M1432A型万能外圆磨床详解与性能分析

M1432A型万能外圆磨床主要用于磨削内、外圆柱面，内、外圆锥面，阶梯轴轴肩，以及端面和简单的成形回转体表面等。它属于普通精度级机床，磨削加工精度可达T6～T7级，表面粗糙度在Ra1.25～0.08 μm之间。这种磨床万能性强，但磨削效率不高，自动化程度较低，适用于工具车间、维修车间和单件小批生产类型。其主参数为：最大磨削直径320 mm。

1.M1432A型万能外圆磨床的主要组成部件

图3-3是M1432A型万能外圆磨床的外形，它由下列主要部件组成。

图3-3　M1432A型万能外圆磨床的外形

1—床身；2—头架；3—内圆磨具；4—砂轮架；5—尾座；6—滑鞍；7—转动横向进给手轮；8—工作台。

（1）床身。床身是磨床的基础支承件，用以支承机床的各部件。

（2）头架。头架用于装夹和定位工件并带动工件转动。当头架旋转一个角度时，可磨削短圆锥面；当头架作逆时针回转90°时，可磨削小平面。

（3）砂轮架。砂轮架用以支承并传动砂轮主轴高速旋转。砂轮架装在滑鞍6上，回转角度为±30o。当需要磨削短圆锥面时，砂轮架可调至一定的角度位置。

（4）内圆磨具。内圆磨具用于支承磨内孔的砂轮主轴。内圆磨具主轴由单独的内圆砂轮电动机驱动。

（5）尾座。尾座上的后顶尖和头架前顶尖一起，用于支承工件。

（6）工作台。工作台由上工作台和下工作台两部分组成。上工作台可绕下工作台的心轴在水平面内调至某一角度位置，用以磨削锥度较小的长圆锥面。工作台台面上装有头架和尾座，这些部件随着工作台一起，沿床身纵向导轨作纵向往复运动。

（7）滑鞍及横向进给机构。转动横向进给手轮7，通过横向进给机构带动滑鞍6及砂轮架作横向移动也可利用液压装置，使滑鞍及砂轮架作快速进退或周期性自动切入进给。

2.机床的运动

图3-4是M1432A型万能外圆磨床上4种典型的加工示意图。

1）磨外圆柱面

如图3-4（a）所示，外圆柱面磨削所需的运动为：

（1）砂轮旋转运动nt，它是磨削外圆柱面的主运动；

（2）工件旋转运动nw，它是工件的圆周进给运动；

（3）工件纵向往复运动fa，它是磨削出工件全长所必需的纵向进给运动；

（4）砂轮横向进给运动fr，它是间歇的切入运动。

图3-4　M1432A型万能外圆磨床加工示意

（a）磨外圆柱面；（b）扳转工作台磨长圆锥面；（c）扳转砂轮架磨短外圆锥面；（d）扳转头架磨内圆锥面

2）磨长圆锥面

如图3-4（b）所示，所需的运动和磨外圆柱面时一样，所不同的是将工作台调至一定的角度位置。这时工件的回转中心线与工作台纵向进给方向不平行，所以磨削出来的表面是圆锥面。

3）磨外圆锥面

如图3-4（c）所示，将砂轮调整至一定的角度位置，工件不作往复运动，砂轮作连续的横向切入进给运动。这种方法仅适合磨削短的外圆锥面。

4）磨内圆锥面

如图3-4（d）所示，将工件装夹在卡盘上，并调整至一定的角度位置。这时磨外圆柱面的砂轮不转，磨削内圆锥面的砂轮作高速旋转运动nt，其他运动与磨外圆柱面时类似。

从上述四种典型表面加工的分析中可知，M1432A型万能外圆机床应具有下列运动。

（1）主运动：磨外圆柱面砂轮的旋转运动nt；磨内圆锥面砂轮的旋转运动nt。主运动由两个电动机分别驱动，并设有互锁装置。

（2）进给运动：工件旋转运动nw；工件纵向往复运动fa；砂轮横向进给运动fr；往复纵向磨削时，横向进给运动是周期性间歇进给；切入磨削时是连续进给运动。

（3）辅助运动：砂轮架快速进退（液压），工作台手动移动，以及尾座套筒的退回（手动或液动）等。

3.M1432A型万能外圆磨床的机械传动系统

M1432A型万能外圆磨床的运动由机械和液压联合传动，除工作台的纵向往复运动、砂轮架的快速进退、周期自动切入进给及尾座顶尖套筒的缩回为液压传动外，其余运动都是机械传动。其机械传动系统图如图3-5所示。

1）外圆磨削时砂轮主轴传动链

砂轮主轴的运动是由砂轮架电动机（1 440 r/min，4 kW）经4根V带直接传动的。砂轮主轴的转速达1 670 r/min。

2）内圆磨具传动链

内圆磨削砂轮主轴由内圆砂轮电动机（2 840 r/min，1.1 kW）经平皮带直接传动。更换平带轮可使内圆砂轮主轴获得两种高转速（10 000 r/min和15 000 r/min）。

内圆磨具装在支架上，为了保证工作安全，内圆砂轮电动机的起动与内圆磨具支架的位置有互锁作用；只有当支架翻到工作位置时，电动机才能起动。这时，（外圆）砂轮架快速进退手柄在原位上自动锁住，不能快速移动。

3）头架拨盘（带动工件）的传动链

拨盘的运动是由双速电动机（700/1 350 r/min，0.55/1.1 kW）驱动，经V带塔轮及两级V带传动，使头架的拨盘或卡盘带动工件，实现圆周运动。

其传动路线表达式为

4）工作台的手动驱动

调整机床及磨削阶梯轴的台阶时，工作台还可由手轮A驱动。其传动路线为：

手轮—工作台纵向移动

手轮转一圈，工作台纵向移动量为

为了避免工作台纵向运动时带动手轮A快速转动碰伤操作者，采用了互锁油缸。轴Ⅵ的互锁油缸和液压系统相通，工作台运动时压力油推动轴Ⅵ上的双联齿轮移动，使齿轮z18与z72脱开。因此，液压驱动工作台纵向运动时手轮A并不转动。当工作台不用液压传动时，互锁油缸上腔通油池，在油缸内的弹簧作用下，使齿轮副重新啮合传动，转动手轮A，便可实现工作台手动纵向直线移动。

5）滑鞍及砂轮架的横向进给运动

如图3-5所示，横向进给运动，可摇动手轮B来实现，也可柱塞G驱动，实现周期的自动进给。传动路线表达式为横向手动进给分粗进给和细进给。粗进给时，将手柄E向前推，转动手轮B经齿轮副、丝杠使砂轮架作横向粗进给运动。手轮B转1圈，砂轮架横向移动2 mm，手轮B的刻度盘D上分为200格，则每格的进给量为0.01 mm。细进给时，将手柄E拉到图3-5所示的位置，经齿轮副啮合传动，则砂轮架作横向细进给，手轮B转1圈，砂轮架横向移动0.5 mm，刻度盘上每格进给量为0.002 5 mm。

（1）定程磨削法。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块相碰，如图3-6所示。因此，磨削后续工件时，只须摇动横进给手轮（或开动液压自动进给），当挡块F碰在定位块E上时，停止进给（或停止液压自动进给），就可达到所需的磨削直径，上述过程就叫定程磨削法。利用定程磨削法可减少测量工件直径尺寸的次数。

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图3-6　手动刻度的调整

B—手柄；C—旋钮；D—刻度盘；F—挡块；E—定位块。

（2）砂轮磨损调整法。当砂轮磨损或修正后，由于挡块F控制的工件直径变大了。这时，必须调整砂轮架的行程终点位置，也就是调整刻度盘D上挡块F的位置。如图3-6所示，其调整的方法为：拔出旋钮C，使它与手柄B上的销子脱开，顺时针方向转动旋钮C，经齿轮副带动齿轮z12旋转，z12与刻度盘D的内齿轮z110相啮合，于是使刻度盘D逆时针方向转动。刻度盘D应转过的格数，根据砂轮直径减小所引起的工件尺寸变化量确定。调整妥当后，将旋钮C的销孔推入手柄B的销子上，使旋钮C和手柄B成一整体。

4.M1432A型万能外圆磨床的主要部件结构

1）砂轮架

砂轮架由壳体、砂轮主轴及轴承、传动装置及滑鞍等组成。砂轮主轴及其支承部分的结构和性能，直接影响工件的加工精度和表面粗糙度，它是该磨床及砂轮架部件的关键。砂轮主轴应具有较高的旋转精度、刚度、抗振性和良好的耐磨性。为保证砂轮运转平稳和加工质量，新装的砂轮及砂轮主轴上的零件都需进行静平衡，整个主轴部件还要进行动平衡。

图3-7所示为M1432A型万能外圆磨床砂轮架的结构。

砂轮主轴的两端以锥体定位，前端通过压盘1安装砂轮，末端通过锥体安装带轮13，并用轴端的螺母进行压紧。砂轮主轴5的前、后支承均采用“短三瓦”动压滑动轴承。每个轴承各由3块均布在主轴轴颈周围，包角约为60°的扇形轴瓦19组成。每块轴瓦上都由可调节的球头螺钉20支承。而球头螺钉的球面与轴瓦的球面经过配作（偶件加工法），能保证有良好的接触刚度，并使轴瓦能灵活地绕球头螺钉自由摆动。螺钉的球头（支承点）位置在轴向处于轴瓦的正中，而在周向则偏离中间一些距离。这样，当砂轮主轴旋转时，三块轴瓦各自在螺钉的球头上自由摆动到一定平衡位置，其内表面与主轴轴颈间形成楔形缝隙，于是在轴颈周围产生3个独立的压力油膜，使主轴悬浮在3块轴瓦的中间，形成液体摩擦作用，以保证主轴有较高的精度保持性。当砂轮主轴受磨削载荷而产生向某一轴瓦偏移时，这一轴瓦的楔缝变小，油膜压力升高；而在另一方向的轴瓦楔缝变大，油膜压力减小，这样，砂轮主轴就能自动调节到原中心位置，保持主轴有较高的旋转精度。轴承间隙用球头螺钉20进行调整，调整时，先卸下封口螺钉23、锁紧螺钉22和螺套21，然后转动球头螺钉20，使轴瓦与轴颈间的间隙合适为止（一般情况下，其间隙为0.01～0.02 mm）。一般只调整最下面的一块轴瓦即可。调整好后，必须重新用螺套21、锁紧螺钉22将球头螺钉20锁紧在壳体4的螺孔中，以保证支承刚度。

图3-7　M1432A型万能外圆磨床砂轮架结构

1—压盘；2、9—轴承盖；3、7—动压滑动轴承；4—壳体；5—砂轮主轴；6—主电动机；8—止推环；10—推力球轴承；11—弹簧；12—调节螺钉；13—带轮；14—销子；15—刻度盘；16—滑鞍；17—定位轴销；18—半螺母；19—扇形轴瓦；20—球头螺钉；21—螺套；22—锁紧螺钉；23—封口螺钉。

砂轮主轴由止推环8和推力球轴承10作轴向定位，并承受左右两个方向的轴向力。推力球轴承的间隙由装在皮带轮内的六根弹簧11通过销子14自动消除。由于自动消除间隙的弹簧11的力量不可能很大，所以推力球轴承只能承受较小的向左轴向力。因此，M1432A型万能外圆磨床只宜用砂轮的左端面磨削工件的台肩端面。

砂轮的壳体4固定在滑鞍16上，利用滑鞍下面的导轨与床身顶面后部的横导轨配合，并通过横向进给机构和半螺母18，使砂轮作横向进给运动或快速向前、向后移动。壳体4可绕定位轴销17回转一定角度，以磨削锥度大的短锥体。

2）内圆磨具及其支架

M1432A型万能外圆磨床的内圆磨具如图3-8所示，M1432A型万能外圆磨床的内圆磨具支架如图3-9所示。

图3-8　内圆磨具

1—接杆；2、4—套筒；3—弹簧。

图3-9　M1432A型万能外圆磨床的内圆磨具支架

由于磨削内圆时砂轮直径较小，所以内圆磨具主轴应具有很高的转速，内圆磨具应保证高转速下运动平稳，并且主轴轴承应具有足够的刚度和寿命。内圆磨具主轴由平带传动。主轴前、后支承各用两个D级精度的角接触球轴承，均匀分布的8个弹簧3的作用力通过套筒2、4顶紧轴承外圈。当轴承磨损产生间隙或主轴受热膨胀时，由弹簧自动补偿调整，从而保证了主轴轴承刚度和稳定的预紧力。

主轴的前端有一莫氏锥孔，可根据磨削孔深度的不同，安装不同的接杆1；后端有一外锥体，以安装平带轮，由电动机通过平带直接传动主轴。内圆磨具装在支架的孔中，如图3-9为工作时内圆磨具的位置。如果不磨削内圆，内圆磨具支架翻向上方。

内圆磨具主轴的轴承用锂基润滑脂润滑。

3）头架

M1432A型万能外圆磨床的头架结构如图3-10所示，头架由壳体15、头架主轴10及其轴承、工件传动装置与底座14等组成。头架主轴10支承在4个D级精度的角接触球轴承上，靠修磨垫圈4、5和9的厚度，可对轴承进行预紧，以保证主轴部件的刚度和旋转精度。轴承用锂基润滑脂润滑，头架主轴10的前后端用橡胶油封密封。双速电动机经塔轮变速机构和两组带轮带动工件转动，使传动平稳，而头架主轴10按需要可以转动或不转动。带的张紧分别靠转动偏心套11和移动电动机座实现。头架主轴10上的带轮7采用卸荷结构，以减少头架主轴10的弯曲变形。

根据不同加工需要，头架主轴有如下3种工作形式。

（1）工件支承在前、后顶尖上磨削时，需拧动螺杆1顶紧摩擦环2（见图3-10），使头架主轴10和顶尖固定不能转动。工件则由与带轮7相连接的拨盘8上的拨杆，通过夹头带动旋转，实现圆周进给运动。由于磨削时顶尖固定不转，所以可避免因顶尖的旋转误差而影响磨削精度。

（2）用三爪自定心卡盘或四爪单动卡盘夹持工件磨削时，应拧松螺杆1，使主轴可自由转动。卡盘装在法兰盘12上（见图3-10），而法兰盘12以其锥柄安装在主轴锥孔内，并用通过主轴孔的拉杆拉紧。旋转运动由拨盘8上的螺钉传给法兰盘12，同时主轴也随着一起转动。

（3）自磨主轴顶尖时，也应将主轴放松，同时用连接板6将拨盘8与主轴相连（见图3-10），使拨盘8直接带动主轴和顶尖旋转，依靠机床自身修磨顶尖，以提高工件的定位精度。

头架壳体15可绕底座14上柱销13转动，以调整头架主轴10在水平面内的角度位置，其范围为逆时针方向0°～90°。

4）尾座

尾座的功用是利用安装在尾座套筒上的顶尖（后顶尖）与头架主轴上的前顶尖一起支承工件，使工件实现准确定位。某些外圆磨床的尾座可在横向作微量位移调整，以便精确地控制工件的锥度。

M1432A型万能外圆磨床尾座结构如图3-11所示。中小型外圆磨床的尾座一般用弹簧力预紧工件，以便磨削过程中工件因受热膨胀而伸长时，可自动进行补偿，避免引起工件弯曲变形和顶尖过分磨损。预紧力的大小可以调节。利用手把12转动丝杠13，使螺母14左右移动（螺母14由于受销子11的限制，不能转动），改变弹簧10的压缩量，便可调整顶尖对工件的预紧力。

尾座套筒2在装卸工件时的退回可以手动，也可以使用液压传动。手动时可顺时针转动手柄7，通过轴8和轴套9，由上拨杆15拨动尾座套筒2，连同顶尖1一起向后退回；使用液压传动时，用脚踏“脚踏操纵板”，操纵液压系统中的换向阀，使液压油进入液压缸（直接加工在尾座壳体4上）左腔，推动活塞5右移，通过下拔杆6和轴套9带动上拔杆15顺时针转动，拨动尾座套筒2和顶尖1退回。

尾座套筒2前端的密封盖3上有一斜孔a，用于安装修整砂轮的金刚石杆。

图3-10　M1432A型万能外圆磨床的头架结构

1—螺杆；2—摩擦环；3、4、5、9—修磨垫圈；6—连接板；7—带轮；8—拨盘；10—头架主轴；11—偏心套；12—法兰盘；13—柱销；14—底座；15—头架壳体。

图3-11　M1432A型万能外圆磨床尾座结构

1—顶尖；2—尾座套筒；3—密封盖；4—尾座壳体；5—活塞；6—下拨杆；7—手柄；8—轴；9—轴套；10—弹簧；11—销子；12—手把；13—丝杠；14—螺母；15—上拨杆；a—斜孔。

5）横向进给机构

横向进给机构用于实现砂轮架的周期或连续横向工作进给，调整位移和快速进退，以确定砂轮和工件的相对位置，控制被磨削工件的直径尺寸。因此，对它的基本要求是保证砂轮架有高的定位精度和进给精度。

横向进给机构的工作进给有手动的，也有采用液压传动的，调整位移一般用手动，而定距离的快速进退通常都采用液压传动。图3-12是M1432A型万能外圆磨床横向进给机构的结构。

（1）手动进给。用手转动手轮11，经过用螺钉与其相连接的中间体17带动轴II［见图3-12（b）］，再由齿轮副，经传动丝杠16转动（螺距P=4 mm），可使砂轮架5作横向进给［见图3-12（a）］。手轮11转1周，砂轮架5的横向进给量为2 mm（粗进给）或0.5 mm（细进给），手轮11的刻度盘9上刻度为200格，因此每格进给量为0.01 mm或0.025 mm。

（2）周期自动进给。周期自动进给由进给液压缸的柱塞18驱动［见图3-12（b）］。当工作台换向、液压油进入进给液压缸右腔时，推动柱塞18向左移动，这时活套在柱塞18槽内销轴上的棘爪19推动棘轮8转过一个角度。棘轮8用螺钉和中间体17固紧在一起，因此能转动丝杠16，实现自动进给一次（此时手轮11也被带动旋转）。进给完毕后，进给液压缸右腔与回油路接通，于是柱塞18在左端的弹簧作用下复位。转动齿轮20（通过齿轮20轴上的手把操纵，调整好后由钢球定位，图中未表示），使遮板7转动一个位置（其短臂的外圆与棘轮8外圆大小相同），可以改变棘爪19所能推动的棘轮齿数，从而改变进给量的大小。棘轮8上有200个齿，正好与刻度盘9上的200格刻度相对应。棘爪19最多可推动棘轮转过4个棘齿，即相当于刻度盘转过4格。当横向进给至工件达到所需尺寸时，装在刻度盘上9的撞块14正好处于垂直线a—a上的手轮11中心正下方。由于撞块14的外圆与棘轮8的外圆大小相同，因此将棘爪19压下，使其无法和棘轮8相啮合，于是横向进给便自动停止。

（3）定程磨削及其调整。在进行批量加工时，为了简化操作，节省辅助时间，通常先试磨一个工件，当磨削到所要求的尺寸后，调整刻度盘位置，使其上与撞块14成180°安装的挡销10处于垂直线a—a上的手轮中心正上方，正好与固定在床身前罩上的定位爪（图中未表示）相碰（此时手轮11不转）。这样，在磨削同一批其余工件时，当转动手轮（或液压自动进给）至挡销10与定位爪相碰时，说明工件已经达到所需磨削尺寸。应用这种方法，可以减少在磨削过程中反复测量工件的次数。

当砂轮磨损或修正后，由挡销10控制的工件直径将变大。这时，必须重新调整砂轮架5的行程终点位置。为此，需调整刻度盘9上挡销10与手轮11的相对位置。调整方法是：拔出旋钮13，使它与手轮11上的销钉12脱开后顺时针转动，经齿轮副带动齿轮z12旋转，z12与刻度盘9上的内齿轮z110相啮合［见图3-12（a）］，于是便使刻度盘9连同挡销10一起逆时针转动。刻度盘9转过的格数（角度）应根据砂轮直径减少所引起的工件尺寸变化量确定。调整妥当后，将旋钮13推入，手轮11上的销钉12插入它后端面上的销孔中，使刻度盘9和手轮11连成一整体。

由于在旋钮后端面上沿周向均布21个销孔，而手轮11每转1周的横向进给量为2 mm（粗进给）或0.5 mm（细进给），因此，旋钮13每转过1个孔距时，可补偿砂轮架5的横向位移量。

粗进给时，有

细进给时，有

（4）快速进退。砂轮架5的定距离快速进退运动由液压缸1实现［见图3-12（a）］。当液压缸的活塞在油压作用下左右移动时，通过滚动轴承座带动丝杠16轴向移动（此时丝杠的右端在齿轮z88的内花键孔中滑动），再由半螺母15带动砂轮架5实现快进或快退。快进终点位置的准确定位由刚度定位螺钉6保证。为了提高砂轮架5的重复定位精度，液压缸1设有缓冲装置，以减小定位时的冲击和防止发生振动。

丝杠16和半螺母15之间的间隙，既影响进给量精度，也影响重复定位精度，利用闸缸4可消除其影响。机床工作时，闸缸4接通液压油，柱塞3通过挡铁2使砂轮架5受到一个向左的作用力F，此力与径向磨削分力同向，与进给力方向相反，使半螺母15和丝杠16始终紧靠在螺纹的一侧，因而螺纹间隙便不会影响进给量和定位精度。