任务4.1.2 机床调整与加工
一、机床传动系统分析
M1432A 型磨床的运动，是由机械和液压联合传动的。液压传动的有工作台纵向往复移动、砂轮架快速进退和周期径向自动切入、尾座顶尖套筒缩回等，其余运动都由机械传动。机床的机械传动系统图如图4.1.3 所示。
1.主轴旋转的传动链分析
外圆磨削时，砂轮旋转主运动（n砂）是由电动机（1 400 r／min，4 kW）经V 带直接传动的，传动链较短，其传动路线为：
内圆磨削时，砂轮旋转的主运动（n内）由单独的电动机（2 840 r／min，1.1 kW）经平带直接传动。更换平带轮，使内圆砂轮获得两种高转速：10 000 r／min 和15 000 r／min。内圆磨具装在支架上，为了保证工作安全，内圆砂轮电动机的启动与内圆磨具支架的位置有联锁作用，只有当支架翻到工作位置时，电动机才能启动。这时，（外圆）砂轮架快速进退手柄在原位上自动锁住，不能快速移动。
2.头架拨盘的传动链分析
工件旋转运动由双速电动机驱动，经V 带塔轮及两级V 带传动，使头架的拨盘或卡盘带动工件，实现圆周进给f周，其传动路线表达式为：
由于电机为双速电动机，因而可使工件获得6 种转速。
二、机床的调整与操作
万能外圆磨床
1.开机前准备工作
①检查工件中心孔。若不符要求，需修磨正确。
②找正头架、尾座的中心，不允许偏移。
③用金刚石笔粗修整砂轮。
④检查工件磨削余量。
⑤将工件装夹于两顶尖间。一般光轴要分两次安装，调头磨削才能完成。该工件因两端有中心孔，可用前、后顶尖支承工件，并由夹头、拨盘带动工件旋转。
在磨床上磨削轴类零件外圆，一般都以两端中心孔作为装夹定位基准。由于工件在粗加工时中心孔有一定程度的磨损或碰伤，而热处理则会使中心孔产生变形，这些缺陷都会直接影响到工件的磨削精度，使外圆产生圆度误差等。因此，在磨削前对工件中心孔的60°圆锥部分应进行研磨工序的修正，以消除粗加工所造成的种种缺陷，保证定位基准的准确，这也是保证磨削质量的关键。
装夹的方法基本上与车床两顶尖装夹相同。与车外圆不同的是，磨外圆时，头架和尾座的装夹方法如图4.1.4 所示。
图4.1.4 两顶尖装夹工件
1—头架；2—拨盘；3—前顶尖；4—拨销；5—夹头；6—工件；7—后顶尖；8—尾座。
调整拨销位置，使其能拨动夹头；将工件两端中心孔擦干净，并加润滑油，前、后顶尖60°圆锥也需擦拭干净；调整尾座位置，然后将尾座套筒后退，装上工件，尾座顶尖适度顶紧工件。装夹工件时，应注意选用夹头大小应适中；为防止夹伤被夹持的精磨表面，工件被夹持部分应垫铜皮；顶尖对工件的夹紧力要适当。
工件6 支承在前顶尖3 和后顶尖7 上，由磨床头架1 上的拨盘2 和拨销4 带动夹头5 旋转。由于夹头与工件固接在一起，因此带动工件旋转。
⑥调整工作台行程挡铁位置，以控制砂轮接刀长度和砂轮越出工件长度，接刀长度如图4.1.5 所示，应尽量短一些。
2.试磨
（1）砂轮的选择
所选砂轮的特性为：磨料WA- PA，粒度40＃～60＃，硬度L～M，黏合剂V。平形砂轮，砂轮标记为1—300 ×50 ×75—WA60L5V—35 m／s，GB 2485。
（2）试磨
试磨时，用尽量小的背吃刀具磨出外圆表面，圆柱度误差不大于0.01 mm。用百分表检查工件圆柱度误差。若超出要求，则调整找正工作台至理想位置，以保证圆柱度误差。值得注意的是，整个磨削过程均需采用乳化液进行充分冷却。
3.粗磨外圆
磨削用量的选择：
①砂轮圆周速度的选择。
由公式vc ＝πdn／（1 000 ×60）（m／s）＝3.14 ×300 ×1 400／（1 000 ×60）（m／s）＝22（m／s）。
说明：M1432A 外圆磨床砂轮主轴转速为1 400 r／min，因此砂轮圆周速度小于35 m／s，满足要求。
图4.1.5 砂轮接刀长度
②工件圆周速度的选择。采用纵磨法，工件的转速不宜过高。通常工件圆周速度vω 与砂轮网周速度vc 应保持适当的比例关系，外圆磨削取vω ＝（1／80～1／100）vc。
③背吃刀量的选择。
背吃刀量增大时，工件表面粗糙度值增大，生产率提高，但砂轮寿命降低。根据试磨测得的工件尺寸d试，留精磨余量0.05 mm，则ap ＝d试-30-1／2 mm，利用手轮刻度时注意，粗加工手轮刻度为0.01 mm／格。
④纵向进给量的选择。
纵向进给量加大，对提高生产率、加快工件散热、减轻工件烧伤有利，但不利于提高加工精度和降低表面粗糙度值。特别是在磨削细、长、薄的工件时，易发生弯曲变形。一般粗磨时，纵向进给量f ＝（0.04～0.08）B（B 为砂轮宽度），取f ＝0.05B ＝2.5 mm／r。
由于切深分力的影响会使实际的切入深度小于给定的切深，因此需反复多次磨削，直至无火花产生。
粗磨外圆至
，圆柱度误差不大于0.01 mm。
4.工件调头装夹
5.粗磨接刀(https://www.daowen.com)
在工件接刀处涂上薄层显示剂，用切入磨削法接刀磨削，当显示剂消失时，立即退刀。
6.精修整砂轮
7.精磨外圆
①磨削用量的选择。
a.砂轮圆周速度的选择。M1432A 外圆磨床砂轮主轴转速为1 400 r／min。
b.工件圆周速度的选择。根据表，可选择300 r／min。
c.背吃刀量的选择。ap ＝0.05 mm。利用手轮刻度时注意，精加工手轮刻度为0.002 5 mm／格。
d.纵向进给量的选择。f ＝0.01B ＝0.5 mm／r。
②精磨外圆至
mm，圆柱度误差不大于0.01 mm，表面粗糙度在Ra 0.8 μm 以内。
8.调头装夹工件并找正
9.精磨接刀
在工件接刀处涂显示剂，用切入磨削法接刀磨削，待显示剂消失，立即退刀。保证外圆尺寸为φ30.1
mm，圆柱误差不大于0.01 mm，表面粗糙度为Ra 0.8 μm 以内。
10.检验
（1）外圆尺寸的检验
用千分尺来测量外圆尺寸时，使用千分尺的微分筒，测砧与测量螺杆张开，卡在光轴上，操作锁紧装置，固定测量数值，读取测量数据。
（2）圆柱度的检验
用三点法来测量圆柱度。将光轴放在2α ＝90°的V 形块上；安装好表座、表架和百分表，使百分表量头垂直于测量面，并将指针调零，如图4.1.6 所示；记录光轴在回转一周过程中测量截面上百分表读数的最大值与最小值，将最大值与最小值之差的一半作为该截面的同轴度误差；移动百分表，测量四个不同截面，取截面同轴度误差中最大误差值作为光轴的同轴度误差。
图4.1.6 三点法测量同轴度
三、机床的工装
1.砂轮的安装
（1）砂轮的选择
选择砂轮时，根据工件的材料、工作情况及加工要求，来选用适当的磨粒粒度、硬度及组织黏结剂等的砂轮。
砂轮的选择一般为：加工钢料采用氧化铝砂轮，加工铸铁采用碳化硅砂轮，其硬度选用ZR2。
材料越硬，则应选用砂轮的硬度越小，这样磨削时，工件发热少，能获得较好的工作面，用硬的砂轮磨削，工件在慢速的时候砂轮最容易被嵌塞，使工作物大量散热，有时适当地提高工作台的速度，会起到调整砂轮硬度的作用，使其适应于工件的要求。
砂轮的粒度越细，则获得工件的表面越光洁，用粒度较大的砂轮在工作物和磨削用量选择恰当的情况下，也能获得较好的加工表面。选择砂轮时参考表4.1.3。
表4.1.3 选择砂轮时参考推荐表
（2）砂轮的安装
由于砂轮高速旋转工作，而且质地又较脆，因此安装前必须经过外观检查，不应有裂纹和损伤，以免砂轮碎裂飞出，造成严重的设备事故和人身伤害。
（3）砂轮的磨损与修整
砂轮工作一段时间后会出现磨损，使磨削温度升高，磨削力增大，甚至引起振动，产生噪声，加工质量恶化等。为此，对砂轮应及时进行修整。砂轮修整的目的主要是去除砂轮工作表面上的钝化磨粒层和被切屑堵塞层，恢复砂轮的切削能力和外形精度。
2.工件的安装
外圆磨床上安装工件的方法常用的有顶尖安装、卡盘安装和心轴安装等。
（1）顶尖安装
①死顶尖安装。
轴类工件常用死顶尖安装，其方法与车削基本相同，但磨床所用顶尖都不随工件一起转动。如图4.1.7 所示，装夹时，利用工件两端的顶尖孔将工件支承在磨床的头架及尾座顶尖间，这种装夹方法的特点是装夹迅速方便，加工精度高。头架主轴和尾座套筒的径向圆跳动误差和顶尖本身的同轴度误差不会对工件的旋转运动产生影响。只要中心孔的形状正确，装夹得当，就可以使工件的旋转轴线始终不变，获得较高的圆度和同轴度。适用于轴类工件。
图4.1.7 死顶尖安装
1—卡箍；2—头架主轴；3—前顶尖；4—拨盘；5—工件；6—拨杆；7—后顶尖；8—尾架套筒。
②自磨顶尖安装。
自磨顶尖参见自磨顶尖装置，这时，拨盘通过杆10 带动头架主轴旋转。
（2）卡盘安装
卡盘适用于装夹没有中心孔的工件，三爪卡盘适用于装夹圆形、三角形和六边形等规则表面的工件，而四爪卡盘特别适用于夹持表面不规则的工件。
（3）心轴安装
盘套类工件则用心轴和顶尖安装，如图4.1.8 所示。
图4.1.8 卡盘和心轴安装
（a）三爪自定心卡盘装夹；（b）四爪单动卡盘装夹及其找正；（c）锥度心轴装夹