万能外圆磨床传动系统分析

2.5　万能外圆磨床传动系统分析

万能外圆磨床的传动系统，是由两种性质的传动系统组合而成，即机械传动系统和液压传动系统。在其各种运动形式中，由液压传动的运动有：

（1）工作台纵向往复移动；

（2）砂轮架快速进退和周期径向自动切入；

（3）尾座顶尖套筒缩回运动。

除此之外，其余的运动都是由机械传动来实现。例如，由机械传动的运动有：

（1）外圆磨削时砂轮主轴的旋转运动；

（2）内圆磨具砂轮主轴的旋转运动；

（3）头架拨盘的旋转运动；

（4）工作台的手动进给；

（5）滑板及砂轮架横向进给的手动驱动。

2.5.1　外圆磨床液压传动系统

1.液压系统的工作原理

下面通过外圆磨床工作台纵向往复运动液压系统的工作原理，扼要地说明液压传动在磨床上的应用。

如图2－20所示，整个系统由液压泵、液压缸、安全阀、节流阀、换向阀、换向手柄等元件组成。工作时，由液压泵供给的高压油，经节流阀进入换向阀再输入液压缸的右腔，推动活塞连同工作台向左移动。液压缸左腔的油，经换向阀流入油箱。当工作台向左行至终点时，固定在工作台前侧的行程挡块12，推动换向手柄、换向阀的活塞被拉至虚线位置，高压油则进入液压缸的左腔，使工作台向右运动。液压缸右腔的油也经换向阀流入油箱。工作台的运动速度是通过节流阀控制输入液压缸油的流量来调节。过量的油可经安全阀流回油箱。工作台的行程长度和位置可通过调整挡块之间的距离和位置来调节。

图2－20　外圆磨床液压传动示意图

l—安全阀 2—换向手柄 3、12—挡块 4、9—电动机 5—头架 6—液压缸 7—活塞 8—砂轮架10—尾座 11—床身 13—横向进给手柄 14—换向阀 15—节流阀 16—液压泵

2.机床液压传动系统的组成

机床液压传动系统主要由以下几部分组成：

（1）动力元件——液压泵。它是将电动机输出的机械能转变为液压能的一种能量转换装置，是液压传动系统中的一个重要组成部分。

（2）执行机构——液压缸。用于把液压泵输入的液体压力能转变为机械能的能量转换装置，是实现往复直线运动的一种执行件。

（3）控制元件——各种阀类。其中节流阀控制油液的流量，换向阀控制油液的流动方向，溢流阀控制油液压力等。

（4）辅助装置。包括油管、油箱、滤油器、压力表、冷却装置和密封装置等。其作用是创造必要的条件，以保证液压系统正常工作。

3.液压传动的特点

液压传动与机械传动、电气传动相比较，有如下优点：

（1）可无级变速。易于在较大范围内实现无级变速，可获得最佳速度，能在运转中变速。

（2）传动平稳。由于以液体为工作介质，油液本身有吸振的能力，故传动平稳，便于频繁换向和自动防止过载。

（3）操作简单。便于采用电液联合控制，操纵比较简单、省力，易于实现自动化。

（4）寿命长。机件在油中工作，润滑好、寿命长。

（5）体积小、质量轻。在相同输出功率的条件下，液压传动的体积和质量都比机械传动、气传动要小而轻，因而惯性小、动作灵敏。

液压传动的缺点是：当油液温度和粘度变化或负载变化时，往往不易保持运动速度的稳定，不宜在低温或高温条件下工作；液压传动由于采用液体为工作介质，在相对运动表面间不可避免地要有泄漏，同时液体具有可压缩性，管路等也会产生弹性变形，故液压传动一般不宜用在传动比要求严格处。

2.5.2　外圆磨床机械传动系统

外圆磨床的机械传动系统须按照磨削运动的特殊要求与液压传动系统密切配合、协同工作。这里以M1432A万能外圆磨床为例对磨床的机械传动系统进行分析。图2－21所示为M1432A万能外圆磨床的机械传动系统图。

1.外圆磨削时砂轮主轴的传动链

外圆磨削时，砂轮的旋转运动（n_砂），是磨床的主运动，它由主电动机（1440r／min，4kW），经皮带轮（V形带）带动砂轮主轴旋转而实现。其传动路线表达式为

2.内圆磨具的传动链

内圆磨削时，砂轮的旋转也是主运动（n内）。由内圆砂轮电机（2840r／min，1.1kW），经平皮带直接传动，通过更换皮带轮，可使内圆砂轮获得两种高转速，即10000r／min和15000r／min。内圆磨床装在支架上，为了保证安全，内圆砂轮电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机才能启动。这时，外圆砂轮架快速进退手柄在原位自动锁住，不能快速移动。

3.头架拨盘的传动链

拨盘的运动是由双速电机（700／1360r／min；0.55／1.1kW）驱动。经V带塔轮及两次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因为此头架电机为双速，所以可使工件获得6种转速。

图2－21　M1432A万能外圆磨床机械传动系统图

4.工作台的手动驱动

在调整机床及磨削阶梯轴的台肩端面和倒角时，通常是用手轮驱动工作台，这样更为方便和安全。其传动路线表达式为

f纵由液压传动时，为了避免工作台纵向往复运动时带动手轮A快速转动碰伤操作者。这时应脱开手轮与工作台运动转动的联系。因此在液压传动和手轮A之间采用了联锁装置。轴Ⅵ上的小液压缸（联锁油缸）与液压系统相通，工作台纵向往复运动时，压力油推动轴Ⅵ上的双联齿轮，使齿轮18与72脱开。这样就保证液压驱动工作台纵向运动时手轮A不会转动。

5.滑板及砂轮架的横向进给运动

横向进给运动f横，可通过手轮B来实现；也可以由进给油缸的活塞G驱动，实现周期性的自动进给。其传动路线表达式为

现分述如下：

1）手轮进给

如图2－21所示，在手轮B上装有齿轮12和50，D为刻度盘，外圆周表面上刻有200格刻度，内圆周是一个110的内齿轮与齿轮12啮合。C为补偿旋钮，其上开有21个小孔，通常总有一孔与固装在B上的销子K接合。C上又有一个48的齿轮与50齿轮啮合，故转动手轮B（销子K接合）时，上述各零件无相对转动，形成一个整体，于是B和C一起转动。当顺时针方向转动手轮B时，运动转递给轴Ⅷ，通过上述的传动路线，就可实现砂轮架的径向切入。手轮B转一周，经齿轮副50／50传动（粗进给）时，砂轮架横向进给量f横为2mm。手轮B的刻度盘D上分为200格，故每格的进给量为0.01mm。经齿轮副20／80传动（细进给）时，砂轮架横向进给量f横为0.5mm。每格进给量可达0.0025mm。

即：

在磨削一批工件时，为了简化操作及节省时间，通常在试磨第一个工件达到要求的直径尺寸精度后，调整刻度盘上挡块F的位置，使它在横进给磨削至所需直径时，正好与固定在床身前罩上的定位爪N相碰。因此，磨削后继工件时，只需摇动进给手轮，当挡块F碰在定位爪N上时，停止进给，就可达到所需要的磨削直径。应用这种方法，磨削过程中测量工件直径尺寸的次数可显著减少。

但是，当砂轮磨损或修整以后，砂轮本身外圆的尺寸会变小。而挡块F在原来位置上控制的工件直径就会变大。这时，必须重新调整挡块F的位置（使F与N远离）。调整是通过补偿旋钮C来实现的。因为C有21孔。D有200格。所以C转过一个孔距，刻度盘D就转过一格。其运动平衡式为

因此，C每转过1孔距，砂轮架的附加横向进给量为0.01mm（粗进给）或0.0025mm（细进给）。

具体调整方法是：

拔出旋钮C，使小孔与B上的销子K脱开；手轮B不动，顺时针方向转动旋钮C，通过齿轮48，50，12和110使刻度盘D（和挡块F一起）逆时针方向转动，使F离开N。其刻度盘倒转的格数（角度），决定于砂轮直径减小而引起的工件径向尺寸的增大值。调整妥当后，将旋钮C推入手轮B，使小孔和销子接合，使得C，B，D重新连成一体。

2）液压周期自动进给

如图2－21所示，周期自动切入进给是由进给油缸的活塞G来驱动的。当工作台在行程末端换向时，压力油通入液压缸G5的右腔，推动活塞G左移，使棘爪H移动（H活塞装在G上），从而使棘轮转E过一个角度，并带动手轮B转动（E用螺钉固装在B上），这样就实现了自动进给（径向切入运动）。当G5右腔通回油时，弹簧将活塞推至右极限位置。

液压周期切入量的大小可以进行调整，调整的方法如下：

棘轮F上有200个棘齿，正好与刻度盘D上的刻度200格相对应。棘爪H每次最多可推过棘轮上4个棘齿，相当于刻度盘转过4个格。调整时，由一个手把转动齿轮S，使空套的扇形齿轮板J转动，根据它的位置，就可控制棘爪H推过的棘齿数目。

当自动切入进给到达工件所要求的尺寸时（这时挡块碰在定位爪N上）刻度盘D上与F成180度安装的调整块R正好处于最下部位置，压下棘爪H，使它无法与棘轮啮合（因为R的外圆比棘轮大），因此自动停止径向切入运动。