機械研磨方法是當(dāng)前國內(nèi)外刃磨硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片上、下端平面（以下簡稱合金刀片平面）的一種主要方法。尤其是可轉(zhuǎn)位銑刀片和用于加工中心、數(shù)控機床、自動線上的較精密級可轉(zhuǎn)位刀片，我國大多數(shù)工廠是采用研磨法來加工其上、下平的。研磨刀片平面，通常是在平面研磨機上進行的。刀片平面的研磨質(zhì)量好壞和生產(chǎn)率高低，研磨盤磨損均勻性、隔離盤磨損程度，很難由操縱職員隨意加以控制，但卻與研磨機的研磨運動和運動軌跡有著密切關(guān)系，并與研磨運動參數(shù)公道選擇關(guān)系很大。該文就平面研磨機研磨運動參數(shù)的內(nèi)涵、對研磨表面質(zhì)量和生產(chǎn)率的影響、研磨執(zhí)行機械的運動參數(shù)計算以及新設(shè)計的平面研磨機運動參數(shù)的選定等方面，提出自己的看法。
1平面研磨機的主要運動參數(shù)
當(dāng)前,國內(nèi)外刃磨合金刀片平面的研磨機,從運動情況來看,基本上分兩大類:一類是隔離盤作行星運動的,一類是隔離盤作偏心運動的,前者稱為行星式研磨機,后者稱為偏心式研磨機。根據(jù)國外資料,行星式平面研磨機的主要運動參數(shù)是:
（1）工件相對于研磨盤運動的均勻速度v;
（2）速度周期變換系數(shù)λ,它表示zui大速度vmax與zui小速度vmin之比,即λ=vmax/vmin;
（3）切向加速度α。
v、λ、α這三個運動參數(shù)對被研磨刀片平面的表面加工質(zhì)量（如表面粗糙度、平面度、兩端面平行度等）,研磨生產(chǎn)率、研磨盤磨損均勻性等有很大影響。占有關(guān)資料介紹,當(dāng)速度作周期性變換時,材料總切除量和瞬時生產(chǎn)率要比不變換時來得大。例如,為了進步研磨生產(chǎn)率,粗研鋼件時取λ=5～10,精研時取λ=1。粗研硅件時取λ=2～4,v=40～70m/min,精研硅件時取λ=1～1.3,v=100～180m/min。被研磨表面質(zhì)量較好,生產(chǎn)率也高。經(jīng)實驗表明,在行星式研磨機上,采用金剛石研磨料研磨合金刀片平面,粗研時取v=40～60m/min,λ=2～3;精研時取v=100～120m/min,λ=1.1～1.5時,其研磨質(zhì)量和生產(chǎn)率均較滿足。由于v、λ、α三個參數(shù)影響被研磨刀片平面的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率,因此,新設(shè)計平面研磨機應(yīng)以這三個運動參數(shù)為主要依據(jù)。
2行星式平面研磨機運動參數(shù)的分析和計算
隔離盤作行星運動的平面研磨機為三種類型,一是上、下研磨盤固定不動,研磨運動*由隔離盤的行星運動來完成;二是上、下研磨盤旋轉(zhuǎn),隔離盤作行星運動;三是下研磨盤旋轉(zhuǎn),上研磨盤只浮動,隔離盤作行星運動。應(yīng)用zui廣的是第二種,因此,這里只分析計算第二種行星式研磨機的運動和運動參數(shù)。
上、下研磨盤旋轉(zhuǎn)、隔離盤作行星運動的雙端面研磨機的工作原理。行星執(zhí)行機構(gòu)包括中心輪（或內(nèi)銷子盤）1和內(nèi)齒輪（外銷子盤）3,其轉(zhuǎn)速分別為n1和n3;隔離盤（行星輪）2同時與中心輪1外嚙合,與內(nèi)齒輪3內(nèi)嚙合;隔離盤（行星輪）2一邊繞軸線自轉(zhuǎn),同時又繞中心輪作公轉(zhuǎn)運動,合金刀片6分別放置在隔離盤2的分離孔中,由研磨盤4和5來研磨加工,研磨盤的轉(zhuǎn)速分別為n4和n5;設(shè)想系桿7的轉(zhuǎn)速為n7,則行星輪（隔離盤）2和假想系桿7相對于下研磨盤5的轉(zhuǎn)速為：
n25=n2-n5=n35[1-i13（z1/z3）]/1-z1/z3（1）
n75=n7-n5=n35[1+i13（z1/z3）]/1+z1/z3（2）
其中,n35=n3-n5;i13（n1-n3）/（n3-n5）;z1,z3—齒輪1和齒輪3的齒數(shù)。n25,n75是確定v、λ、α的基本數(shù)據(jù)。
設(shè)在被研磨合金刀片上任取一點c,則c點相對于下研磨盤的運動速度在vmax=vb+vcb與vmin=vb-vcb之間變化（其中vb為b點速度,vcb為c點相對于b點的速度）。c點每一周期實際均勻速度可按公式v=lc/tc來計算（其中l(wèi)c為c點每一運動周期的軌跡長度,tc為周期）。c點實際均勻速度v與b點速度vb稍有不同,可按下式近似計算:
v≈vb=vmax+vmin/2=2πr7n75（3）
式中r7—假想系桿7的半徑,即r7=ob,
n75—系桿7相對于下研磨盤5的轉(zhuǎn)速,可由（2）式求到。
速度周期變換系數(shù)λ可按下式計算:
λ=vmax/vmin=1+|i27|•rc/r7/1-|i27|•rc/r7（4）
式中,rc—c點相對b點的半徑,即rc=cb;
i27=（n2-n5）/（n7-n5）
i27—行星隔離盤上c點相對于下研磨盤5的傳動比。c點相對于研磨盤5的軌跡外形,可由傳動比i27來確定,當(dāng)i27<0時,c點運動軌跡呈內(nèi)擺線;當(dāng)01時呈外擺線。根據(jù)（4）式可計算出國內(nèi)幾種型號平面研磨機的λ值與傳動比|i27|,繪成曲線關(guān)系?？梢愿鶕?jù)此圖由已知λ值來選定i27值。
中心輪（內(nèi)銷子盤）1和內(nèi)齒輪（外銷子盤）3相對于下研磨盤5的傳動i15的計算如下:中心輪1與內(nèi)齒輪3的傳動比i13可由（1）式和（2）式求得為:
i13=（1+z3/z1）+（1-z3/z1）i27/（1+z1/z3）+（1-z1/z3）i27
當(dāng)平面研磨機內(nèi)齒輪（外銷子盤）3固定不動時,即n3=0,這時得出:
i15=n1/n5=1-i13=（1-i27）（z1/z3-z3/z1）/（1+z1/z3）（1-z1/z3）i27（5）
式中i15—中心輪1相對于研磨盤5傳動比。根據(jù)（5）式計算出三種平面研磨機i27和i15的關(guān)系,繪成曲線。只要知道i27就可利用此圖查出i15之值。
當(dāng)傳動比i15確定后,就可選定中心輪和下研磨盤的轉(zhuǎn)速n1和n5。而n1和n5必須保證給定的v值;當(dāng)速度v值知道后,可通上（3）式求得:
n75=v/2πr7
若內(nèi)齒輪（外銷子盤）3固定不動,即n3=0時,則n35=n3-n5=-n5,i13=1-i15,則上（1）式變?yōu)?n5=-n35=-n75（1+z1/z3）/1+（1-i15）z1/z3（6）
按公式（6）計算出幾個n5值,應(yīng)根據(jù)需要選擇n5值以及相應(yīng)的n1值（n1=n5•i15）。若平面研磨機的上、下研磨盤固定不動,研磨運動*由行星隔離盤的行星運動來完成（*種）,這時n5=0時,
n3≠0,則算出i13和n75值后,再按下式求出n3:n35=n3-n5
n3=n35+n5=n75（1+z1/z3）/1+i13（z1/z3）（7）
zui后再求出n1值（n1=n3•i13）。
3新設(shè)計的平面研磨機主要運動參數(shù)的選定
3.1運動及運動軌跡
實驗結(jié)果表明,新設(shè)計的平面研磨機的研磨運動和運動軌跡必須滿足以下要求:*,合金刀片平面相對于研磨盤的運動方向應(yīng)不斷變化,這樣才可避免有紋磨削;第二,應(yīng)當(dāng)使刀片上每點相對于研磨盤上的研磨路程相等,以保證刀片上研磨往相同的余量,保持刀片平面的平面度和兩端平面的平行度,并使研磨盤工作面磨損均勻;第三,為了適應(yīng)粗、精研磨,要求研磨速度v和速度周期變換系數(shù)λ能進行調(diào)整。根據(jù)以上三條要求,新設(shè)計的研磨機,其工作原理,它有以下特點:
（1）它只有下研磨盤5,其旋轉(zhuǎn)方向與中心齒輪1相反,而與隔離盤2的旋轉(zhuǎn)方向相同,只要改變下研磨盤轉(zhuǎn)速n5與隔離盤轉(zhuǎn)速n2,就可得到不同的周期變換系數(shù)λ,能在一臺研磨機上進行粗研和研。
（2）被研磨刀片6放置在隔離盤內(nèi)隔板3中,隔離盤由壓盤4定位,中心齒輪1帶動旋轉(zhuǎn),這4個隔離盤只繞壓盤軸線自轉(zhuǎn),不作轉(zhuǎn)。
（3）壓盤4由液壓缸活塞單獨控制,并給合金刀片一定研磨壓力,只要液壓缸活塞帶著壓盤往上提,隔離盤可單獨推出,便于刀片裝卸或檢測。
（4）經(jīng)分析計算,此研磨機隔離盤內(nèi)刀片上任一點c的運動軌跡是變態(tài)外擺線或稱為短幅外擺線。據(jù)國外有關(guān)資料介紹,外擺線、內(nèi)擺線運動軌跡,其研磨行程同一性較好,運動平穩(wěn),工件能較好地走遍整個研磨盤表面。運動軌跡呈擺線是該研磨機重要特點。
3.2速度v和研磨盤轉(zhuǎn)速n5的選定
根據(jù)需要,研磨機確定研磨盤外徑d=<500mm,內(nèi)徑d=<170mm,經(jīng)過長時間的研究、分析計算,v值取:50～120m/min較滿足,當(dāng)v=50m/min時,n5min=48.25r/min;v=120m/min時,n5max=115.8r/min。為了簡化傳動裝置,研磨機采用雙速電動機,將實際轉(zhuǎn)速選定為n5=50r/min、100r/min兩種。當(dāng)n5=50r/min時vmax=
πdn5/1000=π×500×50/1000=78.5m/min
vmin=πdn5/1000=π×160×50/1000=25.12m/min
均勻速度v=vmax+vmin/2=78.5+25.12/2=51.81m/min
當(dāng)n5=100r/min時,計算出:vmax=157m/min,vmin=50.24m/min,v=103.62m/min。計算結(jié)果表明,v=51.81,103.62m/min,符合:v=50～120m/min的要求。
3.3速度周期變換系數(shù)λ和隔離盤轉(zhuǎn)速n2的確定上已提到,用金剛石研磨料研磨硬質(zhì)合金刀片平面,粗研時取λ=2～3,精研時取λ=1.1～1.5,根據(jù)λ變化范圍,可以計算出精速n2。由于研磨機研磨盤旋轉(zhuǎn)方向與隔離盤相同,故研磨盤zui外點速度vmax與隔離盤速度v2方向一致,zui內(nèi)點vmin與v2方向相反,這樣得到:
λ=vmax-v2/vmin+v2,v2=vmax-vmin•λ/1+λ
當(dāng)n5=50r/min時,這時:vmax=78.5m/min,vmin=25.12m/min,粗研取λ=2,則v2=vmax-vmin•λ/1+λ=78.5-25.12×2/1+2
=9.42m/min,n2=1000v2/πd2=1000×9.42/π×170=17.64r/min
精研時取λ=1.3,計算出:
v2=19.93m/min,n2=37.33r/min
式中d2—隔離盤內(nèi)徑,d2=<170mm,當(dāng)n5=100r/min,vmax=157m/min,vmin=50.24m/min時,計算結(jié)果為:
粗研取λ=2,v2=18.84m/min,n2=35.2r/min精研取λ=1.3,v2=39.86m/min,n2=74.6r/min
zui后確定隔離盤轉(zhuǎn)速n2為17.5r/min,35r/min,70r/min三種,相應(yīng)的實際速度v2為9.34m/min,18.68m/min,37.36m/min。相應(yīng)的實際速度周期變換系數(shù)λ值為:當(dāng)n5=50r/min,vmax=78.5m/min,
vmin=25.12m/min時:λ1=vmax-v2/vmin+v2=78.5-9.34/25.12+9.34=2λ2=78.5-18.68/25.12+18.68=1.36;
λ3=78.5-37.36/25.12+37.36=0.67。
當(dāng)n5=100r/min,vmax=157/min,vmin=50.24m/min時,按上述方法計算,求得λ1=2.48,λ2=2,λ3=1.37。
4優(yōu)選結(jié)果
通過以上分析和計算,平面研磨機研磨盤轉(zhuǎn)數(shù)n5選定為50r/min,100r/min兩種,隔離盤轉(zhuǎn)速n2被選定為17.5r/min,35r/min,70r/min三種,相應(yīng)的主要運動參數(shù)（切向加速度α計算從略）由表看出,該研磨機有6種變速,即可用來粗加工,也可用于精加工和精細加工。