任务4.1.1 机床选用
一、机床选型及型号确定
1.加工工艺范围的认识
磨床可以加工各种表面，如内外圆柱面和圆锥面、平面、渐开线齿廓面、螺旋面以及各种成形面等，还可以刃磨刀具和进行切断等，工艺范围非常广泛。
随着科学技术的不断发展，对机器及仪器零件的精度和表面粗糙度要求越来越高；各种高硬度材料的使用增加。同时，由于精密铸造和精密锻造工艺的进步，毛坯可不经过其他切削加工而直接磨成成品。此外，高速磨削和强力磨削工艺的发展进一步提高了磨削效率。因此，磨床的使用范围日益扩大，其在金属切削机床中所占的比重不断上升。磨床加工时的特点主要有：
①适合磨削硬度很高的淬硬钢件及其他高硬度的特殊金属材料和非金属材料。
②使工件较易获得高的加工精度和小表面粗糙度值。在一般磨削加工中，加工精度可达到IT5～IT7 级，表面粗糙度值为Ra 0.32～1.45 μm；在超精磨削和镜面磨削中，表面粗糙度值可分别达至Ra 0.04～0.08 μm 和Ra 0.01 μm。
③在通常情况下，磨削余量较其他切削加工的切削余量小得多。因此，磨床广泛地应用于零件的精加工，尤其是淬硬钢件和高硬度特殊材料的精加工。
2.磨床类型的选择
为了适应磨削各种加工表面、工件形状及生产批量的要求，磨床的种类很多，其中主要类型有：
①外圆磨床：包括普通外圆磨床、万能外圆磨床、半自动宽砂轮外圆磨床、端面外圆磨床和无心外圆磨床等。
②内圆磨床：包括内圆磨床、无心内圆磨床和行星式内圆磨床等。
③平面磨床：包括卧轴矩台平面磨床、立轴矩台平面磨床、卧轴圆台平面磨床和立轴圆台平面磨床等。
④工具磨床：包括工具曲线磨床和钻头沟槽磨床等。
⑤刀具刃磨磨床：包括万能工具磨床、拉刀刃磨床和滚刀刃磨床等。
⑥各种专门化磨床：是专门用于磨削某一类零件的磨床，如曲轴磨床、凸轮轴磨床、花键轴磨床、活塞环磨床、齿轮磨床和螺纹磨床等。
⑦研磨机。
⑧其他磨床：有珩磨机、抛光机、超精加工机床和砂轮机等。
3.机床型号的确定
根据之前磨削光轴的工序卡片以及外圆磨床的工艺特点等选定机床为M1432A 万能外圆磨床。磨床常用型号见表4.1.1。
磨床简介
表4.1.1 磨床型号表
续表
二、结构布局及主要参数的认识
1.机床结构布局的认知
M1432A 型万能外圆磨床的外形结构图如图4.1.1 所示，它由下列主要部件组成：
图4.1.1 M1432A 型万能外圆磨床的外形结构图
1—床身；2—头架；3—内圆磨装置；4—砂轮架；5—尾座；6—滑鞍；7—手轮；8—工作台；A—脚踏操作板。
①床身。它是磨床的基础支承件。在它的上面装有砂轮架、工作台、头架、尾座及横向滑鞍等部件，使它们在工作时保持准确的相对位置。床身内部用作液压油的油池。
②头架。它用于安装及夹持工件，并带动工件旋转，实现圆周进给运动。在水平面内可逆时针方向转90°。
③内圆磨装置。它用于支承磨内孔的砂轮主轴。内圆磨具主轴由单独的电动机驱动。
④砂轮架。它用于支承并传动高速旋转的砂轮主轴。砂轮架装在滑鞍6，当需磨削短圆锥面时，砂轮架可以在水平面内调整至一定角度位置（ ±30°）。(https://www.daowen.com)
⑤尾座。它和头架的前顶尖一起支承工件。
⑥滑鞍及横向进给机构。转动横向进给手轮7，可以使横向进给机构带动滑鞍6 及其上的砂轮架做横向进给运动。
⑦工作台8。它由上、下两层组成。上工作台可绕下工作台在水平面内回转一个角度（ ±10°），用于磨削锥度不大的长圆锥面。上工作台的上面装有头架和尾座，它们随着工作台一起，沿床身导轨做纵向往复运动。
2.机床主要参数的认识
机床的技术参数是表示机床尺寸大小及其工作能力的各种技术数据。它是用户选择和使用机床的重要技术资料。M1432A 机床主要技术参数见表4.1.2。
表4.1.2 M1432A 外圆磨床的技术参数
三、加工方法的选择
1.外圆柱面的磨削方法
外圆磨床磨削外圆的方法有以下几种：
（1）纵磨法
磨削时，砂轮高速旋转为主运动，工件在主轴带动下旋转并和磨床工作台一起做往复直线运动，分别为圆周进给运动和纵向进给运动，工件每转一转的纵向进给量为砂轮宽度的2／3 左右，致使磨痕互相重叠。当工件一次往复行程结束时，砂轮做周期性的横向进给（背吃刀量），这样就能使工件上的磨削余量不断被切除，如图4.1.2（a）所示。磨削特点是：散热条件较好；加工精度和表面质量较高；具有较大的适应性，可以用一个砂轮加工不同长度的工件；生产率较低。广泛适用于单件、小批生产及精磨，特别适用于细长轴的磨削。
图4.1.2 外圆锥面的磨削方法
（a）斜置工作台法；（b）斜置头架法；（c）斜置砂轮架法
纵向磨削法是使工作台做纵向往复运动进行磨削的方法，用这种方法加工时，表面成形方法采用相切-轨迹法。共需要三个表面成形运动。
①砂轮的旋转运动
当磨削外圆表面时，磨外圆砂轮做旋转运动n砂，按“切削原理”的定义，这是主运动；当磨削内圆表面时，磨内孔砂轮做旋转运动n内，它也是主运动。
②工件纵向进给运动
这是砂轮与工件之间的相对纵向直线运动。实际上，这一运动由工作台纵向往复运动来实现，称为纵向进给运动f纵。它与砂轮旋转运动一起用相切法磨削工件的轴向直线（导线）。
③工件旋转运动
这是用轨迹法磨削工件的母线——圆。工件的旋转运动称为圆周进给运动f周。
（2）横磨法（切入法）
磨削时，工件只需与砂轮做同向转动（圆周进给），不做纵向移动，而砂轮除高速旋转外，还需根据工件加工余量做缓慢连续的横向切入，直至磨去全部磨削余量，如图4.1.2（b）所示。磨削的特点是：磨削效率高，磨削长度较短，磨削较困难，散热条件差，工件容易产生热变形和烧伤现象，且因背向力大，工件易产生弯曲变形。无纵向进给运动，磨痕明显，工件表面粗糙度Ra 值较纵磨法大。一般用于大批大量生产中磨削刚性较好、长度较短的外圆以及两端都有台阶的轴颈。
2.外圆锥面的磨削方法
外圆锥面的磨削方法主要有以下几种：
（1）斜置工作台法
如图4.1.2（a）所示，采用纵磨法，适用于磨削锥度小而锥体长的工件。
（2）斜置头架法
如图4.1.2（b）所示，采用纵磨法，工件用卡盘装夹，适用于磨削锥度大而锥体短的工件。
外圆磨床加工方法
（3）斜置砂轮架法
如图4.1.2（c）所示，适用于磨削长工件上锥度大而锥体短的表面。