數(shù)控精密平面磨床進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說(shuō)明書(shū)】
數(shù)控精密平面磨床進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說(shuō)明書(shū)】,含CAD圖紙、說(shuō)明書(shū),數(shù)控,精密,平面磨床,進(jìn)給,系統(tǒng),設(shè)計(jì),cad,圖紙,說(shuō)明書(shū),仿單
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
題 目：精 密 磨 床 設(shè) 計(jì)—工作臺(tái)縱向進(jìn)給設(shè)計(jì)
專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制作及其自動(dòng)化
學(xué) 號(hào)：
姓 名：
指導(dǎo)教師：
完成日期：
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
題 目
精密磨床—工作臺(tái)縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)
姓 名
專(zhuān) 業(yè)
指導(dǎo)教師
填寫(xiě)時(shí)間
年 3 月
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告
學(xué)生姓名
專(zhuān) 業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
指導(dǎo)教師
所在系
機(jī)械工程系
課題來(lái)源
橫向課題
課題性質(zhì)
應(yīng)用設(shè)計(jì)
課題名稱(chēng)
精密磨床—工作臺(tái)縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)
一、選題的依據(jù)、課題的意義及國(guó)內(nèi)外基本研究情況
課題的目的、意義：
金屬切削機(jī)床的技術(shù)性能直接影響機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量及其制造的經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而決定著國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)， 通過(guò)設(shè)計(jì)掌握機(jī) 械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際 問(wèn)題的能力，使學(xué)生成功的走向工作崗位。通過(guò)本次設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)普通 機(jī)床組成、控制、結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)、設(shè)計(jì)加以了解；通過(guò)機(jī)床設(shè)計(jì)掌握普通 機(jī)床設(shè)計(jì)的基本方法,并且對(duì)專(zhuān)用機(jī)床的設(shè)計(jì)作進(jìn)一步了解；通過(guò)機(jī) 床設(shè)計(jì)培養(yǎng)和鍛煉自身的工程素質(zhì)和工程實(shí)踐能力。
國(guó)內(nèi)外基本研究情況
精密磨床在工業(yè)發(fā)展過(guò)程中應(yīng)用相當(dāng)廣泛，成為當(dāng)今機(jī)械行業(yè)中不可缺少的加工機(jī)器。在國(guó)外，磨床技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到相當(dāng)高的一個(gè)水平，磨削精度越來(lái)越高已經(jīng)基本能夠達(dá)到所需精度。國(guó)內(nèi)磨床發(fā)展程度稍稍低于德美等國(guó)。一些精度較低的磨床機(jī)械依然存在于各加工車(chē)間，隨著科技的發(fā)展，國(guó)內(nèi)的磨床制造業(yè)還有很大的提升空間。
二、研究?jī)?nèi)容，完成課題的方案和主要措施
研究?jī)?nèi)容：
精密磨床的組成結(jié)構(gòu)，運(yùn)行方式。
當(dāng)前磨床的發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用范圍以及磨床的主流應(yīng)用技術(shù)。
加工工件時(shí)的精度，和提高磨床精度的方法。
磨床設(shè)計(jì)方案和實(shí)用性。
預(yù)計(jì)達(dá)到的目標(biāo)：
了解磨床結(jié)構(gòu)，掌握磨床操作方法。能夠自主設(shè)計(jì)磨床。
課題的方案和主要措施：
（一）產(chǎn)品規(guī)劃階段
1、調(diào)查研究
2、預(yù)測(cè)
3、可行性分析
4、編制設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
(二) 方案設(shè)計(jì)階段
1、對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)的抽象
2、建立功能結(jié)構(gòu)
3、尋求原理與求解方法
4、設(shè)計(jì)方案的形成
（三）技術(shù)設(shè)計(jì)階段
1、確定結(jié)構(gòu)原理方案
2、總體設(shè)計(jì)
3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（四）工藝設(shè)計(jì)階段
1、零件圖設(shè)計(jì)
2、完善裝配圖
3 編寫(xiě)技術(shù)文檔
三、工作進(jìn)度
工作進(jìn)度：
序號(hào)
各階段完成內(nèi)容
完成時(shí)間
1.
了解磨床結(jié)構(gòu)，查閱資料。
3月中
2.
撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告，擬定設(shè)計(jì)方案 。
3月末
3.
開(kāi)始著手設(shè)計(jì)精密磨床，對(duì)各部件初步設(shè)計(jì)。
4月初
4.
整合設(shè)計(jì)內(nèi)容，大致完成磨床總體設(shè)計(jì)。
4月中
5.
設(shè)計(jì)檢查優(yōu)化
4月中
6.
CAD畫(huà)圖，完成說(shuō)明書(shū)
五月中
7.
準(zhǔn)備進(jìn)行答辯。
五月末
四、主要參考文獻(xiàn)（按作者、文章名、刊物名、刊期及頁(yè)碼列出）
[1]? 蘭雄侯，王繼先，高航磨削溫度理論研的現(xiàn)狀與進(jìn)展[A]，沈陽(yáng)：東北 大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院.
[2]? 徐鴻鈞，磨削溫度的測(cè)量技術(shù)磨料磨具與磨削，1986.
[3]? 王霖、秦勇等，磨削溫度場(chǎng)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，濟(jì)南：山東大學(xué)， 2001.
[4]? 徐鴻鈞，高航，磨削溫度的測(cè)量技術(shù)，徐鴻鈞，高航，沈陽(yáng)：東北大學(xué) 機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院.
[5]? 田志勛，徐明信，崔云惠，隋金福.熱電現(xiàn)象與熱電偶理論，金屬熱處 理，1994 年第 6 期.
[6]? 錢(qián)立宗，熱電偶及應(yīng)用[J]，安慶師院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，1995 年 8 月.
[7]? 袁希光，傳感器技術(shù)手冊(cè).國(guó)防工業(yè)出版社，1986 年 12 月.
[8]? 王西彬，任敬心，磨削溫度及熱電偶測(cè)量的動(dòng)態(tài)分析[J]，中國(guó)機(jī)械工程， 1997 年第 8 卷第 6 期.
[9]? 崔亦飛，曹云乾，簡(jiǎn)易熱電偶制作原理與標(biāo)定[J]，儀器儀表學(xué)報(bào)，1994 年 5 月第 15 卷第? 2 期.
[10 ]? 陳守仁主編，工 程檢測(cè)技術(shù)（ 下冊(cè)），北 京：中 央電視大學(xué)出版社，?1984.
[11]? 任敬心，華定安，磨削原理，西安：西北工業(yè)大學(xué)，2000.
指導(dǎo)教師
意 見(jiàn)
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日
系意見(jiàn)
系主任簽名：
年 月 日
院意見(jiàn)
教學(xué)院長(zhǎng)簽名：
年 月 日
目 錄
1 緒論 …………………………………………………………………………………3
1.1課題研究背景及目的……………………………………………………………3
1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r…………………………………………………………………4
1.3 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)與論文組成………………………………………………………5
2 精密平面磨床總體設(shè)計(jì) …………………………………………………………… 9
2.1磨床簡(jiǎn)介 ………………………………………………………………………… 9
2.2磨床技術(shù)規(guī)格……………………………………………………………………… 9
2.3主要結(jié)構(gòu)及說(shuō)明………………………………………………………………… 11
2.4磨床總體傳動(dòng)設(shè)計(jì)……………………………………………………………… 12
2.5 磨床總體布局設(shè)計(jì)……………………………………………………………… 12
3 理論計(jì)算……………………………………………………………………………… 14
3.1功率計(jì)算……………………………………………………………………………14
3.2電動(dòng)機(jī)選用…………………………………………………………………………16
3.3滾珠絲桿副選用與校核……………………………………………………………16
3.4錐齒輪尺寸計(jì)算……………………………………………………………………20
4 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………… 22
4.1傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)………………………………………………………………………22
4.2導(dǎo)軌設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………25
4.3機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………26
5 機(jī)床設(shè)計(jì)方案的改進(jìn)………………………………………………………………… 28
結(jié)論…………………………………………………………………………………………29
致謝…………………………………………………………………………………………30
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………31
附錄…………………………………………………………………………………………32
精密磨床——工作臺(tái)設(shè)計(jì)
摘要
本文對(duì)所設(shè)計(jì)的磨床作了詳盡的論述，分別從精密數(shù)控平面磨床的總體布局、橫向進(jìn)給、縱向進(jìn)給和硬件電路設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面進(jìn)行了闡述。
緒論：介紹該課題研究背景和國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r，以及此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)。
數(shù)控平面磨床總體設(shè)計(jì)：簡(jiǎn)單介紹了此次設(shè)計(jì)的數(shù)控平面磨床，給出該數(shù)控平面磨床的技術(shù)規(guī)格和主要結(jié)構(gòu)及說(shuō)明，并說(shuō)明了磨床的總體傳動(dòng)設(shè)計(jì)和總體布局設(shè)計(jì)。
理論計(jì)算：包括機(jī)床功率的計(jì)算，電動(dòng)機(jī)選用，滾珠絲桿副選用與校核以及錐齒輪尺寸計(jì)算。
方案設(shè)計(jì)：詳細(xì)說(shuō)明了精密數(shù)控平面磨床的傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)和導(dǎo)軌設(shè)計(jì)的要點(diǎn)和要求，并提出縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)和橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。
硬件電路設(shè)計(jì)：詳細(xì)說(shuō)明了硬件的選用和電路的連接。
最后，針對(duì)本設(shè)計(jì)中不夠完美的地方的改進(jìn)想法，以及對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的總結(jié)和對(duì)我國(guó)超精密發(fā)展方向進(jìn)行了展望。
關(guān)鍵詞：平面磨床，數(shù)控，縱向進(jìn)給，橫向進(jìn)給
Precise Numerical Control Plane Grinding Machine
Author:Memg Dan
Tutor:Deng Zhaohui
Abstract
This paper makes a thorough exposition of the designed grinding machine from the aspects of its overall design,horizontal and portrait give and hardware circuit design.The following is a brief introduction of the composition of this paper.
INTRODUCTION: It introduces the background of this subject research ,the development in this field internal and international, and the assignment of this graduation project.
THE OVERALL DESIGN OF THE NUMERICAL CONTROL PLANE GRINDING MACHINE: It gives a brief introduction to the design of the numerical control plane grinding machine, and provides its technical specification , main structure and explanation of the numerical control plane grinding machine , and show the design of the overall transmission of the grinding machine and the design of the overall arrangement.
THE THEORETIC CALCULATION: It introduces the calculation of the power of lathe , the selection of the motor, the selection and check of the ball pole and the theoretic calculation of the size of the cone gear wheel.
CONCEPTUAL DESIGN: It introduces the main points and requirements of the design of the drive parts, and puts forward the design of the horizontal and portrait give parts.
THE DESIGN OF HARDWARE CIRCUIT: The election of the hardware and the connection of circuit are explained at length.
In view of the flaws of the design, it puts forward some measures to make impovement. Besides, a conclusion of this graduation project and prospect of the development of precise machine are given in this part.
Keyword: plane grinding machine , numerical control, portrait give, horizontal give
目 錄
1 緒論 …………………………………………………………………………………3
1.1課題研究背景及目的……………………………………………………………3
1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r…………………………………………………………………4
1.3 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)與論文組成………………………………………………………5
2 精密平面磨床總體設(shè)計(jì) …………………………………………………………… 9
2.1磨床簡(jiǎn)介 ………………………………………………………………………… 9
2.2磨床技術(shù)規(guī)格……………………………………………………………………… 9
2.3主要結(jié)構(gòu)及說(shuō)明………………………………………………………………… 11
2.4磨床總體傳動(dòng)設(shè)計(jì)……………………………………………………………… 12
2.5 磨床總體布局設(shè)計(jì)……………………………………………………………… 12
3 理論計(jì)算……………………………………………………………………………… 14
3.1功率計(jì)算……………………………………………………………………………14
3.2電動(dòng)機(jī)選用…………………………………………………………………………16
3.3滾珠絲桿副選用與校核……………………………………………………………16
3.4錐齒輪尺寸計(jì)算……………………………………………………………………20
4 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………… 22
4.1傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)………………………………………………………………………22
4.2導(dǎo)軌設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………25
4.3機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………26
5 機(jī)床設(shè)計(jì)方案的改進(jìn)………………………………………………………………… 28
結(jié)論…………………………………………………………………………………………29
致謝…………………………………………………………………………………………30
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………31
附錄…………………………………………………………………………………………32
精密磨床——工作臺(tái)設(shè)計(jì)
摘要
本文對(duì)所設(shè)計(jì)的磨床作了詳盡的論述，分別從精密數(shù)控平面磨床的總體布局、橫向進(jìn)給、縱向進(jìn)給和硬件電路設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面進(jìn)行了闡述。
緒論：介紹該課題研究背景和國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r，以及此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)。
數(shù)控平面磨床總體設(shè)計(jì)：簡(jiǎn)單介紹了此次設(shè)計(jì)的數(shù)控平面磨床，給出該數(shù)控平面磨床的技術(shù)規(guī)格和主要結(jié)構(gòu)及說(shuō)明，并說(shuō)明了磨床的總體傳動(dòng)設(shè)計(jì)和總體布局設(shè)計(jì)。
理論計(jì)算：包括機(jī)床功率的計(jì)算，電動(dòng)機(jī)選用，滾珠絲桿副選用與校核以及錐齒輪尺寸計(jì)算。
方案設(shè)計(jì)：詳細(xì)說(shuō)明了精密數(shù)控平面磨床的傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)和導(dǎo)軌設(shè)計(jì)的要點(diǎn)和要求，并提出縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)和橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。
硬件電路設(shè)計(jì)：詳細(xì)說(shuō)明了硬件的選用和電路的連接。
最后，針對(duì)本設(shè)計(jì)中不夠完美的地方的改進(jìn)想法，以及對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的總結(jié)和對(duì)我國(guó)超精密發(fā)展方向進(jìn)行了展望。
關(guān)鍵詞：平面磨床，數(shù)控，縱向進(jìn)給，橫向進(jìn)給
Precise Numerical Control Plane Grinding Machine
Author:Memg Dan
Tutor:Deng Zhaohui
Abstract
This paper makes a thorough exposition of the designed grinding machine from the aspects of its overall design,horizontal and portrait give and hardware circuit design.The following is a brief introduction of the composition of this paper.
INTRODUCTION: It introduces the background of this subject research ,the development in this field internal and international, and the assignment of this graduation project.
THE OVERALL DESIGN OF THE NUMERICAL CONTROL PLANE GRINDING MACHINE: It gives a brief introduction to the design of the numerical control plane grinding machine, and provides its technical specification , main structure and explanation of the numerical control plane grinding machine , and show the design of the overall transmission of the grinding machine and the design of the overall arrangement.
THE THEORETIC CALCULATION: It introduces the calculation of the power of lathe , the selection of the motor, the selection and check of the ball pole and the theoretic calculation of the size of the cone gear wheel.
CONCEPTUAL DESIGN: It introduces the main points and requirements of the design of the drive parts, and puts forward the design of the horizontal and portrait give parts.
THE DESIGN OF HARDWARE CIRCUIT: The election of the hardware and the connection of circuit are explained at length.
In view of the flaws of the design, it puts forward some measures to make impovement. Besides, a conclusion of this graduation project and prospect of the development of precise machine are given in this part.
Keyword: plane grinding machine , numerical control, portrait give, horizontal give
第1章 緒論
1.1 課題研究背景及目的
1.1.1 課題研究背景
隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)所需求的多品種、多功能、高精度、高品質(zhì)、高度自動(dòng)化的技術(shù)裝備的開(kāi)發(fā)和制造，促進(jìn)了先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展。同時(shí)，隨著社會(huì)進(jìn)步，人們對(duì)加工精度的要求越來(lái)越高，對(duì)精密和超精密加工的需求也日益增多，精密加工廣泛的應(yīng)用于制造生產(chǎn)中，對(duì)機(jī)床精度的要求也進(jìn)一步提高。磨削是一種重要的精密和超精密加工方法，因此磨削的應(yīng)用也愈加廣泛。磨削加工技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)中的重要領(lǐng)域，是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中實(shí)現(xiàn)精密加工、超精密加工最有效、應(yīng)用最廣的基本工藝技術(shù)。
精密、超精密加工技術(shù)市場(chǎng)是國(guó)家尖端技術(shù)集中的市場(chǎng)，它既是高代價(jià)、高投入的工藝技術(shù)，又是高增值、高回報(bào)的工藝技術(shù)，世界工業(yè)先進(jìn)國(guó)家都把它放在國(guó)家技術(shù)和經(jīng)濟(jì)振興的重要位置[1]。
當(dāng)今，在光學(xué)和電子零件加工中，都力圖提高精度和集成度，不僅是零件加工，而且對(duì)作為精密模具、機(jī)械零件、測(cè)試儀器零件最終加工工序的磨削加工也提出了超精密化的要求。此外，隨著新材料的開(kāi)發(fā)，陶瓷等作為結(jié)構(gòu)零件材料在某些特殊場(chǎng)合已經(jīng)得到了應(yīng)用，這些新材料均屬于難切削材料，其結(jié)果不僅提高了磨削的比重，而且還促進(jìn)了磨床、磨削加工方式和工藝以及其它相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。
隨著以工程陶瓷為主體的非金屬材料逐漸成為工程技術(shù)重要材料，各國(guó)還開(kāi)發(fā)了適應(yīng)加工這類(lèi)工程陶瓷的超精密平面磨床。陶瓷材料的特點(diǎn)是硬而脆，其硬度是碳鋼的1O至20倍，而斷裂韌性?xún)H為碳鋼的幾十分之一。陶瓷材科的性能對(duì)粗糙度、破損度、平面度等平面參數(shù)十分敏感。陶瓷材料的磨削機(jī)理與金屬材料不同，主要有三個(gè)特點(diǎn)：砂輪損耗大，磨削比低3磨削力大，磨削效率低3由于磨削條件不同，會(huì)使加工零件的強(qiáng)度發(fā)生變化。
根據(jù)以上這些特點(diǎn)，各國(guó)都致力開(kāi)發(fā)了適合進(jìn)行納米磨削的超精密平面磨床，并且進(jìn)行了脆性材料的可延性磨削技術(shù)的研究。
隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，高效是各個(gè)生產(chǎn)商不斷追求的目標(biāo)，數(shù)控技術(shù)得到推崇。
當(dāng)今，磨削加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是向著采用超硬磨料磨具，發(fā)展高速、高效、高精度磨削新工藝，裝備CNC數(shù)控磨床的方向發(fā)展。
1.1.2 課題研究目的
本次設(shè)計(jì)目的是設(shè)計(jì)一臺(tái)精密數(shù)控平面磨床，精度等級(jí)為1，用砂輪周邊磨削平面，也可以磨削臺(tái)階平面。能用于機(jī)械制造業(yè)及工具模具制造業(yè)，能加工各種難加工材料(如陶瓷材料)。
1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r
超精密加工技術(shù)是以高精度為目標(biāo)的技術(shù)，它具有單項(xiàng)技術(shù)的極限、常規(guī)技術(shù)的突破、新技術(shù)綜合三個(gè)方面永無(wú)止境的追求的特點(diǎn)。
實(shí)現(xiàn)超精密加工的主要條件應(yīng)包括以下諸方面的高新技術(shù)：超精密加工機(jī)床與裝、夾具；超精密刀具和磨料，刀具刃磨技術(shù)；超精密加工工藝；超精密加工環(huán)境控制（包括恒溫、隔振、潔凈控制等）；超精密加工的測(cè)控技術(shù)等。毫無(wú)疑問(wèn)，超精密加工機(jī)床技術(shù)是最關(guān)鍵的技術(shù)，它直接代表了國(guó)家制造業(yè)的水平 [1]。
大學(xué)和研究所保持著對(duì)超精密機(jī)床研究的持續(xù)熱情，對(duì)高技術(shù)進(jìn)行超前研究，并使得研究型超精密試驗(yàn)機(jī)床盡可能采用高技術(shù)作產(chǎn)業(yè)的先導(dǎo)，對(duì)超精密機(jī)床產(chǎn)業(yè)化和商品化起著推動(dòng)作用。
美國(guó)LLNL實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)了一系列超精密試驗(yàn)研究型機(jī)床，1984年研制成功的大型光學(xué)金剛石車(chē)床LODTM是至今為止精度最高的大型超精密機(jī)床 [2]。該機(jī)床可加工直徑為2.1m質(zhì)量4.5t的工件。采用高壓液體靜壓導(dǎo)軌在1.07m×1.12m范圍內(nèi)直線(xiàn)度誤差小于0.025（在每個(gè)溜板上裝有標(biāo)準(zhǔn)平尺，通過(guò)測(cè)量和修正來(lái)達(dá)到）。位移誤差不超過(guò)0.013（用氦屏蔽光路的激光干涉儀來(lái)測(cè)量和反饋控制達(dá)到）。主軸溜板運(yùn)動(dòng)偏擺小于0.001’’ (通過(guò)兩路激光干涉儀測(cè)量,壓電陶瓷修正來(lái)實(shí)現(xiàn)).激光測(cè)量系統(tǒng)有單獨(dú)的花崗巖支架系統(tǒng),不與機(jī)床聯(lián)結(jié),油噴淋冷卻系統(tǒng)可將油溫控制在200.0025 .采用摩擦驅(qū)動(dòng),推力可達(dá)1360N，運(yùn)動(dòng)分辨率達(dá)0.005。
在商品化實(shí)用超精密機(jī)床方面，世界上最負(fù)盛名的是英國(guó)的Tayler/Hobson-Pneumo公司。該公司生產(chǎn)Optoform,Microform和Nanoform三個(gè)系列的超精密機(jī)床。典型產(chǎn)品Nanoform250車(chē)床采用空氣靜壓主軸，其徑向、軸向剛度分別為88MN/m和62MN/m，徑向和軸向精度0.05，采用液體靜壓搗鬼，水平和垂直線(xiàn)度分別為0.2 /250mm和0.5 /250mm，定位精度為0.3 /250mm，數(shù)控系統(tǒng)采用Nanopath，分辨率為0.001。測(cè)量系統(tǒng)采用光柵遲或激光干涉儀，分辨率分別為8.6nm和1.25nm。加工型面精度達(dá)0.2，表面粗糙度優(yōu)于0.01。
美國(guó)洛切斯特大學(xué)光學(xué)中心（COM）[3]開(kāi)發(fā)了POTICAM系列的超精密光學(xué)加工機(jī)床；OPTICAM超精機(jī)床系列設(shè)備包括：OPTICAM/SM平面拋光機(jī)床，OPTICAM/AM非球面加工機(jī)床和OPTICAM/PM棱鏡加工機(jī)床。2000年開(kāi)始進(jìn)行“保形光學(xué)制造技術(shù)”的研究，開(kāi)發(fā)了Nanotech 150AG非球加工機(jī)床；Q22磁流變加工機(jī)床等。
英國(guó)的Granfield 大學(xué)的精密工程研究所研究的OAGM2500 六軸CNC 超精密磨床[4]、Nanocenter250、600非球面光學(xué)零件車(chē)窗和大型超精密金剛石鏡面磨床，是超精密機(jī)床研究的先鋒。
1．超精密磨削及磨粒加工工藝技術(shù)
當(dāng)前精密磨削是指被加工零件的加工精度達(dá)1~0.1，表面粗糙度為0.2~0.01的加工技術(shù)。超精密磨削的加工精度小于0.1，表面粗糙度，磨床定位精度的分辨率和重復(fù)精度小于0.01?，F(xiàn)在超精密磨削正從微米、亞微米（1~0.1）的加工向納米級(jí)加工發(fā)展。用磨具進(jìn)行磨削和用磨粒進(jìn)行研磨和拋光是實(shí)現(xiàn)精密及超精密加工的主要途徑。用于超精密鏡面磨削的樹(shù)脂結(jié)合劑金剛石砂輪的磨料平均粒徑可小至4，使用20nm的超微細(xì)磨粒的磨片，所磨削加工的集成電路板的溝槽邊沿沒(méi)有崩角現(xiàn)象；用鑄鐵結(jié)合劑粒度為的、金剛石砂輪精磨SiC鏡面，表面粗糙度可達(dá)2~5nm。日本還用激光在研磨過(guò)的人造金剛石上切割出大量等高性一致的微小切削刃，對(duì)硬脆材料進(jìn)行精密加工，效果很好。對(duì)極細(xì)粒度的模具而言，砂輪鋒銳性的保持是一個(gè)大問(wèn)題。金屬基微細(xì)超硬磨料砂輪在線(xiàn)電解修整（ELID）技術(shù)，很好地解決了這一問(wèn)題。用6000~8000目粒度的鋼結(jié)合劑金剛石砂輪和ELID技術(shù)精磨硅片，去除率為，平面度為[5]。
2．超精密機(jī)床軸系的研究與發(fā)展
氣浮主軸的最大優(yōu)點(diǎn)是回轉(zhuǎn)精度高。由于氣浮誤差均化效應(yīng)，通常主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)精度比主軸加工的圓度精度要高出3~5倍。主軸和電機(jī)采用一體化結(jié)構(gòu)直接驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)與株洲的動(dòng)平衡問(wèn)題，電動(dòng)機(jī)電磁振動(dòng)消除、電動(dòng)機(jī)熱消除、主軸熱伸長(zhǎng)補(bǔ)償以及新型氣浮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造等都是一直在研究改善的問(wèn)題。為了提高主軸的徑向和軸向剛度，采用半球型氣浮主軸如德國(guó)Kugler公司EK系列氣浮軸承。為了進(jìn)一步提高回轉(zhuǎn)精度和剛度，近年來(lái)很多人研究控制節(jié)流量反饋方法來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的主動(dòng)控制。
最近，用電磁技術(shù)和氣浮結(jié)合的控制方法也在研究之中。但電磁技術(shù)的缺點(diǎn)很多，如熱效應(yīng)嚴(yán)重等，還不能達(dá)到很高精度。日本學(xué)者[6]研究了一種用永磁體加壓電陶瓷微位移驅(qū)動(dòng)和電容傳感器位置測(cè)量的方法來(lái)改善氣浮主軸的精度。主動(dòng)控制增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度和降低了可靠性，目前尚不到使用的程度。但使用永磁體增加止推氣墊的剛度的成功實(shí)例并不少見(jiàn)，這種氣磁軸承和加開(kāi)真空負(fù)壓槽的真空吸附加強(qiáng)型氣浮軸承相似。這種綜合軸承在一定程度上可改善氣浮軸承的動(dòng)態(tài)特性，如增大阻尼。
3．超精密驅(qū)動(dòng)技術(shù)的新進(jìn)展
為了獲得高的運(yùn)動(dòng)精度和運(yùn)動(dòng)分辨率，超精密導(dǎo)軌直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)的要求很高，既要求有平穩(wěn)的超低速運(yùn)動(dòng)特性，又要又大的調(diào)速范圍，好的電磁兼容性。美國(guó)Parker Hannifin公司的DM和DR系列直接驅(qū)動(dòng)伺服執(zhí)行器，輸出力矩大，位置控制分辨率高達(dá)1/640 000。主軸驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)可以采用印刷板電動(dòng)機(jī)，它的慣性小，發(fā)熱量小。
精密滾珠絲桿式超精機(jī)床目前采用的驅(qū)動(dòng)方法，但絲桿的安裝誤差、伺桿本身的彎曲、滾珠的跳動(dòng)及制造上的誤差，螺母的預(yù)緊程度等都會(huì)給導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)精度帶來(lái)影響。通常超精密傳動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)有特殊設(shè)計(jì)，例如絲桿螺母與氣浮平臺(tái)的聯(lián)結(jié)器應(yīng)保證軸向和滾轉(zhuǎn)剛度高，而水平、垂直、俯仰和偏轉(zhuǎn)四自由度為無(wú)約束的機(jī)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)預(yù)絲桿的聯(lián)結(jié)器也應(yīng)采用純扭矩?zé)o反轉(zhuǎn)間隙的聯(lián)軸器。
氣浮絲桿和磁浮絲桿可進(jìn)一步減小滾珠絲桿的跳動(dòng)誤差和因摩擦和反向間隙引入控制系統(tǒng)的非線(xiàn)性環(huán)節(jié)。俄羅斯研制的氣浮/磁浮絲桿[7][8]其電磁絲桿的傳動(dòng)主要指標(biāo)如下：絲桿直徑62mm，螺距和螺紋齒高4mm，絲扣寬度1mm，間隙=0.1mm，承載能力和靜剛度分別為700N和75MN/m和氣浮平臺(tái)聯(lián)合使用時(shí)驅(qū)動(dòng)裝置的分辨率為0.01。Fanuc公司的超精密車(chē)、銑床R0B0nano Ui就采用了面節(jié)流式空氣靜壓絲桿螺母副。
超精密加工的意義重大，我國(guó)超精密加工技術(shù)的發(fā)展要趕超世界先進(jìn)水平，就應(yīng)優(yōu)先考慮適度、穩(wěn)定高精度的戰(zhàn)略。最求高精度從理論上是無(wú)窮盡的，但根據(jù)我國(guó)國(guó)情，選擇適當(dāng)?shù)耐度?精度比，追求適度、穩(wěn)定高精度，依靠自己的力量開(kāi)發(fā)廉價(jià)化的超精加工技術(shù)。
1.3 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)與論文組成
1.3.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)
1．設(shè)計(jì)一臺(tái)精密數(shù)控平面磨床，用砂輪周邊磨削平面，也可以磨削臺(tái)階平面。能用于機(jī)械制造業(yè)及工具模具制造行業(yè)，能加工各種難加工材料；
2．確定磨床的總體方案
3．工作臺(tái)縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，伺服電機(jī)和滾珠絲桿副設(shè)計(jì)計(jì)算，繪制縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖；繪制相關(guān)零件圖；
4．工作臺(tái)橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖；
5．翻譯指定的英文專(zhuān)業(yè)文獻(xiàn)；
6．撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（說(shuō)明書(shū)）。
1.3.2 論文組成
論文由以下幾章組成
1．緒論：介紹課題研究背景和國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r，以及此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)。
2．精密平面磨床總體設(shè)計(jì)：簡(jiǎn)單介紹此次設(shè)計(jì)的精密平面磨床，給出所要設(shè)計(jì)的精密平面磨床的技術(shù)規(guī)格和主要結(jié)構(gòu)及說(shuō)明，并說(shuō)明了磨床的總體傳動(dòng)設(shè)計(jì)和總體布局設(shè)計(jì)。
3．理論計(jì)算：包括機(jī)床功率的計(jì)算，電動(dòng)機(jī)選用，滾珠絲桿副選用與校核以及錐齒輪尺寸計(jì)算。
4．方案設(shè)計(jì)：詳細(xì)說(shuō)明了精密數(shù)控平面磨床的傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)和導(dǎo)軌設(shè)計(jì)的要點(diǎn)及要求，并提出縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)和橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。
5．機(jī)床改進(jìn)：針對(duì)本設(shè)計(jì)中不夠完美的地方的改進(jìn)想法。
6．結(jié)論：包括這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的總結(jié)，和對(duì)精密數(shù)控平面磨床的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。
7．致謝
8．參考文獻(xiàn)
第2章 精密平面磨床總體設(shè)計(jì)
2.1 磨床簡(jiǎn)介
本次設(shè)計(jì)是一臺(tái)精密數(shù)控平面磨床，它除了可以磨削平面外，還可以磨削臺(tái)階平面，不僅適用于機(jī)械加工行業(yè)亦適用于模具行業(yè)。它采用機(jī)電一體化設(shè)計(jì)原理，通過(guò)采用CBN砂輪，滾珠絲桿副，數(shù)控系統(tǒng)等措施保證加工精度。
該精密數(shù)控平面磨床主要包括磨頭及垂直進(jìn)給系統(tǒng)、工作臺(tái)縱向及橫向驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、床身及防護(hù)罩裝置、冷卻及潤(rùn)滑系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)五大部分。該機(jī)床的磨頭為普通平面磨床磨頭，垂直進(jìn)給的高精度由絲桿副和數(shù)控系統(tǒng)來(lái)保證。該機(jī)床的橫向驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)采用滾珠絲桿加交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，提高加工精度?？v向進(jìn)給導(dǎo)軌鑲裝塑料，以降低摩擦系數(shù)，提高耐磨性和抗撕傷能力，并防止低速時(shí)出現(xiàn)爬行。該機(jī)床的冷卻系統(tǒng)包括磨削液冷卻、強(qiáng)制過(guò)濾等裝置。為減少磨削液對(duì)砂輪制功功率的損耗，冷卻壓力為2Mpa。
機(jī)床的總體布局分為十字拖板型，拖板上下縱橫導(dǎo)軌均為雙V型滑動(dòng)導(dǎo)軌，工件摩削平面的形成由工作臺(tái)的縱向運(yùn)動(dòng)和拖板的橫向運(yùn)動(dòng)而成，磨頭僅做垂直上下運(yùn)動(dòng)。
工作臺(tái)縱向運(yùn)動(dòng)由伺服電機(jī)帶動(dòng)，拖板橫向運(yùn)動(dòng)也有伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。通過(guò)一對(duì)減速齒輪傳動(dòng)，滾珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)而使拖板橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，磨頭垂直導(dǎo)軌為立柱前后導(dǎo)軌形式的貼型滑動(dòng)導(dǎo)軌，磨頭主軸系統(tǒng)為前后各為雙聯(lián)成堆高精度滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)。主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)柔性連軸器使主軸運(yùn)轉(zhuǎn)，磨頭的垂直運(yùn)動(dòng)是由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸桿、渦輪傳動(dòng)與其向嚙合的螺旋齒輪，轉(zhuǎn)動(dòng)與螺旋齒輪剛性連接的絲桿副的螺母而使與絲桿固定聯(lián)結(jié)的磨頭做垂直運(yùn)動(dòng)。
本級(jí)床為高精密數(shù)控機(jī)床，幾何精度、工作精度很高，性能可靠性穩(wěn)定，垂直進(jìn)給、橫向進(jìn)給、縱向進(jìn)給具有數(shù)控系統(tǒng)，進(jìn)給靈敏度、準(zhǔn)確度高，磨削自動(dòng)化程度高，當(dāng)每次自動(dòng)磨削循環(huán)結(jié)束，工作臺(tái)始終停止在縱向運(yùn)動(dòng)的右端
2.2 磨床技術(shù)規(guī)格
1．工作臺(tái)面尺寸 200×630mm
2．加工范圍：
最大磨削尺寸（寬×長(zhǎng)×高） 200×630×380mm
最大工件載重量（包括電磁吸盤(pán)） 130KG
3．工作臺(tái)：
最大縱向行程 750mm
最大橫向行程 220mm
T型槽數(shù)和槽寬 4×14mm
4．工作臺(tái)縱向運(yùn)動(dòng)：
進(jìn)給速度 0.3~25m/min
手動(dòng)進(jìn)給手輪每轉(zhuǎn) 180mm
5．拖板橫向運(yùn)動(dòng)：
連續(xù)進(jìn)給 0.2~1m/min
手動(dòng)機(jī)給手輪每轉(zhuǎn) 5mm
手輪每格 0.02mm
微進(jìn)給手輪每大格 0.005mm
6．磨頭垂直運(yùn)動(dòng)：
砂輪主軸中心線(xiàn)至工作臺(tái)面之距 160~480mm
砂輪轉(zhuǎn)速 3000r/min
磨頭垂直快速升降速度 400mm/min。
磨頭垂直自動(dòng)進(jìn)給量 0.001~0.02mm
最小進(jìn)給量 0.0001mm
手動(dòng)進(jìn)給旋鈕每轉(zhuǎn)（×1/×10/×100） 0.01/0.1/1mm
旋鈕刻度（×1/×10/×100） 0.0001/0.001/0.01mm
快速進(jìn)給 400mm/min
7．砂輪尺寸：
外徑 200mm
寬度 25mm
孔 32mm
8．占地空間：
長(zhǎng) 2405mm
寬 1593mm
高 1786mm
機(jī)床重量 2000kg
2.3 主要結(jié)構(gòu)及說(shuō)明
2.3.1 磨頭
磨頭主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，由主軸電機(jī)通過(guò)柔性聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)具有前后支承均為成對(duì)高精密滾動(dòng)向心推力球軸承而使砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.3.2 垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)
由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸桿，傳動(dòng)與其相嚙合的螺旋齒輪，轉(zhuǎn)動(dòng)與螺旋齒輪剛性聯(lián)結(jié)的絲桿副的螺母，移動(dòng)絲桿使與其固定聯(lián)結(jié)的磨頭體垂直運(yùn)動(dòng)。
垂直運(yùn)動(dòng)具有數(shù)控系統(tǒng)基礎(chǔ)，進(jìn)給有自動(dòng)與手動(dòng)。
1．自動(dòng)
⑴快速運(yùn)動(dòng) 按住點(diǎn)動(dòng)式快速上升鍵，磨頭上升，當(dāng)釋放時(shí)磨頭停止上升，按住點(diǎn)動(dòng)式快速下降鍵，磨頭下降，當(dāng)釋放時(shí)，磨頭停止下降，其運(yùn)動(dòng)速度為400mm/min。
⑵點(diǎn)發(fā)進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 點(diǎn)按點(diǎn)發(fā)進(jìn)給鍵，每次進(jìn)給量為0.001/mm。
⑶自動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 在自動(dòng)磨削時(shí)，分粗磨、精磨和無(wú)進(jìn)給磨削，其進(jìn)給量為0.0005~0.02定量分級(jí)任意選擇，且具有預(yù)置和粗磨、精磨和無(wú)進(jìn)給磨削次數(shù)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，當(dāng)無(wú)進(jìn)給磨削次數(shù)結(jié)束，工作臺(tái)固定的在右端停止，在磨削過(guò)程中有數(shù)字顯示。
2．手動(dòng)
手動(dòng)進(jìn)給由手動(dòng)脈沖發(fā)生器控制器進(jìn)給量，根據(jù)需要任意選擇既定的定量分級(jí)的進(jìn)給，其進(jìn)給量為0.0001~0.01/格。根據(jù)預(yù)先選擇的進(jìn)給量和轉(zhuǎn)動(dòng)、手動(dòng)脈沖發(fā)生器就可獲得所選擇的進(jìn)給量。
調(diào)整用手動(dòng)機(jī)構(gòu)，在床身后面，在與伺服電機(jī)相聯(lián)接得蝸桿軸上裝有一直齒齒輪，轉(zhuǎn)動(dòng)相嚙合的另一錐齒輪軸，通過(guò)蝸桿螺旋齒輪副和垂直絲桿副可獲得磨頭上下調(diào)整已動(dòng)，在平時(shí)，錐齒輪對(duì)始終處于非嚙合狀態(tài)的拓開(kāi)位置。
2.3.3 橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)
拖板（或工作臺(tái)）橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可分為手搖進(jìn)給、手動(dòng)微動(dòng)進(jìn)給和自動(dòng)進(jìn)給。
1．手搖進(jìn)給時(shí)應(yīng)將捏手松開(kāi)，使斜齒輪與手輪空轉(zhuǎn)，然后將手輪向前推，使齒型離合器相接合（此時(shí)拉桿以將齒輪副脫開(kāi)）搖動(dòng)手柄，經(jīng)手輪、軸、聯(lián)軸器，轉(zhuǎn)動(dòng)滾珠絲桿，使?jié)L珠螺母移動(dòng)，帶動(dòng)拖板做橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
2．手動(dòng)微動(dòng)進(jìn)給 基本上與手搖進(jìn)給相同，此時(shí)應(yīng)將捏手?jǐn)Q緊，使斜齒輪與手輪結(jié)合在一起，然后使齒型離合器接合，轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿上的捏手，經(jīng)蝸桿、斜齒輪嚙合傳動(dòng)軸，其余傳動(dòng)與上面相同，微動(dòng)把手上的最小刻度值為0.005毫米。
3．自動(dòng)進(jìn)給 自動(dòng)機(jī)給的動(dòng)力為伺服電機(jī)，在它的輸出軸上裝有齒輪，經(jīng)與它嚙合的齒輪而傳動(dòng)軸（此時(shí)應(yīng)將齒型離合器分開(kāi)）經(jīng)聯(lián)軸器使?jié)L珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，滾珠絲母是緊固在拖板上的，因此式拖板做橫向自動(dòng)進(jìn)給，橫向進(jìn)給量：斷續(xù)為0.5~12毫米/次，連續(xù)為0.2~1米/分。
2.3.4 縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)
拖板（或工作臺(tái)）縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可分為手搖進(jìn)給和自動(dòng)進(jìn)給。
1．手搖進(jìn)給時(shí)應(yīng)將捏手松開(kāi)，使斜齒輪與手輪空轉(zhuǎn)，然后將手輪向前推，使圓柱齒輪和托板上的齒條相捏合（此時(shí)拉桿以將齒輪副脫開(kāi)）搖動(dòng)手柄，經(jīng)手輪帶動(dòng)圓柱齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，圓柱齒輪和尺條捏合帶動(dòng)拖板做縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
2．自動(dòng)進(jìn)給 自動(dòng)機(jī)給的動(dòng)力為伺服電機(jī)，在它的輸出軸上裝有齒輪，經(jīng)與它嚙合的齒輪而使?jié)L珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，滾珠絲母是緊固在拖板上的，因此式拖板做縱向自動(dòng)進(jìn)給，縱向進(jìn)給量0.3~25m/min。
2.4 磨床總體傳動(dòng)設(shè)計(jì)
磨床總體傳動(dòng)圖，見(jiàn)圖2.1。（詳見(jiàn)A3[3]號(hào)圖）
2.5 磨床總體布局設(shè)計(jì)
磨床的總體布局圖，見(jiàn)圖2.2。(詳見(jiàn)A3[2]號(hào)圖)
圖2.1 精密數(shù)控平面磨床傳動(dòng)系統(tǒng)圖
圖2.2 精密數(shù)控平面磨床總體布
第3章 理論計(jì)算
3.1 功率計(jì)算
如下圖3.1所示：
圖3.1 磨削力示意圖
——切向磨削力(N)；
吃刀量(mm)；
砂輪線(xiàn)速度（m/s）；
工件縱向進(jìn)給速度（m/min）；
由于本機(jī)床既要求能加工普通鋼材，又要能加工硬脆陶瓷材料；所以計(jì)算切削功率時(shí)分為兩種情況。
（1）當(dāng)磨削普通鋼材時(shí)，平面磨削力的公式為：
＝ [9] （3.1）
由公式（3.1）得：
＝
＝
＝105N
其中 =0.02為磨床加工的最大磨削量；
＝25為磨床工作臺(tái)最大進(jìn)給速度；
由經(jīng)驗(yàn)公式[9]可知：徑向力=1000N
砂輪所受的的軸向力很小，在這里忽略不計(jì)。
縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)所受的垂直力等于砂輪所受的徑向力，由于實(shí)際中角很小，所以縱向機(jī)構(gòu)所受的軸向力約等于砂輪的切向力。
縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)軸向所受的合力為：
[9] (3.2)
由公式（3.2）得：
.加工時(shí)縱向最大進(jìn)給速度V=9.6m/min
縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的切削功率為：
當(dāng)磨削硬脆材料時(shí)，在同樣的工作條件下，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，＝1000N，/=20, =50N,
縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)軸向所受的合力為：
[9] （3.3）
由公式(3.3)可得
縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的切削功率為：
3.2 電動(dòng)機(jī)選用
綜合以上兩種磨削方式，選取磨削功率＝0.11kw。由于機(jī)床設(shè)計(jì)選擇的數(shù)控系統(tǒng)是西門(mén)子SINUMERIK802D型，所以選擇與選擇與西門(mén)子數(shù)控系統(tǒng)相匹配的IKF6伺服電機(jī)。
3.3 滾珠絲桿副選用與校核
1．工作壽命選擇
查表取Th=15000h[9]
2．等效負(fù)荷和等效轉(zhuǎn)速
⑴等效負(fù)荷計(jì)算
導(dǎo)軌摩擦力：
=μW[9] （3.4）
由公式（3.4）可得
=μW
=0.1×5000
=500N
軸向力：1000N
切向力：105N
Fm=500+1000+100=1605N
⑵等效轉(zhuǎn)速計(jì)算
伺服電機(jī)最高轉(zhuǎn)速 =3000r/min
絲桿轉(zhuǎn)速 =3000×=2143r/min
絲桿導(dǎo)程 ，取
絲桿轉(zhuǎn)速 快速移動(dòng) 2143r/min
一般加工 800r/min
精密加工 400r/min
調(diào)整 50r/min
等效轉(zhuǎn)速
3．絲桿選擇
⑴等效軸向動(dòng)負(fù)荷
查表得
[9] （3.5）
由公式（3.5）得
查表選擇插管埋入式雙螺母墊片預(yù)緊滾珠絲桿副，型號(hào)為CMD3212-2.5，=25837N，，，螺母長(zhǎng)度L=151mm，余程為45mm[9]
螺紋長(zhǎng)度
支承跨踞
絲桿全長(zhǎng)
采用F-F式支承，絲桿一般不會(huì)受壓縮力作用，可不校核壓桿穩(wěn)定性。
絲桿彎曲振動(dòng)臨界轉(zhuǎn)速：
[9] （3.6）
查表得
由公式（3.6）得
預(yù)拉伸量：取溫升為；
螺紋伸長(zhǎng)量：
[9] （3.7）
由公式（3.7）得
絲桿全長(zhǎng)伸長(zhǎng)量：
[9] （3.8）
由公式（3.8）得
取預(yù)拉伸量
預(yù)拉伸力：
[9] （3.9）
由公式（3.9）得
4．軸承選擇
采用成對(duì)接觸角推力球軸承為固定端，軸承型號(hào)7304C。其尺寸參數(shù)為：d=20mm，D=52mm，Z=13，=7.144mm。技術(shù)參數(shù)為：C=29200N =28000N
計(jì)算軸承動(dòng)負(fù)荷C：
（3.10）
式中 ——壽命系數(shù)
——轉(zhuǎn)速系數(shù)
[9] （3.11）
由公式（3.11）得
[9] （3.12）
由公式（3.12）得
把、代入，由公式（3.10）得
=24947N
<28000N
滿(mǎn)足強(qiáng)度要求[9]
3.4 錐齒輪尺寸計(jì)算[10]
分錐角°
°
大端分度圓直徑 =30×3=90mm
=52×3=156mm
外錐距 =90/2sin19.983=90.046mm
齒寬系數(shù) =1/3
齒寬 b==(1/3)×90.046=30mm
大端齒頂高 =1×3=3mm =3㎜
大端齒根高 =（1+0.2-0）×3=3.6㎜
=（1+0.2-0）×3=3.6㎜
全齒高 =（2+0.2）×3=6.6㎜
齒根角
齒頂角
頂錐角
根錐角
大端齒頂圓直徑 90+2×3×cos29.983=95.197㎜
156+2×3×cos60.017=159.000㎜
第4章 縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1 傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)
4.1.1進(jìn)給傳動(dòng)系設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求
進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)質(zhì)量直接關(guān)系到機(jī)床的加工性能，故對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)有如下要求：
1．具有足夠的靜剛度和動(dòng)剛度；
2．具有良好的快速響應(yīng)性，做低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)或微量進(jìn)給時(shí)不爬行，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，靈敏度高；
3．抗震性好，不會(huì)因摩擦自振而引起傳動(dòng)件的抖動(dòng)或齒輪傳動(dòng)的沖擊噪音；
4．具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍，保證實(shí)現(xiàn)所要求的進(jìn)給量（進(jìn)給范圍、數(shù)列），以適應(yīng)不同的加工材料，使用不同刀具，滿(mǎn)足不同的零件加工要求，能傳動(dòng)較大的扭矩；
5．進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和定位精度要高；
6．結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工和裝配工藝性好。調(diào)整維修方便，操縱輕便靈活。[11]
7．消除傳動(dòng)間隙，進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)間隙（多指反向間隙）存在于各傳動(dòng)副和各聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)中，直接影響機(jī)床的加工精度。為盡量消除其影響，應(yīng)采用消隙傳動(dòng)件和消隙聯(lián)系結(jié)構(gòu)；
8．速度穩(wěn)定性要好，進(jìn)給部件在低速運(yùn)動(dòng)時(shí)，不產(chǎn)生“爬行”，高速運(yùn)動(dòng)或負(fù)載變化時(shí)不發(fā)生振動(dòng)。[12]
4.1.2 傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)
1．齒傳動(dòng)間隙的消除
傳動(dòng)副為齒輪傳動(dòng)時(shí)，要消除其傳動(dòng)間隙。齒輪傳動(dòng)間隙的消除有剛性調(diào)整法和柔性調(diào)整法兩類(lèi)方法。
⑴剛性調(diào)整法時(shí)調(diào)整后的齒側(cè)間隙不能自動(dòng)補(bǔ)償，如偏心軸套調(diào)整法、變齒厚調(diào)整法、斜齒輪軸向墊片調(diào)整法等。特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)剛度較高。但要求嚴(yán)格控制齒輪的齒厚及齒距公差，否則將影響運(yùn)動(dòng)的靈活性。
⑵柔性調(diào)整法是指調(diào)整后的齒側(cè)間隙可以自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，傳動(dòng)剛度低些，會(huì)影響傳動(dòng)的平穩(wěn)性。主要有雙片直齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法，薄片斜齒輪軸向壓簧調(diào)整法，雙齒輪彈簧調(diào)整法等。
縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)中采用的是錐齒輪對(duì)降速傳動(dòng)，由于縱向運(yùn)動(dòng)精度要求不高，并且受到的軸向力較大，為了使得運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以采用傳動(dòng)剛度高的剛性調(diào)整法——輪軸箱墊片調(diào)整法——消除錐齒輪間隙。
由于橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)精度直接影響加工精度，故精度要求較高，必須消除傳動(dòng)間隙。橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)采用的是一對(duì)直齒輪降速，所以才用柔性調(diào)整法（雙片直齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法）消除齒側(cè)間隙。
2．滾珠絲桿螺母副及其支承
滾珠絲桿螺母副是直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)與回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)能相互轉(zhuǎn)換的新型傳動(dòng)裝置。其具有螺旋槽的絲桿與螺母之間裝有中間傳動(dòng)元件——滾珠。滾珠絲桿螺母機(jī)構(gòu)由絲桿、螺母、滾珠和反向器等四部分組成。當(dāng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)滾珠沿螺紋滾道滾動(dòng)，為防止?jié)L珠從滾道端面掉出，在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有滾珠回程引導(dǎo)裝置構(gòu)成滾珠的循環(huán)反向通道，從而形成滾珠流動(dòng)的閉合通路。
⑴滾珠絲桿副與滑動(dòng)絲桿副或其他直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)相比，有下列特點(diǎn)：
①摩擦損失小，傳動(dòng)效率高。一般滾珠絲桿副的傳動(dòng)效率達(dá)92%～96%，滑動(dòng)絲桿副的傳動(dòng)效率僅為20%～40%。
②絲桿螺母之間預(yù)緊后，可以完全消除間隙，提高傳動(dòng)剛度。
③摩擦阻力小，幾乎與運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，動(dòng)靜摩擦力之差極小，能保證運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。磨損小，壽命長(zhǎng)，精度保持性好。
④工作壽命長(zhǎng)。滾珠絲桿螺母副摩擦表面為高硬度（HRC58—62）、高精度，具有較長(zhǎng)的工作壽命和精度保持性。壽命約為滑動(dòng)絲桿副的4—10倍以上。
⑤定位精度和重復(fù)定位精度高。由于滾珠絲桿副摩擦小、溫升少、無(wú)爬行、無(wú)間隙，通過(guò)預(yù)緊進(jìn)行預(yù)拉伸的補(bǔ)償熱膨脹。因此可達(dá)到較高的定位精度和重復(fù)定位精度。
⑥同步性好。用幾套相同的滾珠絲桿副同時(shí)傳動(dòng)幾個(gè)相同的運(yùn)動(dòng)部件，可得到較好的同步運(yùn)動(dòng)。
⑦可靠性高。潤(rùn)滑密封裝置機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便。
⑧不能自鎖，有可逆性，即能將螺旋運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，或?qū)⒅本€(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為螺旋運(yùn)動(dòng)。因此絲桿立式使用時(shí)，應(yīng)增加制動(dòng)裝置。
⑨經(jīng)濟(jì)性差成本高。由于結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜，故制造成本較高。
⑵滾珠絲桿副軸承選用及定位方式
縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)中的滾珠絲桿承受的軸向載荷和徑向載荷均較大，因此對(duì)絲桿軸承的軸向和徑向的精度和剛度要求都較高。由于該磨床為小型數(shù)控機(jī)床，故采用角接觸推力球軸承。
橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)中的滾珠絲桿主要承受徑向力，因此采用推力軸承和滾子軸承的配合。
縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)和橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)中的滾珠絲桿長(zhǎng)度均較長(zhǎng)，同時(shí)轉(zhuǎn)速也較高，因此滾珠絲桿的支承方式采用兩端固定法。
⑶滾珠絲桿螺母副間隙消除和預(yù)緊
滾珠絲桿在軸向載荷作用下，滾珠和螺紋滾道接觸區(qū)會(huì)產(chǎn)生接觸變形，接觸剛度與接觸表面預(yù)緊力成正比。如果滾珠絲桿螺母副間存在間隙，接觸剛度較小；當(dāng)滾珠絲桿反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺母不會(huì)立即反向，存在死區(qū)，影響絲桿的傳動(dòng)精度。因此，同齒輪的傳動(dòng)副一樣，滾珠絲桿螺母副必須消除間隙，并施加預(yù)緊力，以保證絲桿、滾珠和螺母之間沒(méi)有間隙，提高螺母絲桿副的接觸剛度[10]。
本設(shè)計(jì)中采用齒差式雙螺母結(jié)構(gòu)，可通過(guò)調(diào)整兩個(gè)螺母之間的軸向位置，使兩螺母的滾珠在承受工作載荷前，分別與絲桿的兩個(gè)不同的側(cè)面接觸，產(chǎn)生一定的預(yù)緊力，以達(dá)到提高軸向剛度的目的。
齒差式調(diào)整法：作用螺母法蘭外圓上制有外齒輪，齒數(shù)常相差1。這兩個(gè)外齒輪又與固定在螺母體兩側(cè)的兩個(gè)齒數(shù)相同的內(nèi)齒圈相嚙合，調(diào)整方法是兩個(gè)螺母相對(duì)其嚙合的內(nèi)齒圈同向都轉(zhuǎn)一個(gè)齒。
4.2 導(dǎo)軌設(shè)計(jì)
4.2.1 導(dǎo)軌應(yīng)滿(mǎn)足的要求
機(jī)床導(dǎo)軌是用來(lái)引導(dǎo)機(jī)床上運(yùn)動(dòng)不見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)方向，使刀架、溜板和工作臺(tái)等沿一定的軌跡準(zhǔn)確的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并使機(jī)床部件得到準(zhǔn)確定位。故導(dǎo)軌是機(jī)床的關(guān)鍵部件之一，其性能好壞，將直接影響機(jī)床的加工精度、承載能力和使用壽命。
導(dǎo)軌應(yīng)滿(mǎn)足精度高、承載能力大、剛度好、摩擦阻力小、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、精度保持性好、壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好，便于加工、裝配、調(diào)整和維修、成本低等要求。其中下面為幾個(gè)基本方面的要求：
1. 導(dǎo)向精度 導(dǎo)向精度是指導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)軌跡的準(zhǔn)確性，足夠高的導(dǎo)向精度是保證機(jī)床加工精度的前提，因此它是對(duì)導(dǎo)軌的最基本要求。影響導(dǎo)向精度的因素很多，如導(dǎo)軌幾何精度和接觸精度，導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)型式，導(dǎo)軌和支承件的剛度，導(dǎo)軌的油膜厚度和油膜剛度，導(dǎo)軌和支承件的熱變形等等。
直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的幾何精度一般包括導(dǎo)軌在豎直平面內(nèi)的直線(xiàn)度、導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線(xiàn)度和導(dǎo)軌面之間的平行度。
接觸精度指導(dǎo)軌副間磨擦面實(shí)際接觸面積占理論接觸面積的百分比，或用著色法檢查25×25mm面積內(nèi)的接觸點(diǎn)數(shù)。不同加工方法所生成的導(dǎo)軌表面，檢查的標(biāo)準(zhǔn)是不同的。
2．耐磨性好，導(dǎo)軌原有精度喪失的主要原因就是磨損，沿導(dǎo)軌全長(zhǎng)的均勻和不均勻磨損，都會(huì)直接影響其導(dǎo)向精度。因此導(dǎo)軌的耐磨性是決定導(dǎo)向精度保持性的關(guān)鍵，也是衡量機(jī)床質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，應(yīng)盡可能提高導(dǎo)軌的耐磨性。影響導(dǎo)軌的耐磨性的主要因素有：導(dǎo)軌的摩擦性質(zhì)、材料、熱處理及加工的工藝方法、受力情況、潤(rùn)滑和防護(hù)等。
3. 承載能力大，剛度好 根據(jù)導(dǎo)軌承受載荷的性質(zhì)、方向和大小，合理的選擇導(dǎo)軌的截面形狀和尺寸，使導(dǎo)軌具有足夠的剛度，保證機(jī)床的加工精度。
4.低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn) 擋動(dòng)導(dǎo)軌作低速運(yùn)動(dòng)或微量進(jìn)給時(shí)，應(yīng)保證運(yùn)動(dòng)始終平穩(wěn)，不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。影響低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性的因素有導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式、潤(rùn)滑情況、導(dǎo)軌摩擦面的靜、動(dòng)摩擦系數(shù)的差值，以及窗洞導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系剛度。
5.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好導(dǎo)軌要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工[11]。
4.2.2 導(dǎo)軌的作用及分類(lèi)
導(dǎo)軌按結(jié)構(gòu)方式可分為兩類(lèi)：開(kāi)式導(dǎo)軌和閉式導(dǎo)軌。
開(kāi)式導(dǎo)軌是指在部件自重和載荷的作用下，運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌和支承導(dǎo)軌的工作面始終保持接觸、貼合，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但不能承受較大的顛覆力矩的作用。
閉式導(dǎo)軌當(dāng)顛覆力矩作用在導(dǎo)軌上時(shí)，僅靠自重不能使主導(dǎo)軌面始終接觸，借助于壓板形成輔助導(dǎo)軌面，導(dǎo)軌才能承受較大的顛覆力矩作用，并保證支承導(dǎo)軌與動(dòng)導(dǎo)軌的工作面始終保持可靠的接觸。
根據(jù)結(jié)構(gòu)需要橫向進(jìn)給傳動(dòng)和縱向進(jìn)給傳動(dòng)結(jié)構(gòu)都選擇開(kāi)式導(dǎo)軌。
4.2.3 導(dǎo)軌的類(lèi)型及其選擇
直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的截面形狀主要有四種：矩形、三角形、燕尾形和圓形，并都是凸、凹之分。水平放置的凸形導(dǎo)軌不易積存切屑，但也不易存油，多用于低速工作條件；凹形導(dǎo)軌易存潤(rùn)滑油，可用于高速工作條件，但必須有可靠的防護(hù)裝置，以免切屑等物落在導(dǎo)軌面上。
矩形導(dǎo)軌：矩形導(dǎo)軌具有承載能力大、剛度高、制造簡(jiǎn)便、檢驗(yàn)和維修方便等優(yōu)點(diǎn);但有著側(cè)向間隙，要用鑲條調(diào)整，導(dǎo)向性差。
三角形導(dǎo)軌：三角形導(dǎo)軌面磨損時(shí)，動(dòng)導(dǎo)軌會(huì)自動(dòng)下沉，自動(dòng)補(bǔ)償磨損量，不會(huì)產(chǎn)生間隙。三角形導(dǎo)軌的頂角α一般在90°~120°范圍內(nèi)變化，α角越小，導(dǎo)向性越好，但摩擦力也越大。
燕尾形導(dǎo)軌：燕尾開(kāi)導(dǎo)軌可以承受較大的顛覆力矩，導(dǎo)軌的高度較小，結(jié)構(gòu)緊湊，間隙調(diào)整方便。但是，剛度較差，加工、檢驗(yàn)不方便。
圓柱形導(dǎo)軌：圓柱形導(dǎo)軌制造方便，工藝性好，但磨損后較難調(diào)整和補(bǔ)償間隙。主要用于受軸向負(fù)荷的導(dǎo)軌，應(yīng)用較少。
4.2.4導(dǎo)軌設(shè)計(jì)
根據(jù)以上要求，縱向?qū)к壊捎秒p三角導(dǎo)軌，雙三角導(dǎo)軌不需要鑲條調(diào)整間隙，接觸剛度好，導(dǎo)向性和精度保持性好，但是工藝性差，加工、檢驗(yàn)和維修不方便。
由于鑄鐵導(dǎo)軌有良好的抗振性、工藝性和耐磨性，因此采用鑄鐵導(dǎo)軌。同時(shí)為了提高導(dǎo)軌耐磨性和防止撕裂，在導(dǎo)軌副中，動(dòng)導(dǎo)軌采用鑄鐵，不淬火，支承導(dǎo)軌采用淬火鋼。
4.3 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.3.1 縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)圖如圖4.1所示（詳見(jiàn)A0⑴號(hào)圖紙）。
縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)說(shuō)明：自動(dòng)進(jìn)給時(shí)，手輪向外拉，使與手輪相連的錐齒輪和帶動(dòng)滾珠絲桿的錐齒輪分開(kāi)，為了保證在自動(dòng)進(jìn)給時(shí)手輪不會(huì)因?yàn)槠渖系腻F齒輪不小心和大錐齒輪相碰而影響安全操作，在手輪軸上有兩條相距為16.5mm的溝槽，往后拉動(dòng)手輪到一定位置時(shí)，由安裝在箱體上的一個(gè)彈簧滾珠將其定位，手輪便不會(huì)被輕易推向里而碰到大錐齒輪。同樣手動(dòng)時(shí)，把手輪往里推，到一定位置時(shí)滾珠就會(huì)定在后面的溝槽內(nèi)，起到限位作用，只是手輪上的錐齒輪和大錐齒輪嚙合，搖動(dòng)手輪，齒輪嚙合將運(yùn)動(dòng)傳給滾珠絲桿，帶動(dòng)工作臺(tái)作縱向運(yùn)動(dòng)。
圖4.1 縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)圖
4.3.2 橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
橫向手動(dòng)進(jìn)給時(shí)應(yīng)將捏手松開(kāi)，使斜齒輪與手輪空轉(zhuǎn)，然后將手輪向前推，使齒型離合器相接合（此時(shí)拉桿以將齒輪副脫開(kāi)）搖動(dòng)手柄，經(jīng)手輪、軸、聯(lián)軸器，轉(zhuǎn)動(dòng)滾珠絲桿，使?jié)L珠螺母移動(dòng)，帶動(dòng)拖板做橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。手動(dòng)微動(dòng)進(jìn)給基本上與手搖進(jìn)給相同，此時(shí)應(yīng)將捏手?jǐn)Q緊，使斜齒輪與手輪結(jié)合在一起，然后使齒型離合器接合，轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿上的捏手，經(jīng)蝸桿、斜齒輪嚙合傳動(dòng)軸，其余傳動(dòng)與上面相同。橫向自動(dòng)進(jìn)給的動(dòng)力為伺服電機(jī)，在它的輸出軸上裝有齒輪，經(jīng)與它嚙合的齒輪而傳動(dòng)軸（此時(shí)應(yīng)將齒型離合器分開(kāi)）經(jīng)聯(lián)軸器使?jié)L珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，滾珠絲母是緊固在拖板上的，因此式拖板做橫向自動(dòng)進(jìn)給。
第5章 機(jī)床設(shè)計(jì)方案的改進(jìn)
首先在機(jī)床的總體布局和外觀(guān)上應(yīng)該進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)。隨著人性化生產(chǎn)、安全生產(chǎn)以及環(huán)保要求越來(lái)越高，現(xiàn)在國(guó)外很多的機(jī)床產(chǎn)品都采用全封閉的罩殼，絕對(duì)沒(méi)有切屑或切削液外濺的現(xiàn)象，而且全封閉式樣式也比較美觀(guān)，操作安全。所以，在保證了功能設(shè)計(jì)的要求外，也應(yīng)再考慮外觀(guān)設(shè)計(jì)。
其次是縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，此次設(shè)計(jì)由于兩個(gè)錐齒輪直徑較大，使得變速箱外形較大，后來(lái)加導(dǎo)軌和拖板時(shí)有點(diǎn)困難，使得工作臺(tái)很厚，浪費(fèi)了材料。而且由于變速箱高度較大，螺母座必須安裝在工作臺(tái)靠變速箱的一側(cè)，可能會(huì)引起偏斜。所以應(yīng)改進(jìn)齒輪大小，在保證同樣的降速比的情況下，可將齒輪齒數(shù)改為25/43。
第三是靠近變速箱一端的軸承密封問(wèn)題沒(méi)有很好的解決，應(yīng)將結(jié)構(gòu)改進(jìn)，不然會(huì)使軸承磨損較大，影響工作精度。
由于本次設(shè)計(jì)的精密數(shù)控平面磨床的精度要求不是很高，用普通的滾動(dòng)軸承及V型導(dǎo)軌就能實(shí)現(xiàn)其精度，所以在傳動(dòng)部件上并沒(méi)有做突破性的改進(jìn)。希望在以后的精密數(shù)控平面磨床的設(shè)計(jì)中，可以進(jìn)一步提高精度，采用液體靜壓軸承、液體靜壓導(dǎo)軌或氣浮導(dǎo)軌等高精密傳動(dòng)部件。
結(jié)論
本次設(shè)計(jì)為一臺(tái)精密數(shù)控平面磨床，要求其幾何精度、工作精度高，性能可靠穩(wěn)定，具有數(shù)控系統(tǒng)，進(jìn)給靈敏度，準(zhǔn)確度高，磨削自動(dòng)化程度高。經(jīng)過(guò)三個(gè)月的設(shè)計(jì)，基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
在這次設(shè)計(jì)中，我認(rèn)為我國(guó)的超精密加工技術(shù)的發(fā)展方向應(yīng)是：依靠自己的力量開(kāi)發(fā)廉價(jià)化的超精密加工技術(shù)。例如：加強(qiáng)基礎(chǔ)部件的研究；規(guī)劃模塊化設(shè)計(jì)；重視系統(tǒng)化工藝與技術(shù)的開(kāi)發(fā)等措施；開(kāi)發(fā)具有我國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的超精加工技術(shù)是超精加工廉價(jià)化的基礎(chǔ)。模塊化設(shè)計(jì)方的探究應(yīng)該包括如下：
⑴模塊化分類(lèi)化、編碼系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)化的研究；
⑵標(biāo)準(zhǔn)基本元件的定義與分類(lèi)；
⑶概念設(shè)計(jì)與模塊化分解和聯(lián)接的原則與方法；
⑷設(shè)計(jì)知識(shí)庫(kù)支持系統(tǒng)和精度分析決策系統(tǒng)；
⑸單元模塊設(shè)計(jì)技術(shù)等。
同時(shí)我國(guó)也應(yīng)加強(qiáng)超精密部件的研究，例如，液體靜壓導(dǎo)軌、氣浮主軸等。
致謝
本次設(shè)計(jì)參考精密磨床MGK7120×6，我所設(shè)計(jì)的是磨床的縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)，精密磨床MGK7120×6縱向進(jìn)給采用的是液壓驅(qū)動(dòng)，這使得設(shè)計(jì)在一開(kāi)始顯得有些困難，感覺(jué)無(wú)從下手。于是參考了橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的基本形式，但是為了手動(dòng)時(shí)將和電動(dòng)機(jī)嚙合的錐齒輪推開(kāi)，在和電動(dòng)機(jī)相連的錐齒輪和手輪之間用拉桿連接，手動(dòng)時(shí)將手輪向里推，使錐齒輪對(duì)分開(kāi)，同時(shí)首輪上的直齒輪和拖板上的齒條嚙合，搖動(dòng)手輪，帶動(dòng)工作臺(tái)縱向運(yùn)動(dòng)。但是這樣并沒(méi)有考慮到，當(dāng)用手動(dòng)時(shí)絲桿螺母副的工作狀態(tài)是螺母帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣是很難運(yùn)動(dòng)的，雖然絲桿螺母副沒(méi)有自鎖現(xiàn)象，但摩擦也很大，在實(shí)際中，很難實(shí)現(xiàn)手動(dòng)進(jìn)給。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的考慮和改進(jìn)，把拉桿去掉，在手輪一側(cè)再裝一個(gè)錐齒輪，這樣，自動(dòng)進(jìn)給時(shí)，手輪向后拉將齒輪脫開(kāi)，由電機(jī)帶動(dòng)，手動(dòng)時(shí)，將手輪向里推，使兩錐齒輪嚙合，手搖手輪，絲桿運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)螺母做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。
設(shè)計(jì)是一個(gè)不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中使設(shè)計(jì)更加完善，但這個(gè)設(shè)計(jì)還存在很多不足之處有待改進(jìn)。
本次設(shè)計(jì)是在尊敬的老師張高峰精心指導(dǎo)和悉心關(guān)懷下完成的。他以其淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、開(kāi)拓進(jìn)取精神和高度的責(zé)任心,給我的學(xué)習(xí)、工作、生活以很大的影響,使我受益終生。值此論文完成之際,謹(jǐn)向老師表示衷心的感謝,并致以崇高的敬意!并感謝同組同學(xué)對(duì)我的合作和支持。
參考文獻(xiàn)
[1]李圣怡，戴一帆.超精密加工機(jī)床的新進(jìn)展[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2003，39(8)：7-14.
[2]Donaldson R R,Patterson S R.Design and construction of a large,vertical axis diamond turning machine.In: SPIE’s 27th Ann.Int. Tech.Symp. Instrum. Display,1983:62~67.
[3]Jeff Ruckman,Ed Fess,Dennis Van Gee.Recent advanced in aspheric and conformal grinding at the center for optics manu facturing.SPIE,3784,1999.
[4] Leadbeater P B.A unique machine for grinding large off-axis optical components: the OAGM 2500.J.of Precison Engineering.1989,11(4):191~196
[5] 李伯民 趙波.現(xiàn)代磨削技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.
[6] Xin C, Tetsuya. A Combination of air-spindle and permanent magnetic bearing for improved motion accuracy and stiffness. In:MECHA
收藏