120kw電機(jī)軟啟動(dòng)隔爆箱優(yōu)化設(shè)計(jì)【全套含CAD圖紙、說(shuō)明書】

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Process. 44-45 (1996) 461-469 粉碎機(jī)中使用新程序設(shè)置實(shí)時(shí)監(jiān)管 , , Allis Mineral Systems, Crushing and Screening, Svedala, Sweden 摘 要 改變吸管圓錐破碎機(jī)的設(shè)置(覆蓋和凹環(huán)之間的距離)，通過(guò)提高或降低液壓活塞(Hydroset)的覆蓋的方式，使得破碎機(jī)即使在滿載時(shí)也能操作?，F(xiàn)代電子和微型計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的發(fā)展，使得設(shè)計(jì)一個(gè)小的，可靠的和非常復(fù)雜的，可以設(shè)置吸管破碎機(jī)自動(dòng)監(jiān)管的系統(tǒng)成為可能。系統(tǒng)監(jiān)控能源消耗，破碎力和設(shè)置,及在進(jìn)給/或操作條件下即使很小的變化不斷適應(yīng)破碎機(jī)。這項(xiàng)技術(shù)已擴(kuò)大應(yīng)用的范圍,可以用圓錐破碎機(jī)成功地解決。在本文,我們將給出一個(gè)現(xiàn)代圓錐破碎機(jī)技術(shù)的一般描述，也給出了一些新的可能應(yīng)用的例子。 在有檢查容器的閉合電路中細(xì)粉碎,與棍棒廠競(jìng)爭(zhēng)，由于粉碎室的自動(dòng)化和精心設(shè)計(jì)。產(chǎn)品小于3毫米是常見(jiàn)的。 另一個(gè)例子是在有吸管破碎機(jī)的開(kāi)放環(huán)行道，金礦石的破碎為- 10毫米。這個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)確保破碎機(jī)運(yùn)行在盡可能最小的設(shè)置，從而確保產(chǎn)生正確的放電。 在某些應(yīng)用程序中，有趣的是使圓錐破碎機(jī)在潮濕環(huán)境中操作。大約在20年以前,阿里斯將礦物與水系統(tǒng)安置第一個(gè)吸管，物料與水一起添加。這些破碎機(jī)仍在運(yùn)行,我們將提供我們的經(jīng)驗(yàn)。 小彈性圓錐破碎機(jī)在計(jì)算機(jī)控制下，可用于創(chuàng)建礦石破碎植物比一些傳統(tǒng)安裝的大型機(jī)器更高成效?！捌扑楹小钡睦砟畋惶岢觥? 1介紹 吸管破碎機(jī)的特征是主軸由液壓支持。破碎機(jī)的設(shè)置(通常被稱為CSS,關(guān)閉側(cè)設(shè)置)可以通過(guò)主軸向上或向下移動(dòng)被調(diào)節(jié)。偏心裝配強(qiáng)制主軸在一個(gè)回轉(zhuǎn)器(不旋轉(zhuǎn)!)上的移動(dòng)，在凹環(huán)和覆蓋之間產(chǎn)生破碎運(yùn)動(dòng)。參見(jiàn)圖1。 凹環(huán)和覆蓋是易磨損零件，由耐磨錳合金鋼制造。這些襯墊的輪廓的形狀對(duì)于就能力和減少方面的高速持續(xù)的生產(chǎn)至關(guān)重要。根據(jù)理想的配置是依據(jù)物料顆粒的大小和分布，以及其他的事情(斯文森和斯蒂爾，1990年)。為了達(dá)到各種各樣的應(yīng)用程序，吸管破碎機(jī)有七種不同的粉碎室，破碎后的物料從額外的粗到額外的細(xì)。 圖1 帶有自動(dòng)檢測(cè)設(shè)置的吸管破碎機(jī)的原則 2 自動(dòng)設(shè)置監(jiān)管——ASR 自從1968年開(kāi)始，艾利斯礦物系統(tǒng)（AMS）生產(chǎn)的自動(dòng)化為圓錐破碎機(jī)設(shè)定調(diào)節(jié)（ASR）系統(tǒng)。第一種類型是基于繼電器的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng) ，有緩慢的調(diào)整和簡(jiǎn)單的邏輯。他們監(jiān)測(cè)了電動(dòng)機(jī)的功率，液壓和油箱（間接主軸位置）中的油位。該系統(tǒng)被精制，并且在1986年，在生產(chǎn)1550單元基于ASR-C計(jì)算機(jī)之后是介紹了。該單元具有更快的調(diào)節(jié)和更精確的控制，允許它可以在很小的時(shí)間間隔（0.1mm）調(diào)整機(jī)器的設(shè)置。 這給出了一個(gè)新的和獨(dú)特的機(jī)會(huì)，運(yùn)行破碎機(jī)在一個(gè)選定的最大液壓和電機(jī)功率，允許自動(dòng)找到相應(yīng)的“理想”的設(shè)置。物料變量如工作指數(shù)、粒度、水分含量等，不斷的變化“理想”的設(shè)置，破碎機(jī)也會(huì)改變。在老設(shè)計(jì)中，選擇一個(gè)固定的設(shè)置后，液壓（或機(jī)械動(dòng)力）和電源允許變化。根據(jù)設(shè)置，這會(huì)導(dǎo)致破碎機(jī)頻繁的超載或低功率利用率即低效破碎。隨著困難的物料原料，如潮濕的礦石與粘土污染，都可能發(fā)生！ 凹環(huán)和覆蓋搭配使用。由于這個(gè)意味著會(huì)增加凹環(huán)與覆蓋之間的設(shè)置。手動(dòng)式破碎機(jī)必須校準(zhǔn)對(duì)凹環(huán)與覆蓋之間的設(shè)置進(jìn)行補(bǔ)償。通過(guò)電力和液壓指導(dǎo)運(yùn)行的破碎機(jī)就不會(huì)遇到這個(gè)問(wèn)題,設(shè)置是自動(dòng)調(diào)整的。 因?yàn)檠心サ牟牧?如金礦石或石英巖,破碎機(jī)的設(shè)置會(huì)增加1mm，導(dǎo)致在一個(gè)轉(zhuǎn)變磨損。如果這發(fā)生在一個(gè)細(xì)破碎機(jī)運(yùn)行在CSS 6 - 7毫米,相對(duì)影響是劇烈的。 在1992年，ASR--plus取代了ASR-C(500單元后)。這個(gè)系統(tǒng)更快,有一個(gè)更好,自適應(yīng)調(diào)節(jié)算法。更容易計(jì)劃，有一個(gè)計(jì)算機(jī)通信接口(包括RS- 485)作為標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)一個(gè)調(diào)制解調(diào)器和PC機(jī)，我們有可能從長(zhǎng)距離重組ASR-plus系統(tǒng)。 ASR-plus有記憶功能，可以存儲(chǔ)五個(gè)不同的破碎形式，還記錄破碎機(jī)的性能數(shù)據(jù)。一些249的變量是:CSS,CSS定位點(diǎn),平均CSS在給定期間,最小和最大CSS、動(dòng)力、最大動(dòng)力、壓力、最大壓力、磨損、主軸運(yùn)動(dòng)總額的剩余百分比的,5種監(jiān)管模式,5種調(diào)節(jié)阻尼，總額和加載的操作時(shí)間因?yàn)樾?同樣因?yàn)樽钚掳噍喿兓?同樣因?yàn)樽钚碌男?zhǔn),能源消費(fèi)和總的時(shí)間消耗。 3 精細(xì)破碎 傳統(tǒng)破碎機(jī)已經(jīng)用于生產(chǎn)在- 12毫米或- 16毫米以下范圍的產(chǎn)品,適合在桿工廠初級(jí)磨?，F(xiàn)在它是可行的，在閉路制造一個(gè)—3mm產(chǎn)品或在開(kāi)路制造一個(gè)- 10毫米產(chǎn)品。 通過(guò)使用物料控制分析,優(yōu)化粉碎室和ASR,在粉碎室創(chuàng)建一個(gè)壓力區(qū)導(dǎo)致顆粒間的破碎是可能的。一些需要考慮的因素有: 3.1 進(jìn)料粒度測(cè)定 重要的是粉碎室有足夠的吞下最大的顆粒飼料的進(jìn)氣口以極大的緩解。物料提要部分也必須有足夠的數(shù)量的孔隙以避免封閉。 3.2 工作指數(shù) 巖石的硬度由工作指標(biāo)的影響衡量，工作指數(shù)的測(cè)試方法由艾莉查爾莫斯的弗雷德·邦德先生提出的(現(xiàn)在的艾利斯礦產(chǎn)系統(tǒng))。這種方法基于從50毫米到75毫米的粒子，由相同的人提出的方法研磨沒(méi)有相關(guān)性工作指數(shù)。在一般情況下，我們假定軟巖如石灰石工作指數(shù)、中硬巖石像花崗巖工作指數(shù)、堅(jiān)硬的巖石如玄武巖工作指數(shù)(千瓦時(shí)/噸)。 3.3 密度 在某種意義上說(shuō)，圓錐破碎機(jī)的運(yùn)行動(dòng)作與活塞泵的運(yùn)動(dòng)相似，它每個(gè)破碎的體積占某巖石的體積，這意味著一個(gè)沉重的巖石將比與其密度低的巖石有一個(gè)更高的能力。 3.4 水分 物料的水分會(huì)在粒子表面均勻吸收。在實(shí)踐中，這意味著大部分的水分會(huì)被最好的粒子吸收，增加它們彼此間與破碎的表面的粘連。這意味著隨著水分含量的增加和減少，水分能力下降。參見(jiàn)圖2。 圖2 由于水分能力降低 3.5 阻塞進(jìn)料 因?yàn)閳A錐破碎機(jī)工作在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，所以它必須阻塞。意味著粉碎室上面的體積總是充滿了材料，物料流入破碎機(jī)粉碎室的速度是由破碎機(jī)決定的。見(jiàn)表1和圖3。 表1 一個(gè)圓錐破碎機(jī)阻塞物料的重要性 破碎機(jī):吸管長(zhǎng) H-36-M，32毫米 物料材料:Gneiss-Diabase 物料大小:3-25 mm，50% 3 ~ 9毫米 圖3 如何獲得阻塞物料的破碎機(jī) 3.6分布 如果物料進(jìn)入了破碎機(jī)，破碎機(jī)就必須隔離，且把破碎室的區(qū)域調(diào)整到最難破碎物料的情況下。其余的破碎室將得到相同的設(shè)置，因此無(wú)法工作，以充分發(fā)揮其潛力。該室將部分阻塞物料或部分缺少物料。 3.7 細(xì)碎電路性能的例子 細(xì)粉碎電路如圖4所示，可以破碎4 毫米到12毫米的干糙黃金礦石物料,而且使用一個(gè)裝有132千瓦功率的電機(jī)，得到50%到55%的- 4毫米左右的產(chǎn)品。 圖4 工藝的精細(xì)壓碎和H- 3000 e-f電路 3.8 在開(kāi)路精細(xì)壓碎 細(xì)粉碎的一個(gè)新的概念是使用ASR系統(tǒng)作為正確的最終尺寸的保證，而不是使用一個(gè)篩選的職責(zé)。帶來(lái)的好處是明顯的，因?yàn)闆](méi)有最終篩選或粗糙材料沒(méi)有返回輸送機(jī)，需要較低的安裝成本。一個(gè)實(shí)際的例子，如圖5所示中的工藝流程圖。這是列出一個(gè)在加納的仲裁金礦域，在最后的階段是由兩個(gè)H- 4000 -EF帶有ASR-C控制系統(tǒng)的圓錐破碎機(jī)組成。每個(gè)破碎機(jī)是在提供每10-25小時(shí)100 公噸，在開(kāi)路時(shí)粉碎金屬到- 10毫米(P80= 9.3毫米)。粉碎的礦石通過(guò)集聚化、氰化浸出和活性炭回收直接進(jìn)入黃金選礦。 圖5 流程從加納的仲裁金礦 4 濕法粉碎 在特殊的應(yīng)用程序中,在潮濕條件下破碎巖石或礦石，它可能是有趣的。臨界粒子從一個(gè)ASG或AG磨機(jī)的破碎。 在某些情況下,有趣的是在粉碎之前實(shí)際添加水到飼料。一個(gè)典型的案例，可以在材料粉碎時(shí)導(dǎo)致有害灰塵。 水量必須是足夠有讓大量的自由水和絕對(duì)浸泡飼料。這意味著含水量是根據(jù)飼料的類型和粒度測(cè)定的。一般我們每噸飼料的材料使用0.75到1.5立方米的水。一般在以下幾點(diǎn)情況時(shí)申請(qǐng)吸管破碎機(jī)的濕粉碎過(guò)程: ·能力通過(guò)破碎機(jī)增加，由于通過(guò)水流運(yùn)輸細(xì)材料。 ·功耗對(duì)于一個(gè)給定的設(shè)置是正比于干燥過(guò)程的功耗。 ·與干燥過(guò)程相比，放電產(chǎn)品含有更細(xì)。 ·破碎機(jī)可以在較小的CSS中比在干燥過(guò)程中操作正規(guī)。 ·由于腐蝕，易損件的壽命減少約70%。 ·破碎機(jī)對(duì)飼料的變化更加敏感,因此ASR監(jiān)管建立非?？斓恼{(diào)節(jié)。 5. 破碎磁帶系統(tǒng) 5.1在大型壓榨廠的小對(duì)大破碎機(jī) 許多破碎植物大噸位(500 - 2000年mtph)后建造的“以大為美”的哲學(xué)。主要設(shè)計(jì)關(guān)心的是使用盡可能少的機(jī)器,導(dǎo)致非常大的機(jī)器和簡(jiǎn)單的過(guò)程解決方案。新方法是一種破碎裝置基于更小的機(jī)器更優(yōu)化這個(gè)發(fā)展過(guò)程,一些參數(shù)有: 非常大的圓錐破碎機(jī)(錐直徑為2.1米的和更大的)代表不到圓錐破碎機(jī)全球銷售額的15%。這意味著較小的破碎機(jī)生產(chǎn)在較大的系列,因此可以產(chǎn)生更多的成本效益的。小型破碎機(jī)通常對(duì)美元提供更多破碎?；蚨嗷蛏傧嗤倪m用于振動(dòng)屏幕。參見(jiàn)圖6(從Svensson和引導(dǎo),1990)。與更多的破碎機(jī)植物工廠的輸出減少對(duì)政府的依賴在每個(gè)單獨(dú)的機(jī)器上。長(zhǎng)期的平均容量和可用性改善。破碎過(guò)程與更多的機(jī)器可以允許個(gè)人破碎機(jī)更優(yōu)化的職責(zé)。 小機(jī)的主要缺點(diǎn)是,他們有更小的磨損部件和因此經(jīng)常需要改變襯墊(克/每噸飼料中實(shí)際的磨損率同等或更好的小型破碎機(jī))。這是補(bǔ)償?shù)膬?yōu)越較小的破碎機(jī)的使用可靠性。CS被發(fā)現(xiàn)的可靠性。吸管的實(shí)用性(裝機(jī)功率300千瓦)，重78 200公斤，兩個(gè)4000 吸管(2×200千瓦)，每個(gè)重達(dá)14000公斤的差異是顯而易見(jiàn)的。大的機(jī)器的殼(19 600公斤)和主軸(23 500公斤)比整個(gè)破碎機(jī)機(jī)器重H- 4000。 圖6 比較大型和小型圓錐破碎機(jī) 5.2 壓盒 靈活性是現(xiàn)代吸管破碎機(jī)最重要的設(shè)計(jì)參數(shù)之一。所有七個(gè)粉碎室(EF、F、MF、M、MC、C和EC)安裝在同一個(gè)殼上。偏心襯套有3個(gè)或4個(gè)鍵槽切割提供簡(jiǎn)單的偏心距的變化。例如我們可以通過(guò)通過(guò)改變磨損部件(覆蓋和凹環(huán))，改變一個(gè)H- 4000 - EC(能夠破碎- 210 mm的物料)到一個(gè)H- 4000 -EF(制造從6 - 12毫米物料P 80= 6.5毫米產(chǎn)品的能力)。 這種在一個(gè)大工廠的美麗是幾乎相同的，破碎機(jī)可以安裝在二級(jí)、三級(jí)和三級(jí)階段，然后在改變襯墊后進(jìn)入任何其他位置工作，見(jiàn)圖7。 圖7 4000破碎機(jī)吸管盒方案設(shè)計(jì)。 輥扎單元可以在跟蹤服務(wù)設(shè)施上，取而代之的是一個(gè)有襯墊的單元新。 參考文獻(xiàn) Svensson, A. and Steer, J.F., 1990. New cone crusher technology and developments in comminution circuits. Miner. Eng., (l/2): 83-103. 使用一個(gè)新的平面磨床進(jìn)給無(wú)心磨削技術(shù) a Graduate School, Akita Prefectural University, 84-4 Tsuchiya-ebinokuchi, Yurihonjo, Akita 015-0055, Japan b Department of Machine Intelligence and Systems Engineering, Akita Prefectural University, 84-4 Tsuchiya-ebinokuchi, Yurihonjo, Akita 015-0055, Japan 摘 要 這篇文章是介紹關(guān)于另一種無(wú)心磨削技術(shù)的發(fā)展，即，基于平面磨床的無(wú)心磨削進(jìn)給。在這個(gè)新的方法中，一個(gè)緊湊的無(wú)心磨削裝置，由超聲波橢圓振動(dòng)的滑塊，一個(gè)刀片和其各自持有人組成，安裝到一個(gè)平面磨床的工作臺(tái)上，和無(wú)心磨削進(jìn)給操作作為一種旋轉(zhuǎn)的磨輪，給在向下的圓筒形工件以保持滑塊和葉片運(yùn)動(dòng)。在磨削過(guò)程中，工件的旋轉(zhuǎn)速度由滑塊震動(dòng)的超聲波控制，這滑塊是由粘結(jié)壓電陶瓷設(shè)備（PZT）在一種金屬?gòu)椥泽w（不銹鋼，SUS304）上制造。在這種新無(wú)心磨削中，為使工件的滾圓過(guò)程和工件的圓度預(yù)測(cè)清晰，提出了一種明確的方法，通過(guò)模擬跟蹤實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，如偏心角、砂輪進(jìn)給率、切削量和工件的旋轉(zhuǎn)速度等工藝參數(shù)對(duì)工件的圓度的影響。獲得的結(jié)果表明：（1）最優(yōu)偏心角在6?；（2）較高的加工精度，可以在一個(gè)較低的砂輪進(jìn)給率，較大的切削和更快的工件的旋轉(zhuǎn)速度獲得；（3）在最優(yōu)的條件下研磨后，工件的圓度從初始值19.90μm提高到最后一個(gè)0.90μm。 關(guān)鍵詞：無(wú)心磨削；平面磨床；超聲振動(dòng)；飼料圓度；滑塊 1 簡(jiǎn)介 在制造業(yè)中，高精度、高圓柱形部件生產(chǎn)加工，如軸承座圈、硅錠、銷規(guī)和導(dǎo)管等，在無(wú)心磨削加工中已得到了廣泛開(kāi)展。有兩種類型的無(wú)心磨床在商場(chǎng)上可購(gòu)得；一種是帶有調(diào)節(jié)輪和其他帶有滑塊的調(diào)節(jié)輪，他們?cè)诠ぜ侨绾沃С趾凸ぜD(zhuǎn)速在磨削過(guò)程中的控制各不相同。自從調(diào)節(jié)輪型的無(wú)心磨床被海姆在1915年（米津，1966年）發(fā)明，做了大量的研究一直致力于提高加工精度和效率。羅和巴拉什（1964年）通過(guò)考慮機(jī)器的幾何因素和彈性偏轉(zhuǎn)，提出了一個(gè)計(jì)算機(jī)方法調(diào)查無(wú)心磨削的固有精度。此外，羅等人（1965年）實(shí)驗(yàn)得到了加工彈性參數(shù)。橋本龍?zhí)傻热耍?982年）分析了安全加工問(wèn)題通過(guò)對(duì)調(diào)節(jié)摩擦傳動(dòng)功能操作輪。著等人（1982年）研究了接觸區(qū)變形面積和選擇無(wú)顫振條件建立動(dòng)態(tài)模型。羅和貝爾（1986年）實(shí)驗(yàn)研究去除率高的磨削工藝和優(yōu)化磨削條件。吳等人（1996年）通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真優(yōu)化磨削條件的方法，明確了磨削對(duì)圓度誤差參數(shù)的影響。埃普雷亞努等人（1997年）通過(guò)一個(gè)線性的模型，在地面上描述了模式的形成與演化，分析了磨削系統(tǒng)的穩(wěn)定性。郭等人（1997年）研究了無(wú)心磨削上中心和下中心的幾何圓形，有助于設(shè)置可接受的條件的選擇。阿爾維蘇里等人（2007年）提出了采用主動(dòng)控制的壓電致動(dòng)器一個(gè)減少顫振的新方法。克拉金克等人（2008年）開(kāi)發(fā)了一個(gè)分析模式，有助于有效無(wú)心磨削系統(tǒng)設(shè)置更高的工藝靈活性和生產(chǎn)力?；瑝K式無(wú)心磨削也吸引了來(lái)自工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的研究人員注意。陽(yáng)和張（1998年）設(shè)計(jì)了一個(gè)平板真空履增加高精度應(yīng)用的承載能力和剛度鞋無(wú)心磨削。然后，楊等人（1999年）和張等人（1999年）分析了真空靜壓工藝的穩(wěn)定性鞋無(wú)心磨削。此外，張某等人（2003年）開(kāi)發(fā)一個(gè)幾何模型預(yù)測(cè)監(jiān)控發(fā)電鞋無(wú)心磨削模型用于分析磨削過(guò)程。 從生產(chǎn)成本的角度來(lái)看，由于裝卸工件非常的容易和快速，這兩種類型的無(wú)心磨床非常的適合小品種、大體積的生產(chǎn)。然而，無(wú)心磨床是一種專用機(jī)，而且成本相對(duì)昂貴，對(duì)于多品種、小批量的生產(chǎn)是不足的，它的需求將在最近幾年迅速增加。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，作為一個(gè)解決方案，作者之一的吳等人（2005年）以前提出的一種新型無(wú)心磨削技術(shù)，可以執(zhí)行一個(gè)平面磨床（而不是一個(gè)無(wú)心磨床）。這種基于超聲波滑塊無(wú)心磨削的概念的方法，是由吳等人開(kāi)發(fā)（2003年，2004年）。在該方法中，一個(gè)緊湊的單元主要由超聲波橢圓振動(dòng)的滑塊，一個(gè)葉片，和其各自持有人組成，安裝在一個(gè)多用磨床工作臺(tái)上。超聲波滑塊的功能是保持與葉片連接的圓柱形工件，和控制在其上端面的橢圓運(yùn)動(dòng)工件的轉(zhuǎn)速。 根據(jù)工件對(duì)磨輪的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，三種無(wú)心磨削操作的類型可以被實(shí)行，所提出的方法如圖1所示：（a）切向進(jìn)給式，其磨削裝置位于最初在左下方的砂輪的距離足夠大，加載工件上端面超聲波的滑塊，然后工件在進(jìn)給速度（圖1（a））下沿砂輪切線方向向右進(jìn)給進(jìn)行研磨動(dòng)作，直到單元的到達(dá)砂輪的右下范圍，其距離足夠大到裝卸右側(cè)工件的超聲波滑塊；（b）里面進(jìn)給型，在最初的砂輪中，砂輪位于研磨單元之上，在超聲波滑塊的上端面上，砂輪與研磨單元的距離足夠大到能夠加載工件，然后在進(jìn)給速度（圖1（b））下，砂輪對(duì)工件徑向向下進(jìn)給來(lái)執(zhí)行研磨作用，直到所需的材料被去除了，在經(jīng)過(guò)短時(shí)間的“火花”后，砂輪從地面工件解除，砂輪與工件的距離足夠大到卸載工件的超聲波滑塊；（c）貫穿進(jìn)給型，在最初的砂輪中，砂輪從超聲波滑塊的上端面設(shè)置在一個(gè)給定的距離（如圖所示圖1（c）），然后將工件裝在加載指南上，進(jìn)給的空間在砂輪和超聲波滑塊之間，沿其軸向方向的進(jìn)給速度下進(jìn)行磨削行動(dòng)，直到它失去與砂輪的接觸為止，而是為了后續(xù)的卸載在卸載指南上被支持。 圖1 三種類型的無(wú)心磨床平面磨床：切向進(jìn)給式（A），進(jìn)給型（B）和貫穿饋電式（C）。 在我們以前的工作中，對(duì)于切向進(jìn)給式仿真和實(shí)驗(yàn)工作已經(jīng)被進(jìn)行（徐等人，2010年）。獲得的結(jié)果表明，工件的圓度可以被極大地提高，從23.9μm的初始值提高到0.8μm的最后一個(gè)值，從而驗(yàn)證這種新方法。本文的目標(biāo)是確認(rèn)在平面磨床上無(wú)心磨削進(jìn)給式的進(jìn)行。為了這個(gè)目的，提出一個(gè)仿真方法去明確工件圓整過(guò)程和探討工藝參數(shù)的影響，如工件偏心角，砂輪進(jìn)給率，材料去除率和在工件圓度上的工件轉(zhuǎn)速。然后進(jìn)行了一系列的磨削實(shí)驗(yàn)，研究確定了仿真結(jié)果。 2 使用平面磨床的進(jìn)給無(wú)心磨削的工作原理 圖2顯示的是使用用平面磨床的進(jìn)給無(wú)心磨削的工作原理。研磨裝置由一個(gè)超聲橢圓振動(dòng)滑塊及其支架、刀片和持有人、塞和一個(gè)底板組成，安裝在平面磨床的工作臺(tái)上有一個(gè)角α（以下簡(jiǎn)稱偏心角）（見(jiàn)圖2（a））。工件約束之間的葉片、滑塊和塞。由于砂輪在工件徑向方向上的進(jìn)給速度為，進(jìn)行一個(gè)進(jìn)給型下磨削操作，使工件產(chǎn)生與車輪相反的旋轉(zhuǎn)的方向。如圖2（b），一旦需要去除了，進(jìn)給中的車輪停止幾秒允許“清磨”。在磨削時(shí)，工件轉(zhuǎn)速是由橢圓運(yùn)動(dòng)滑塊的上端面與塞用于防止工件跳出磨削地區(qū)。此外，葉片楔形與傾斜角度（通常稱為葉片角度）和價(jià)值是一般設(shè)置在在60?在最佳條件下工件的圓由哈里森和皮爾斯證明了（2004年）。 在磨削裝置，滑塊是粘貼壓電構(gòu)造陶瓷器（PZT）的兩個(gè)分離的電極上金屬?gòu)椥泽w（不銹鋼，SUS304）。當(dāng)兩個(gè)放大交流電（AC）信號(hào)（20千赫）與相位差對(duì)，由一個(gè)波函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生，應(yīng)用壓電陶瓷，彎曲和縱向超聲振動(dòng)激發(fā)同時(shí)。在對(duì)振動(dòng)位移的合成兩個(gè)方向上產(chǎn)生的最終橢圓運(yùn)動(dòng)的面孔金屬?gòu)椥泽w。因此，工件旋轉(zhuǎn)控制通過(guò)摩擦力和工件之間的鞋，使工件的圓周速度是一樣的彎曲在鞋端面振動(dòng)速度。工件旋轉(zhuǎn)速度可通過(guò)改變參數(shù)的值調(diào)整如振幅和頻率f?p?VP?施加的電壓對(duì)PZT，因?yàn)樾訌澢駝?dòng)速度隨所施加的電壓的變化（見(jiàn)徐某等人，2009年）。此外，預(yù)負(fù)荷施加到鞋在其下端面的長(zhǎng)度使用彈簧防止PZT斷裂方向由于共振。 圖2 在進(jìn)給無(wú)心磨床平面磨床結(jié)構(gòu)示意圖。 3 幾何湊整分析 圖3顯示了滑塊、葉片、工件和砂輪在使用平面磨床磨削時(shí)間t后進(jìn)給無(wú)心磨削操作的幾何排列。在這一刻，偏心角與工件半徑分別從各自的初始值和對(duì)成為α（t）和（t），在這同時(shí)，工件由葉片（帶有一個(gè)傾斜角度）和在點(diǎn)B和C的滑塊舉行，另外，在點(diǎn)A的地面，砂輪在旋轉(zhuǎn)速度下旋轉(zhuǎn)，同時(shí)砂輪在進(jìn)給速率下向下傳送到工件。 圖3 使用用表面磨床的進(jìn)給無(wú)心磨削的幾何安排 3.1 幾何湊整建模 在仿真模型中（見(jiàn)圖3），制作幾個(gè)假定：（1）工件與刀片和滑塊的接觸的點(diǎn)B和C是容易變的，特別在在磨削過(guò)程中；（2）整機(jī)振動(dòng)太小以至于被忽視，在機(jī)器上發(fā)生無(wú)顫振引起滑塊的超聲波橢圓振動(dòng)；（3）工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是永遠(yuǎn)穩(wěn)定的，在磨削時(shí)轉(zhuǎn)速不發(fā)生變化；（4）對(duì)砂輪磨損太小以至于不被認(rèn)可，并且在磨削過(guò)程中的砂輪半徑保持恒定。 讓XY坐標(biāo)系統(tǒng)是位于工作臺(tái)上。在工作臺(tái)上選擇一個(gè)的O點(diǎn)，將點(diǎn)O確定為坐標(biāo)系統(tǒng)的起源。X軸是水平方向的，在垂直方向上的是Y軸。在磨削之前，砂輪的初始中心和工件的XY坐標(biāo)中心分別為（，）和（，）。因此，本初始葉片的接觸點(diǎn)B的XY坐標(biāo)（度，研究）和鞋接觸點(diǎn)C（，）可以從最初的獲得幾何排列，如下： 然后，線性方程組的代表葉片端面與鞋上端面在這個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)可以寫為： 對(duì)葉片端面： （1） 在鞋上端面： （2） 用B點(diǎn)坐標(biāo)和C為情商。（1）和（2），分別給出了： （3） (4) 在這時(shí)，，。在磨削過(guò)程中，工件的中心及砂輪的中心的坐標(biāo)將隨材料的變化而變換。讓被研磨后平行于x軸方向的瞬時(shí)工件半徑為時(shí)間t的函數(shù)的（見(jiàn)圖3）。在這一刻，工件半徑在點(diǎn)A、B和C可以被表示為，和。特別地，在，和時(shí)，為了點(diǎn)A、B和C的時(shí)間延遲，自從和等距于從工件中心到葉片端面和到滑塊上端面的距離，分別地，他們可以在圖3中的從幾何安排中獲得，利用方程（3）和（4）如下： 求解方程（5）和（6）同時(shí)產(chǎn)生在時(shí)間t的工件中心的XY坐標(biāo)，如下： 在這一時(shí)刻，在圖3中砂輪中心的XY坐標(biāo)也從幾何安排獲得為： 此外，下面的關(guān)系都是建立在圖3中的幾何排列。 在這里： 隨后，得到以下通過(guò)重新排列的點(diǎn)A的xy坐標(biāo)的方程（9）和（10）。 在這里，最終，從工件中心?的XY坐標(biāo)計(jì)算，在經(jīng)過(guò)時(shí)間t研磨后工件半徑在點(diǎn)A，磨削點(diǎn)A如下： 因此，明顯輪的切削深度為，其中T是一個(gè)工件加工完成所需的時(shí)間。如果研磨系統(tǒng)具有理想的剛度，真正的輪切深度將等于是一個(gè)理論值。然而，在實(shí)際磨削過(guò)程中，研磨系統(tǒng)承受磨削力引起彈性變形。羅等人介紹了無(wú)量綱參數(shù)，用加工的彈性變形參數(shù)k來(lái)直接衡量無(wú)心磨削系統(tǒng)的彈性，它被定義為一個(gè)真正的切削深度和理論的切削深度之間的商，方程（13）（羅和巴拉斯，1964年；馬力內(nèi)斯庫(kù)等人，2006年）。 （13） 繼羅等人的考慮，真正的輪切削深度可以被計(jì)算，公式為計(jì)算，在當(dāng)前的工作中，導(dǎo)致的真正的工件半徑A點(diǎn)是： 然而，該輪深度切割使用這些方程計(jì)算小于零，偶爾。顯然，這種現(xiàn)象會(huì)沒(méi)有發(fā)生。因此，公式（14）應(yīng)改為： 3.2 加工的彈性參數(shù)的測(cè)定 如上所述，加工彈性參數(shù)K取決于磨礦系統(tǒng)的剛度。如果模擬結(jié)果是可信的，K值的確定應(yīng)為給定的粉磨系統(tǒng)。對(duì)切向進(jìn)給式無(wú)心用平面磨床磨削，參數(shù)k的測(cè)量方法是在我們以前的工作中提出的（徐等人，2010年）。然而，其所提出的方法是不適合進(jìn)給型的，由于是這兩種類型之間的幾何安排有著一個(gè)顯著的差異。因此，應(yīng)開(kāi)發(fā)一個(gè)替代方法，為了獲得進(jìn)給型的加工彈性參數(shù)。羅等人（1965年）提出了一種在常規(guī)進(jìn)給無(wú)心研磨中測(cè)定加工彈性參數(shù)K的方法，其中的一個(gè)參數(shù)值正比于真實(shí)砂輪的切削深度，即，磨削功率或磨削力，在“進(jìn)給”或“出火花”階段測(cè)量，獲取參數(shù)K。使用這種方法，在當(dāng)前加工的一個(gè)替代方法被提出，確定基于平面磨床的進(jìn)給型的無(wú)心磨削的K值式如下。 在出火花時(shí)，砂輪切割深度的理論值是只是被切除的一些工件的材料。車輪的切削深度的下降率取決于參數(shù)K值。在開(kāi)始出火花時(shí)，如果砂輪的切削深度的理論值是，在第一次半旋轉(zhuǎn)時(shí)，真實(shí)的切削深度，并在第二次半旋轉(zhuǎn)時(shí)是，可以被計(jì)算，計(jì)算公式分別為（16）和（17），根據(jù)羅等人（1965年）和馬力內(nèi)斯庫(kù)等人（2006年）。 因此，在半轉(zhuǎn)時(shí)，真實(shí)的切削深度，可通過(guò)以下得到： 由于一般情況下，真實(shí)的切削深度正比于正常磨削力Fn，下面從方程（18）得到： 求解方程（19）的收益率: 其中e是自然對(duì)數(shù)的基礎(chǔ)，。因此，由于i和m的運(yùn)行，在出火花后，只要法向磨削力和被測(cè)量，K值可根據(jù)公式（20）得到。 圖4 磨削力的測(cè)量方法示意圖 圖4顯示的是一種測(cè)量磨削力的方法，提出了目前的工作，一個(gè)三維測(cè)力計(jì)是安裝在磨床單元下面，記錄磨削力在x方向的水平分力Fx和在Y方向的垂直分力Fy。因此，是根據(jù)圖4所示的幾何排列的，獲得了以下幾個(gè)方面的關(guān)系： 其中F n和Ft分別是法向和切向磨削力。求解方程（21）得： 因此，只要F x，F(xiàn) y的值是已知的，法向磨削力F n可以得到，然后值參數(shù)k可以用公式（20）確定。 3.3 仿真程序 圖5 （a）最初的工件輪廓，（b）工件的分割，（C）模擬分析的計(jì)算流程圖 一個(gè)直徑4mm的未加工工件如圖5（a）所示。在其圓周方向產(chǎn)生一個(gè)在徑向方向的深度為平面凹痕，指示初始圓度。使用這樣的初始形狀的原因是氣缸有一個(gè)扁平的凹痕，易于制備和任何缺乏無(wú)心磨削過(guò)程的對(duì)失去一部分波度的階段會(huì)隨時(shí)顯示，由于此形狀已經(jīng)包含所有重要的階段，一個(gè)明顯的貢獻(xiàn)（羅等人，1965年）。在仿真中，沿工件的圓周將工件劃分為相同的360段，如圖5（b）所示，因此初始工件輪廓可以表示為360半徑（i = 1?360）。在磨削過(guò)程中的任何給定的時(shí)間t內(nèi)，只要和是已知的，瞬時(shí)半徑可以使用基本的方程（1）~（15）來(lái)計(jì)算。在此過(guò)程中，每個(gè)工件半徑的360可得到，用于繪制剖面和計(jì)算圓度。 此外，磨削過(guò)程分為兩個(gè)階段（見(jiàn)圖2（b））：第一階段，在工件以旋轉(zhuǎn)運(yùn)行之后，砂輪以速度下降向工件方向進(jìn)給，直到到達(dá)結(jié)束位置；第二階段，砂輪在駐留一段時(shí)間Ts（工件以旋轉(zhuǎn)運(yùn)行）后，砂輪的進(jìn)給停止，出現(xiàn)火花。 模擬中使用的工藝參數(shù)如表1所示。仿真流程圖如圖5（c）所示。 表1 仿真與實(shí)驗(yàn)條件 4 仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 在第3節(jié)，仿真方法已經(jīng)被研究，為了調(diào)查工件圓度機(jī)理及使用平面磨床的進(jìn)給型的無(wú)心磨削的工藝參數(shù)的影響。為了驗(yàn)證所提出的新型無(wú)心研磨方法和確認(rèn)仿真結(jié)果，在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了磨削實(shí)驗(yàn)，這是通過(guò)安裝以前生產(chǎn)的無(wú)心磨床單元（吳等人，2005年）構(gòu)建，在計(jì)算機(jī)數(shù)控平面磨床（，長(zhǎng)瀨有限責(zé)任公司）的工作臺(tái)上裝備有金屬金剛石砂輪（），如圖6所示。 圖6 對(duì)磨削裝置的主要部分 4.1 實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié) 在實(shí)驗(yàn)中，從長(zhǎng)K級(jí)硬質(zhì)合金（）桿上準(zhǔn)備一個(gè)圓柱形工件（），再通過(guò)表面研磨產(chǎn)生一個(gè)有內(nèi)徑深的平面凹痕（如圖9（a）所示），表示最初的圓度。為了測(cè)量磨削力而獲得實(shí)際加工的彈性參數(shù)K，一個(gè)商品3維測(cè)力計(jì)（,奇石有限公司，見(jiàn)圖6）是位于磨床單元和平面磨床的工件之間。其他的磨削條件是列表在表1。 研磨的步驟如下：第一，單元制約工件裝在工作臺(tái)上，工作臺(tái)向右或向左運(yùn)動(dòng)的位置仔細(xì)的調(diào)整，所以偏心角是一個(gè)給定的值；然后砂輪向下運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)工件進(jìn)行進(jìn)給磨削操作；最后在已經(jīng)完成去除給出的庫(kù)存后，在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的砂輪停止運(yùn)動(dòng)，隨著出了一段時(shí)間的火花。得到的磨削力被用來(lái)計(jì)算彈性參數(shù)K和測(cè)量圓形工件的截面輪廓，通過(guò)一個(gè)圓度測(cè)量?jī)x測(cè)定（rondcom55a，日本東京精密股份有限公司）。 4.2 加工的彈性參數(shù)的計(jì)算 圖7分別顯示了在，，，和的條件下，x方向和y方向的磨削力F x和F y。它可以被觀察到磨削力F x和F y在開(kāi)始同時(shí)增加的很快，然后在進(jìn)給階段時(shí)間期間幾乎是保持恒定。當(dāng)進(jìn)給停下來(lái)時(shí)允許一段時(shí)間Ts出火花，然后磨削力迅速減小。因此，和的值可以可以通過(guò)方程（22）計(jì)算，利用從圖7得到的數(shù)據(jù)，，和，因此加工彈性參數(shù)K可通過(guò)方程（20）得到。在目前的條件下，K值為。 進(jìn)一步的工作獲得K，通過(guò)改變偏心角，但保持其他參數(shù)不變進(jìn)行，結(jié)果如圖8所示。發(fā)現(xiàn)K隨著偏心角的減小而減小，其平均值約為0.15。這是因?yàn)槟ハ髁Φ乃椒至 x隨著偏心角的增加而增加。這一結(jié)果顯示單元在水平方向上有較大的的彈性變形（見(jiàn)圖2），導(dǎo)致真正的切削深度減少，最終降低K的值。 圖7 一個(gè)典型的磨削力測(cè)量結(jié)果 圖8 參數(shù)K的測(cè)量結(jié)果 4.3 仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較 圖9（a）和（b）分別顯示了工件在相同操作條件下實(shí)際磨削的前和后的圖片和橫截面的型材，如圖7所示。從中可以看出，在初始工件上的平面凹痕被去除，研磨后工件的圓度被大幅度的提高，從初始值的提高到最終價(jià)值的，因此，驗(yàn)證了所提出的新的進(jìn)給無(wú)心磨削技術(shù)。 圖9 在，，，和的條件下，研磨前工件的圖片和剖面（a）和研磨后工件的圖片和剖面（b） 圖10 在磨削過(guò)程中工件的輪廓和圓度變化（，， ，，，）。 圖10顯示的是在，， ，，，條件下得到的仿真結(jié)果，表明工件的圓度的傾向單調(diào)下降，在磨削過(guò)程中，工件截面輪廓不規(guī)則的數(shù)目隨不規(guī)則的尺寸減小而增加。從中可以發(fā)現(xiàn)的值在出火花的開(kāi)始驟減，在出火花后最終圓度達(dá)到。在不同的偏心角下，及測(cè)量的各自的加工彈性參數(shù)下，工件的最終圓度和輪廓的仿真結(jié)果繪制在圖11，實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到的如圖12所示。比較圖11和圖12，揭示了模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比對(duì)工件輪廓與圓度顯示出良好的協(xié)定。 圖13（a–d）分別顯示了在最后工件圓度上對(duì)偏心角，砂輪進(jìn)給速度，材料去除率和工件轉(zhuǎn)速的影響的仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在所有的情況下，仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不僅在變化趨勢(shì)上相一致，也在圓度值上相一致，驗(yàn)證了本文提出的仿真方法和仿真結(jié)果。 從圖13（a）可以看到，偏心角明顯影響工件的圓度；開(kāi)始時(shí)值隨的增加而減少，然后在時(shí)增加達(dá)到谷值，值不再隨的增加而減少。這一趨勢(shì)與常規(guī)進(jìn)給無(wú)心磨削類似（周等人，1996年；哈里森和皮爾斯，2004年；吳等人，1999年）。當(dāng)設(shè)置在 一個(gè)更小的值如0°或3°，具有較高的頻率的波紋是很容易通過(guò)磨削從初始工件輪廓上消除，而當(dāng)在一個(gè)較大的值如9°或12°時(shí)，容易消除的是一個(gè)較低的頻率波紋。因此，一旦設(shè)定在中間值6°，無(wú)論是高頻或低頻波浪都能容易消除，最終導(dǎo)致在時(shí)最小圓度的獲得（如圖11和12所示）。無(wú)論是模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖13所示，都表明砂輪進(jìn)給率，材料去除率和工件轉(zhuǎn)速也明顯影響工件的圓度；應(yīng)在磨削操作中設(shè)置一個(gè)較小的，一個(gè)更大的，較高的，為了達(dá)到更高的磨削精度等，如較小的圓度。較小的圓度可以達(dá)到較低的砂輪進(jìn)給率和較高的工件轉(zhuǎn)速的原因可能是在磨削過(guò)程中，較低的和較高的導(dǎo)致工件輪每轉(zhuǎn)的切削深度要小，從而導(dǎo)致磨削力小，這對(duì)高精度研磨是重要的。在這樣一種方式下對(duì)于材料去除率影響圓度的原因，如圖13所示（C），這是因?yàn)樵谀ハ髦芷谥泄ぜ目傓D(zhuǎn)數(shù)，影響工件的圓度明顯的重要因素由加列戈（2007年），吳等人（1999年）證明，取決于的值。 圖11 的條件下，對(duì)不同工件偏心角分布的模擬結(jié)果：， ， 圖12實(shí)驗(yàn)結(jié)果工件偏心角譜不同的條件下：，， 圖13 （a）偏心角，(b)砂輪進(jìn)給率，（c）去除率和（d）工轉(zhuǎn)速 在最終工件圓度的影響。 5 結(jié)論 一種新型無(wú)心磨削技術(shù)，即，基于平面磨床上的進(jìn)給無(wú)心磨削已經(jīng)被提出來(lái)了。為了創(chuàng)建這一新技術(shù)，使用模擬方法，模擬新型磨床的彈性變形的進(jìn)行，彈性變形用加工彈性參數(shù)的常數(shù)表示，導(dǎo)出的加工彈性參數(shù)的常數(shù)，闡明了在研磨時(shí)工件取整過(guò)程和預(yù)測(cè)的工件的圓度。在實(shí)驗(yàn)研究確定了加工彈性參數(shù)之后，通過(guò)一個(gè)模擬的方法研究了在工件的圓度上過(guò)程參數(shù)的影響，例如在工件圓度上的工件偏心角，磨削砂輪進(jìn)給率，材料的去除率和工件旋轉(zhuǎn)速度等過(guò)程參數(shù)，然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)。得到的仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以概括如下。 （1）加工彈性參數(shù)隨偏心角的增加而增加，其平均值在測(cè)試條件時(shí)是0.15。 （2）最優(yōu)偏心角約為6°，一個(gè)較小的或在較大的角度導(dǎo)致圓度誤差較大。在一個(gè)較低的砂輪進(jìn)給率，較大的材料去除工件率和較快的工件旋轉(zhuǎn)速度下，可獲得較高的加工精度（即，較小的工件圓度）。 （3）在最佳研磨條件下研磨后，工件的圓度從初始值提高到最后的值。 上述結(jié)果證實(shí)了新的無(wú)心磨削技術(shù)進(jìn)給類型提出的有效性。在未來(lái)的工作中，我們將通過(guò)實(shí)驗(yàn)和模擬，處理使用平面磨床無(wú)心進(jìn)給類型的磨削。這些努力的細(xì)節(jié)將在隨后的論文中被報(bào)告。 致謝 這項(xiàng)研究獲得的部分金融支持是通過(guò)從日本的科學(xué)研究撥款，為了促進(jìn)科學(xué)發(fā)展（批準(zhǔn)號(hào)：17560100）。作者也非常感謝從該科學(xué)研究補(bǔ)助金的基礎(chǔ)和機(jī)床工程基礎(chǔ)獲得的金融支持。 參考文獻(xiàn) [1] Albizuri, J., Fernandes, M.H., Garitaonandia, I., Sabalza, X., 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