支承斩箫，這種磨床的生產效　　率較高，易于實現(xiàn)自動化撵儿，多用在大批量生產中乘客。 　　工具磨床是專門用于工具制造和刀具刃磨的磨床，有萬能工具磨床淀歇、鉆頭刃磨床易核、拉刀刃磨床、工具曲線磨床等房匆，多用于工具制造廠和機械制造廠的工具車間耸成。

　　砂帶磨床是以快速運動的砂帶作為磨具灶昏，工件由輸送帶支承茬麻，效率比其他磨床高數(shù)倍，功率消耗僅為其他磨床的幾分之一言雀，主要用于加工大尺寸板材模譬、耐熱難加工材料和大量生產的平面零件等。

　　專門化磨床是專門磨削某一類零件刚哼，如曲軸啥读、凸輪軸、花鍵軸丹残、導軌然枫、葉片、軸承滾道及齒輪和螺紋等的磨床搬体。除以上幾類外雾诈，還有珩磨機、研磨機垮川、坐標磨床和鋼坯磨床等多種類型． 

　√盏辍１、用新思路設計數(shù)控專用磨床

　　數(shù)控機床是高精高效的機床制造逾条、微電子技術和計算機技術三者結合的產物琢岩。隨著國外高檔數(shù)控機床產品的進口和國外數(shù)控技術的引進投剥，我國的數(shù)控機床制造得到快速發(fā)展。隨著機床結構研究的突破担孔、大量成熟功能部件的出現(xiàn)江锨、生產效率及功能的不斷提高，數(shù)控磨床在市場需求引導下糕篇，以專用磨床為先導泳桦，逐步完成了從可編程控制器(PLC)為主的機電一體化產品向數(shù)控產品的方向發(fā)展。開展數(shù)控專用磨床設計娩缰、制造灸撰、應用已成為新的潮流。

　　2拼坎、新設計思路

　　傳統(tǒng)的設計思想是按單一機床應具備的功能進行方案設計浮毯、總體布局設計：對各部件進行原理設計、機構設計泰鸡、零件設計：制定工藝方案：設計债蓝、制造工裝夾具：進行機床的試制。一種新產品或專機產品開發(fā)周期都在一年以上障翼。

　　隨著功能模塊化設計思想的出現(xiàn)缚宜，典型的平臺(床身)部件、主軸部件谚茅、進給部件型圈、控制部件、(液壓昙椭、氣動喜拥、機械)驅動部件、支承定位部件因饥、檢測部件的獨立化抹欢，機床設計從單一機床設計變?yōu)闄C床系列化設計。開發(fā)一種系列產品请立，只進行方案設計脉织、總體布局設計，選用典型部件捐憔，加上少量的零件設計篙耗，不用試制，即可成為新產品或商品趟大。在保證制造周期的前提下鹤树，可大大壓縮設計周期。

　　模塊化進一步發(fā)展，大量典型部件的社會化罕伯、標準化曲伊，各種各樣的功能部件出現(xiàn)，使我們的機床設計只在選用功能部件的狀況下開展總體設計追他。作為機床制造廠坟募，關鍵要設計出適應性好的機床平臺，即：能安裝各種可采購的功能部件邑狸，適應各種加工功能懈糯，有很好的防護功能，能成為一件藝術品单雾。

　　這就是簡化赚哗、標準化、要素化乐慌、模塊化匯合的設計思想妈唯。按這個產品設計思路，能提供市場的產品要多樣化飘含，以滿足各種不同用戶的需要燃悍。不久的將來，產品將按每個用戶的要求專門設計鼓笨，完全相同的產品不復存在箭瘫。按用戶要求生產專用性較強的數(shù)控機床已成為主流，專用化意味著減少多余的功能锰胀、降低產品成本猩吕。數(shù)控專用磨床正是依據(jù)這種新的思路開展設計的。

　　3精柒、用戶的成熟工藝是設計成功的保證

　　作為機床設計者绵捡，往往是站在制造者的立場，注重機床功能設計的實現(xiàn)探九，而對機床如何使用或使用中會出現(xiàn)哪些問題，在設計時不能充分給予考慮街立。這種設計方法往往不能一次取得成功舶衬，甚至可能是失敗的結局。因此赎离，現(xiàn)代設計者逛犹，更要注重機床的應用及應用過程的一些經驗。

　　數(shù)控專用磨床在設計時有明顯的針對性梁剔。針對性的基礎就是用戶對工件加工工藝積累的一些經驗或國外專用機床新工藝的經驗啟示虽画。在開發(fā)時，我們到用戶廠進行調研、實踐码撰。了解工件的上渗柿、下料，支承(長軸或異形軸零件的中心架支承)脖岛、裝夾朵栖、定位，磨削參數(shù)(包括：粗磨柴梆、精磨的余量陨溅、速度、光磨時間)沸根、磨削順序健十，精度、粗糙度瘟百、效率决盔，自動測量功能的選用，砂輪材質及參數(shù)散岩，砂輪修整參數(shù)酿乾、頻率，冷卻液供給壓力及品種萌圣，工作溫度的適宜性渣蒙，根據(jù)操作者的使用習慣，調整夾具的定位方式低海、機床的適宜性缔寒、加工精度及可制造性。

　　使用現(xiàn)有通用磨床加工的用戶顿蝇，提出用數(shù)控機床替代時感细，在加工效率、加工精度票彪、可靠性红淡、安全性方面會有更高的要求。這時必須在現(xiàn)行成熟工藝基礎上降铸，進行新的配置在旱，分析其可行性。使之一次設計制造就可商品化推掸，真正用在生產線上桶蝎。

　　4、通用磨床模塊化

　　數(shù)控專用磨床和通用型磨床都要完成相同的磨削功能谅畅。

　　在外圓磨削中登渣，應具有支承并帶動工件回轉及往復運動的功能：應具有砂輪高速回轉并能實現(xiàn)進給位移的功能噪服。這就是完成外圓磨削的基本功能，是產品存在的必要條件胜茧。將這些功能設計成工件頭架模塊(包括傳動粘优、主軸系、定位竹揍、驅動等)妆吱、尾架模塊、工作臺模塊(包括驅動棱悄、定位等)啃端、砂輪架模塊(包括傳動、主軸系鬼壹、定位含口、防護、驅動寥药、進給等)模皱、磨削中心(可實現(xiàn)外圓、內圓颅蟹、端面噪蒲、端面外圓的磨床)轉臺模塊以及砂輪修整模塊。這些模塊設置在一個床身平臺上令消，加上一些控制系統(tǒng)及輔助功能模塊篙萧，即可開發(fā)出一臺通用磨床。這些模塊的特點是：

　　功能獨立化模塊獨立陋住，易于在統(tǒng)一平臺上拼組和搭配獨立性強的電氣漏设、數(shù)顯、檢測今妄、液壓和冷卻系統(tǒng)等模塊郑口，構成多種變型品種，實現(xiàn)不同加工精度盾鳞、不同工作性能犬性、不同自動化程度及不同加工效率的機床。

　　基礎件功能化基礎件是指機床的大件雁仲，如床身仔夺、工作臺、箱體和滑座等攒砖，它們大多使用鑄件或焊接件，毛坯準備日裙、加工周期長吹艇，影響產品迅速發(fā)展。因此整個系列模塊化設計一般只采用以同類大型零件為基礎，將之功能化受神，使機床能擴大工作空間推讽，適應不同的機床外觀布局、造型及防護：使機床的規(guī)格副呆、性能在保證剛度的前提下具有變化的可能性路槐。一個磨床床身模塊，可適應各種箱體朋井、滑座的固定带悼，派生萬能型、端面外圓型韧仓、高效切入型或其它專用型機床鞭畜。

　　適應新技術應用目前新技術的應用往往是以提高效率(高速化)、提高加工精度(納米級)臊链、自動化程度(數(shù)控化)楚瘾、柔性化、網絡化為主要目的侄掠。只要在基礎件模塊或在箱體碧农、滑座模塊中留有一定空間增設一些模塊就可實現(xiàn)。

　　功能部件社會化在模塊化思想的指導下各種功能部件钻哩，如驅動系統(tǒng)屹堰、控制系統(tǒng)、主軸系憋槐、導軌副双藕、滾珠絲杠副、冷卻系統(tǒng)阳仔、制冷系統(tǒng)忧陪、檢測系統(tǒng)等的獨立化、標準化及專業(yè)制造近范，促進了模塊化設計法的發(fā)展嘶摊。數(shù)控專用磨床的大量功能模塊來源于工廠自身的通用磨床模塊及可采購的社會配套的功能部件。

　　5评矩、主要設計點

　　工作臺面的布置設計

　　專用磨床是根據(jù)一些典型零件(如曲軸叶堆、凸輪軸、氣閥斥杜、左右曲柄虱颗、偏心軸、萬向節(jié)蔗喂、齒輪軸等)進行高效率磨削墙滋。因此掸昨，在設計時，要在選擇的通用磨床的平臺(工作臺)上巍慧，針對工件進行磨削工藝分析绿壮，設置相應的專用部分。這些部分包括：

　　工件上下料較小的工件多采用自動上下料并园。較大的工件由人工上料至輔助托架上湃纸，采用翻轉機械手將工件送出來，人工下料樊颁。

　　工件的支承包括工件定位前的輔助托架及工件定位的頭犀掸、尾架頂尖支承，或頭架卡盤支承浆英。配置相應的輔助功能吹复，如用潤滑冷卻液注入頂尖孔，防止支承定位熱變形批型。

　　工件的驅動及準停通過頭架主軸撥盤或裝在可回轉型的主軸卡盤上轧愧，驅動工件回轉。對一些外圓異形的工件(曲軸诱渤、凸輪軸等)丐巫，在驅動停止時，應停在好裝卸的位置上勺美，驅動裝置就應有準停功能递胧。

　　工件安裝識別根據(jù)工件的特點，設計安放在輔助托架的軸向及徑向定位赡茸，通過光電或無觸點信號控制缎脾，防止人為安裝時出現(xiàn)的錯誤。

　　工件的軸向定位以工件某一肩面作為軸向定位基準占卧。通過工件軸向數(shù)控軸進給遗菠，讓定位量儀與工件定位肩面接觸發(fā)信，獲得數(shù)控坐標軸編程的基點华蜒。對某些工件用自身肩面在安裝時就完成軸向定位辙纬，可不設置定位量儀，以簡化磨削工藝叭喜。但對前工序的定位肩面加工精度要相應提高贺拣。

　　工件的自動測量對于微米級的磨削精度，一般都要配置工件在線自動測量裝置矗赔。絕大部分的自動測量安裝在臺面上贤丐，通過編程控制，卡入工件測量坦浦，發(fā)出粗创邦、精比紫、到尺寸的信號并退出工件闭凡。

　　工件的磨削冷卻大多采用高壓丝您、大流量、具有磁秩菩、紙過濾但珍，甚至帶制冷裝置的冷卻系統(tǒng)。

　　砂輪相對工件的原點砂輪不同于車粉簇、銑绎术、鉆削的刀具，它極易損耗蛀膊，外形尺寸在不斷變化材诽。隨著砂輪尺寸變小，砂輪架位置不斷向前移動恒傻。設計時脸侥，要考慮砂輪架移動的極限位置，可能干涉的空間位置盈厘，可能進行砂輪修整的位置睁枕。對一些一次切入可實現(xiàn)端面及外圓磨削的機床，砂輪相對工件傾斜30°角沸手，砂輪架進給方向移動量與垂直方向移動量有一個函數(shù)關系外遇。因此，要求數(shù)控系統(tǒng)具有斜軸功能契吉。

　　設置砂輪修整砂輪修整裝置大多設置在工作臺面上或頭架上跳仿，以充分利用兩個進給數(shù)控軸的運動實現(xiàn)砂輪外圓的成型修整。這樣捐晶，大大簡化了機床結構菲语。目前薄型金剛石滾輪修整裝置的出現(xiàn)，可大大提高砂輪修整精度租悄。
　　
　　1.自動測量儀2.準停開關3.工件(左右曲柄)4.頭架頂尖5.撥塊6.砂輪修整座7.砂輪修整位置8.砂輪原點位置9.軸向定位器10.砂輪工作位置11.尾架頂尖12.輔助托架13.自動測量儀接頭14.量儀底座

　　臺面布置設計示例圖

　　臺面布置設計谨究，就是以工件為核心，通過工藝分析將上述各種配置用現(xiàn)有的模塊诲操、功能部件及少許的工藝件組合在一起的設計烟瞳，見右圖。由于臺面安放裝置較多帮伙，設計時航娩，一定要逐一準確無誤地對裝置的安放、運動范圍鹰党、空間炫茄、人為的干涉度及工藝件的配置作出設計虹体，直至能以此編輯出機床的磨削程序為主。

　　造型設計

　　同其它數(shù)控機床一樣状奴，數(shù)控專用磨床在造型設計(外觀設計)上已成為與傳統(tǒng)設計法不同的關鍵部件怨耸。造型設計實質就是機床外觀設計。它包括總體布局設計耗憨、防護設計乘颖、管線設計，同時三者又密切關聯(lián)眷篇。

　　總體布局設計現(xiàn)代數(shù)控機床總體布局是給觀賞者的一個直觀感覺：美觀萎河、勻稱、線條流暢蕉饼、色調明亮虐杯、立體性強、整體性強(機昧港、電擎椰、液、氣一體化)：給使用者一個人性化適宜的感覺：機床操作簡便慨飘，上下工件确憨、調整、維護瓤的、故障排除方便休弃。

　　由于普通機床上的大量的機械操作手輪在數(shù)控機床上均不存在，使用者只通過(手持)鍵盤上的電氣按鈕操作機床圈膏，因此可將機床與操作者隔離塔猾，全封閉起來。這是當今數(shù)控機床的主要特點之一稽坤。

　　總體布局設計是一項綜合設計永炭，一種想象力的設計。它不同于一些原理性的設計土嚼、結構設計∥何Γ現(xiàn)在大量機床外觀造型設計的軟件展示在我們面前。設計者可瀏覽大量不同類型機床的外觀圖庫缓缝，并通過各部分的著色變化钳葬、各外觀模塊的位置調整，找到一個適宜機床總體外觀造型的效果圖赂品。就好像一臺已做好的機床擺在我們面前去觀賞翩腹、評價，從中找出不足之處進行改進，使之一次研制成功刷裂。

　　對數(shù)控專用磨床而言飘蔓，除滿足上述要求之外，還應針對磨削工件的特殊性米萝，以便于操作者上下工件账何、操作安全性為目標考慮布局。而影響外觀布局設計的關鍵部分就是機床平臺(床身)的設計缤谎。

　　防護設計數(shù)控機床的高速化抒倚、高自動化、高壓驅動坷澡、高壓冷卻，大量油含蓉、水频敛、氣滲漏、飛濺馅扣，都給操作者斟赚、周圍環(huán)境帶來一些危險感、污染感差油。因此拗军，從現(xiàn)代安全防護的觀點出發(fā)，數(shù)控專用磨床與數(shù)控機床一樣蓄喇，將機床加工區(qū)域发侵、移動部件、管線屏敝與操作者隔離偷真，并設計成封閉型闲招。這也是對機床總體造型提出的一項要求。防護設計不僅僅是一個全封閉的概念熙同。為了安全操作蒿疲，安全運行，機床還需要設計大量的運動聯(lián)鎖裝置锻刹。如：開門斷電棉玻，工件置換時砂輪的封閉，回收壕矿、凈化引起污染的廢液：在操作者最直觀的地方設置大量的警示標志坝亿。

　　管線設計數(shù)控機床簡化了機械傳動結構，需要用電愧橄、液喳律、氣進行控制及驅動，再加上冷卻瘪期、制冷等赤朽，需連接大量的管線稿辙。如何處理好這些不同專業(yè)的管線是我們現(xiàn)代設計者要解決的問題。

　　管線設計影響到機床的外觀气忠、裝配邻储、防護、維修旧噪、抗干擾吨娜、可檢查性。目前管線設計大多采用如下辦法：

　　機床全封閉設計是最好的解決辦法淘钟』略可在防護罩內高掛——屏敝，分管線或混管線處理米母，外觀整潔勾扭。

　　機電一體設計。電柜與機床平臺固定在一起铁瞒，操作箱與電柜為一體或通過標準走線筒將它們連在一起妙色。充分利用平臺周邊的空間或周邊設計成槽型走線，既縮短了線路連接慧耍，又利于裝配檢查身辨、維修。

　　液壓箱及液壓功能的集成了赖、獨立化滩扩，并與機床平臺固定在一起，大大減少了管路連接缚粮。

　　冷卻箱及各種過濾功能漫介、冷凝功能的集成、獨立囊叛，以減少管路赏碑。

　　在總體布局時，盡可能減少機床占地面積学蟀。如電氣柜射愧、水箱占用上下空間。

　　6户虐、結束語

　　數(shù)控專用磨床設計思路卓俱，是通過對用戶現(xiàn)行磨削工藝經驗的提練，制定可行的新磨削工藝紊荞，選用大量現(xiàn)行成熟的模塊部件及社會上的功能部件庶艾，重點是設計臺面的布局及造型峦拥。

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