双面研磨机消除研磨盘伞状变形机理分析

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/ ~  b: N( n: M+ c* x2 R9 z2 j      摘要：对2M546/4A(9B)型立式双面研磨机运动原理进行分析，可知研磨盘产生伞状变形是由于游星轮作自转运动的上、下研磨盘上，内外缘形成不同的相对磨削速度而引起的。据此，研磨机在不改变齿圈转速的前提下，交换太阳轮的转速，从而获得游星轮大小相等、方向相反的两种自转速度，就能消除伞状变形。　　
      关键词：双面研磨机，运动原理，伞状变形，技术措施，研磨盘
　　1 前言
　　2M5464/4A(9B)型立式双面研磨机主要用于石英晶体片、硅、锗片、玻璃、陶瓷片、活塞环、阀片、钟表玻璃、铅、铁、硼、钼片、蓝宝石、铁氧体、铌酸锂、DTC等各种片状金属、非金属材料的平面研磨和抛光。
5 [3 i" d- P! j　　理想平面的精密加工是机械加工的一大难题，随着科学技术的不断发展，特别是精密机械工业的发展，可靠性、高效率、高精度的平面加工显得尤为突出;况且在磨削加工件时，研磨盘同时在随磨削损耗而变化，因此如何保持研磨盘的精度在我们所需求的范围内，成了保证理想平面加工的关键问题。
　　2 运动原理
, I% K" e* k* r1 x/ g, s　　要保证研磨盘的平面度，关键在于如何消除研磨盘在磨削过程中产生的伞状变形，首先应找出引起伞状变形的原因。图l是2M5464/4A(gB)型研磨盘的速度图。
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% {1 y# A, b) W  }, @, l, ]/ y$ s　　(1)假设下研磨盘以n下的速度顺时针方向旋转，上研磨盘以n上的速度逆时针方向旋转，它们在图1上研磨盘外缘的线速度为V下、V上。
　　(2)游星轮的公转速度为n。，与下研磨盘同向。
; @1 h. I! v+ @　　(3)游星轮的相对自转速度为nH，与下研磨盘反向，而与上研磨盘同向。
　　从图1可知，下研磨盘靠近外边缘，相对工件的磨削运动速度因与游星轮自转速度n2反向而随工件相对磨削速度增加;相反，靠近内缘的相对磨削速度则减小，磨削速度加大处，研磨盘的磨削量加大，所以下研磨盘将形成凸形伞状变形;反之上研磨盘内外缘由于相对磨削速度内大外小，故形成凹形伞状变形。
7 Q( n6 ~6 N! I" J1 a　　同理，当n2作顺时针方向转动时，下研磨盘将形成凹形变形，而上研磨盘则形成凸形伞状变形。
! T% B  m) _3 _4 v3 {7 b, T+ s　　3 数据分析
　　我们从周转轮系原理关于轮系中任意两轮及系杆H之间的速度关系可知，从动件的回转方向及速度大小，不仅决定于机构的配置，而且与各轮的齿数、主动构件角速度有关。
　　周转轮系各构件的角速度存在以下关系：
　　ωgh=ωg -ωh
　　式中ωgh为构件H的相对速度，ωg为构件实际速度，ωh为公共角速度。
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) z( ^& N' t4 r, Y. {4 r　　由图2可知：ω2相=ω2-ωh，即n2相=n2-nh
8 S/ z, b7 r! q8 a7 d　　根据周转轮系特性，变换其齿数及主动构件速度便可实现n2的变向，现将2M5464/4A(9B)型双面研磨机的轮系运动计算如下：
1 Y! y$ k9 f; [! |$ `; A5 `　　太阳轮齿数Z1=99 游星轮齿数Z2=108 内齿圈齿数Z3=315
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" ^. S, M* Q3 _6 i　　为了简化机构，我们仅只改变主动件太阳轮的速度.来实现游星轮自转n2的方向。
+ o. P& [4 e) a. u　　(1)当nl0=0.4373(r/s)，根据传动系统传动比计算：
　　
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; Q1 Y. S2 p8 `　　从以上运动配比计算，我们实现了n2=±0.07的目的。
　　4 结论
6 {$ q, k9 T/ z! [" D7 J: s　　由以上分析可知，研磨盘的伞状变形，是由于游星轮作自转运动的上、下研磨盘上，内外缘形成不同的相对磨削速度而引起的，也就是说只要设法变换游星轮相对自转的旋转方向，合理配比速率，就能克服研磨盘易产生伞状变形的弊端。2M5464/4A(gB)型研磨机在不改变齿圈转速的前提下，由于交换了太阳轮的转速，从而获得游星轮大小相等、方向相反的两种自转速度，达到了消除伞状变形的目的。