1章緒論
1.1 磨床的型別與用途
1.1.1 磨床的型別及其特點
用磨料磨具（砂輪、砂帶、油石和研磨料等）為工具進行切削加工的工具機，統稱為磨床（英文為grinding machine），它們是因精加工和硬表面的需要而發展起來的[1]。
磨床種類很多，主要有：外圓磨床、內圓磨床、平面磨床、工具磨床和用來磨削特定表面和工件的專門化磨床，如花鍵軸磨床、凸輪軸磨床、曲軸磨床等[2]。
對外圓磨床來說，又可分為普通外圓磨床、萬能外圓磨床、無心外圓磨床、 寬砂輪外圓磨床、端麵外圓磨床等
以上均為使用砂輪作切削工具的磨床。此外，還有以柔性砂帶為切削工具的砂帶磨床，以油石和研磨劑為切削工具的精磨磨床等。
磨床與其他工具機相比，具有以下幾個特點：
1、磨床的磨具（砂輪）相對於工件做高速旋轉運動（一般砂輪圓周線速度在35公尺/秒左右，目前已向200公尺/秒以上發展）；
2、它能加工表面硬度很高的金屬和非金屬材料的工件；
3、它能使工件表面獲得很高的精度和光潔度；
4、易於實現自動化和自動線，進行高效率生產；
5、磨床通常是電動機---油幫浦---發動部件，通過機械，電氣，液壓傳動---傳動部件帶動工件和砂輪相對運動---工件部分組成[1]。
1.1.2 磨床的用途
磨床可以加工各種表面，如內、外圓柱面和圓錐面、平面、漸開線齒廓面、螺旋麵以及各種成形表面。磨床可進行荒加工、粗加工、精加工和超精加工，可以進行各種高硬、超硬材料的加工，還可以刃磨刀具和進行切斷等，工藝範圍十分廣泛。
隨著科學技術的發展，對機械零件的精度和表面質量要求越來越高，各種高硬度材料的應用日益增多。精密鑄造和精密鍛造工藝的發展，使得有可能將毛坯直接磨成成品。高速磨削和強力磨削，進一步提高了磨削效率。
因此，磨床的使用範圍日益擴大。它在金屬切削工具機所佔的比重不斷上公升。目前在工業發達的國家中，磨床在工具機總數中的比例已達30%----40%。
據2023年歐洲工具機展覽會(emo)的調查資料表明，25%的企業認為磨削是他們應用的最主要的加工技術，車削只佔23%， 鑽削佔22%，其它佔8%；而磨床在企業中佔工具機的比例高達42%，車床佔23%，銑床佔22%，鑽床佔14%[3]。由此可見，在精密加工當中，有許多零部件是通過精密磨削來達到其要求的，而精密磨削加工會要在相應的精密磨床上進行，因此精密磨床在精密加工中占有舉足輕重的作用。但是要實現精密磨削加工，則所用的磨床就應該滿足以下幾個基本要求：
1.高幾何精度。 精密磨床應有高的幾何精度，主要有砂輪主軸的迴轉精度和導軌的直線度以保證工件的幾何形狀精度。
主軸軸承可採用液體靜壓軸承、短三塊瓦或長三塊瓦油膜軸承，整體度油楔式動壓軸承及動靜壓組合軸承等。當前採用動壓軸承和動靜壓軸承較多。主軸的徑向圓跳動一般應小於1um，軸向圓跳動應限制在2—3um以內。
2.低速進給運動的穩定性。 由於砂輪的修整導程要求10—15mm/min，因此工作台必須低速進給運動，要求無爬行和無衝擊現象並能平穩工作。
3.減少振動。 精密磨削時如果產生振動，會對加工質量產生嚴重不良影響。故對於精密磨床，在結構上應考慮減少振動。
4.減少熱變形。 精密磨削中熱變形引起的加工誤差會達到總誤差的50％，故工具機和工藝系統的熱變形已經成為實現精密磨削的主要障礙。
1.1.3 外圓磨削和端麵外圓磨床
1.外圓磨削
在外圓磨削過程中，工件是安裝在兩頂尖的中心之間，砂輪旋轉是引起切削旋轉的主要**和原因。基本得外圓磨削方法有兩種，即橫磨法磨外圓和縱磨法磨外圓，如圖1－1和圖1－2所示。
事實上，外圓磨削可以通過其他以下幾種方法來實施：
（1）傳遞方法：在這種方法中，磨削砂輪和工件旋轉以及徑向進給都應滿足所有的整個長度，切削的深度是由磨削砂輪到工件的縱向進給來調整的。
（2）沖壓切削方法：在這種方法中，磨削是通過砂輪的縱向進給和無軸向進給來完成的，正如我們所看到的，只有在表面成為圓柱的寬度比磨削輪磨損寬度短時，這種方法才能完成。
圖1－1 橫磨法磨外圓
圖1－2 縱磨法磨外圓
（3）整塊深度切削方法：除了在磨削過程中，要進行間隙調整外，這種方法與傳遞方法很相似，同時這種方法具有代表性，除了磨削短而粗的軸。
2.端麵外圓磨床及其特點
端麵外圓磨床是外圓磨床的一種變形工具機，它宜於大批量磨削帶肩的軸類工件，有較高的生產率。它的特點如下
（1）這種磨床的布局形成和運動聯絡與外圓磨床相似，只是砂輪架與頭架，尾架中心連線傾斜一角度（通常10°，15°，26.23°，30°，45°），如圖1－3所示，數控端麵外圓磨床mks1632a的砂輪架與頭架，尾架中心連線傾斜30°。為避免砂輪架與工件或尾架相碰，砂輪安裝在砂輪架的右邊，從斜向切入，一次磨削工件外圓和端麵。
（2）由於它適用於大批量生產，所以具有自動磨削迴圈，完成快速進給（長切入）---粗磨---精磨—無花磨削。由定程裝置或自動測量控制工件尺寸。
（3）裝有砂輪成型修整器，按樣板修整出磨削工件外圓和端麵的成型砂輪，為保證端麵尺寸穩定及操作安全，一般具有軸向對刀裝置。
圖1－3 砂輪架與頭架，尾架中心連線傾斜一角度
1.2 磨床的現狀及其發展趨勢
隨著機械產品精度、可靠性和壽命的要求不斷提高以及新型材料的應用增多，磨削加工技術正朝著超硬度磨料磨具、開發精密及超精密磨削（從微公尺、亞微公尺磨削向奈米磨削發展）和研製高精度、高剛度、多軸的自動化磨床等方向發展[4]，如用於超精密磨削的樹脂結合劑砂輪的金剛石磨粒平均半徑可小至4μm、磨削精度高達0.025μm；使用電主軸單元可使砂輪線速度高達400m/s，但這樣的線速度一般僅用於實驗室，實際生產中常用的砂輪線速度為40－60m/s；從精度上看，定位精度＜2μm，重複定位精度≤±1μm的工具機已越來越多；從主軸轉速來看，8.2kw主軸達60000r/min，13kw達42000r/min，高速已不是小功率主軸的專有特徵；從剛性上看，已出現可加工60hrc硬度材料的加工中心。
北京第二工具機廠引進日本豐田工機公司先進技術並與之合作生產的ga（p）62－63數控外圓/數控端麵外圓磨床，砂輪架採用原裝進口，砂輪線速度可達60m/s，砂輪架主軸採用高剛性動靜壓軸承提高旋轉精度，採用日本豐田工機公司gc32－ecnc磨床專用數控系統可實現二軸（x和z）到四軸（x、z、u和w）控制。
此外，對磨床的環保要求越來越高，絕大部分的工具機產品都採用全封閉的罩殼，絕對沒有切屑或切削液外濺的現象。大量的工業清洗機和切削液處理機系統反映現代製造業對環保越來越高的要求。
第2章設計任務書
1.畢業設計題目
mks1632a數控高速端麵外圓磨床及其砂輪架設計
2.畢業設計目的
本課題旨在讓學生綜合運用大學四年所學的知識，設計數控端麵外圓磨床mks1632a及其砂輪架，樹立理論聯絡實際的作風和嚴謹的科學態度。該課題要求繪製磨床總體布局裝配圖、砂輪架部件裝配圖、磨床液壓系統圖和磨床零件圖，最後撰寫設計說明書。
此外，要求學生跟隨指導老師和研究生參與部分科學研究，進行磨削溫度的測試實驗並撰寫科研報告。
3.任務與要求：
（1）工具機總體布局裝配圖（0#）；
（2）部件裝配圖（砂輪架0#）；
（3）零件圖 (3#)；
（4）液壓傳**（1#）；
（5）電氣控制圖 （1#）；
（6）撰寫科研報告；
4.用途和規格
（1）加工物件 a 帶軸肩的多台階軸（如齒輪軸）
b要求端麵外圓一次完成的零件
c 帶較大端麵的盤類零件
d 作一般外圓磨床
（2）主要規格 a加工直徑φ20mm---φ320mm
b 最大加工長度為750mm
c 最大加工重量200㎏
d 砂輪線速度60m/s
e 工具機中心高1095mm
f工件轉速範圍30~300rpm
（3）主要運動 a 砂輪轉動
裝置名稱 萬能外圓磨床
附件一 概況 裝置名稱 萬能外圓磨床 工具機型號 m1450a 3000 製造廠 上海工具機廠 製造日期 1985年10月 重量 11000kg 二 現狀 1 工作台軌道中間常用位置磨損較大，導致軌道靜壓油部分點位洩漏使部分靜壓力無法調整，即工具機軌道中部磨損成凹形，且有部分軌道面拉傷。2 工作台換...
外圓磨床崗位作業指導書
1 範圍 本規程規定了裝置在生產執行過程中的生產規程 操作規程 安全環保 維護保養 常見故障與排除等內容。本規定適用於m1432 m131 mmg1420 m1450等同型別外圓磨床的操作 安全和維護保養。2 規範性引用檔案 下列檔案對於本檔案的應用是必不可少的。凡是注日期的引用檔案，僅所註日期的版...
外圓磨床崗位作業指導書
1 範圍 本規程規定了裝置在生產執行過程中的生產規程 操作規程 安全環保 維護保養 常見故障與排除等內容。本規定適用於m1432 m131 mmg1420 m1450等同型別外圓磨床的操作 安全和維護保養。2 規範性引用檔案 下列檔案對於本檔案的應用是必不可少的。凡是注日期的引用檔案，僅所註日期的版...