MKS1632A數(shù)控高速端面外圓磨床設(shè)計(jì)【全套7張CAD圖】+說明書
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湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 60 頁第1章 緒論1.1 磨床的類型與用途1.1.1 磨床的類型及其特點(diǎn)用磨料磨具(砂輪、砂帶、油石和研磨料等)為工具進(jìn)行切削加工的機(jī)床,統(tǒng)稱為磨床(英文為Grinding machine),它們是因精加工和硬表面的需要而發(fā)展起來的1。磨床種類很多,主要有:外圓磨床、內(nèi)圓磨床、平面磨床、工具磨床和用來磨削特定表面和工件的專門化磨床,如花鍵軸磨床、凸輪軸磨床、曲軸磨床等2。對(duì)外圓磨床來說,又可分為普通外圓磨床、萬能外圓磨床、無心外圓磨床、 寬砂輪外圓磨床、端面外圓磨床等以上均為使用砂輪作切削工具的磨床。此外,還有以柔性砂帶為切削工具的砂帶磨床,以油石和研磨劑為切削工具的精磨磨床等。磨床與其他機(jī)床相比,具有以下幾個(gè)特點(diǎn):1、磨床的磨具(砂輪)相對(duì)于工件做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(一般砂輪圓周線速度在35米/秒左右,目前已向200米/秒以上發(fā)展);2、它能加工表面硬度很高的金屬和非金屬材料的工件;3、它能使工件表面獲得很高的精度和光潔度;4、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和自動(dòng)線,進(jìn)行高效率生產(chǎn);5、磨床通常是電動(dòng)機(jī)-油泵-發(fā)動(dòng)部件,通過機(jī)械,電氣,液壓傳動(dòng)-傳動(dòng)部件帶動(dòng)工件和砂輪相對(duì)運(yùn)動(dòng)-工件部分組成1。1.1.2 磨床的用途磨床可以加工各種表面,如內(nèi)、外圓柱面和圓錐面、平面、漸開線齒廓面、螺旋面以及各種成形表面。磨床可進(jìn)行荒加工、粗加工、精加工和超精加工,可以進(jìn)行各種高硬、超硬材料的加工,還可以刃磨刀具和進(jìn)行切斷等,工藝范圍十分廣泛。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,對(duì)機(jī)械零件的精度和表面質(zhì)量要求越來越高,各種高硬度材料的應(yīng)用日益增多。精密鑄造和精密鍛造工藝的發(fā)展,使得有可能將毛坯直接磨成成品。高速磨削和強(qiáng)力磨削,進(jìn)一步提高了磨削效率。因此,磨床的使用范圍日益擴(kuò)大。它在金屬切削機(jī)床所占的比重不斷上升。目前在工業(yè)發(fā)達(dá)的國家中,磨床在機(jī)床總數(shù)中的比例已達(dá)30%-40%。據(jù)1997年歐洲機(jī)床展覽會(huì)(EMO)的調(diào)查數(shù)據(jù)表明,25%的企業(yè)認(rèn)為磨削是他們應(yīng)用的最主要的加工技術(shù),車削只占23%, 鉆削占22%,其它占8%;而磨床在企業(yè)中占機(jī)床的比例高達(dá)42%,車床占23%,銑床占22%,鉆床占14%3。由此可見,在精密加工當(dāng)中,有許多零部件是通過精密磨削來達(dá)到其要求的,而精密磨削加工會(huì)要在相應(yīng)的精密磨床上進(jìn)行,因此精密磨床在精密加工中占有舉足輕重的作用。但是要實(shí)現(xiàn)精密磨削加工,則所用的磨床就應(yīng)該滿足以下幾個(gè)基本要求: 1.高幾何精度。 精密磨床應(yīng)有高的幾何精度,主要有砂輪主軸的回轉(zhuǎn)精度和導(dǎo)軌的直線度以保證工件的幾何形狀精度。主軸軸承可采用液體靜壓軸承、短三塊瓦或長三塊瓦油膜軸承,整體度油楔式動(dòng)壓軸承及動(dòng)靜壓組合軸承等。當(dāng)前采用動(dòng)壓軸承和動(dòng)靜壓軸承較多。主軸的徑向圓跳動(dòng)一般應(yīng)小于1um,軸向圓跳動(dòng)應(yīng)限制在23um以內(nèi)。2.低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。 由于砂輪的修整導(dǎo)程要求1015mm/min,因此工作臺(tái)必須低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng),要求無爬行和無沖擊現(xiàn)象并能平穩(wěn)工作。3.減少振動(dòng)。 精密磨削時(shí)如果產(chǎn)生振動(dòng),會(huì)對(duì)加工質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重不良影響。故對(duì)于精密磨床,在結(jié)構(gòu)上應(yīng)考慮減少振動(dòng)。4.減少熱變形。 精密磨削中熱變形引起的加工誤差會(huì)達(dá)到總誤差的50,故機(jī)床和工藝系統(tǒng)的熱變形已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)精密磨削的主要障礙。1.1.3 外圓磨削和端面外圓磨床1.外圓磨削在外圓磨削過程中,工件是安裝在兩頂尖的中心之間,砂輪旋轉(zhuǎn)是引起切削旋轉(zhuǎn)的主要來源和原因?;镜猛鈭A磨削方法有兩種,即橫磨法磨外圓和縱磨法磨外圓,如圖11和圖12所示。事實(shí)上,外圓磨削可以通過其他以下幾種方法來實(shí)施:(1)傳遞方法:在這種方法中,磨削砂輪和工件旋轉(zhuǎn)以及徑向進(jìn)給都應(yīng)滿足所有的整個(gè)長度,切削的深度是由磨削砂輪到工件的縱向進(jìn)給來調(diào)整的。(2)沖壓切削方法:在這種方法中,磨削是通過砂輪的縱向進(jìn)給和無軸向進(jìn)給來完成的,正如我們所看到的,只有在表面成為圓柱的寬度比磨削輪磨損寬度短時(shí),這種方法才能完成。圖11 橫磨法磨外圓圖12 縱磨法磨外圓(3)整塊深度切削方法:除了在磨削過程中,要進(jìn)行間隙調(diào)整外,這種方法與傳遞方法很相似,同時(shí)這種方法具有代表性,除了磨削短而粗的軸。2.端面外圓磨床及其特點(diǎn)端面外圓磨床是外圓磨床的一種變形機(jī)床,它宜于大批量磨削帶肩的軸類工件,有較高的生產(chǎn)率。它的特點(diǎn)如下(1)這種磨床的布局形成和運(yùn)動(dòng)聯(lián)系與外圓磨床相似,只是砂輪架與頭架,尾架中心連線傾斜一角度(通常10,15,26.23,30,45),如圖13所示,數(shù)控端面外圓磨床MKS1632A的砂輪架與頭架,尾架中心連線傾斜30。為避免砂輪架與工件或尾架相碰,砂輪安裝在砂輪架的右邊,從斜向切入,一次磨削工件外圓和端面。(2)由于它適用于大批量生產(chǎn),所以具有自動(dòng)磨削循環(huán),完成快速進(jìn)給(長切入)-粗磨-精磨無花磨削。由定程裝置或自動(dòng)測量控制工件尺寸。(3)裝有砂輪成型修整器,按樣板修整出磨削工件外圓和端面的成型砂輪,為保證端面尺寸穩(wěn)定及操作安全,一般具有軸向?qū)Φ堆b置。圖13 砂輪架與頭架,尾架中心連線傾斜一角度1.2 磨床的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢隨著機(jī)械產(chǎn)品精度、可靠性和壽命的要求不斷提高以及新型材料的應(yīng)用增多,磨削加工技術(shù)正朝著超硬度磨料磨具、開發(fā)精密及超精密磨削(從微米、亞微米磨削向納米磨削發(fā)展)和研制高精度、高剛度、多軸的自動(dòng)化磨床等方向發(fā)展4,如用于超精密磨削的樹脂結(jié)合劑砂輪的金剛石磨粒平均半徑可小至4m、磨削精度高達(dá)0.025m;使用電主軸單元可使砂輪線速度高達(dá)400m/s,但這樣的線速度一般僅用于實(shí)驗(yàn)室,實(shí)際生產(chǎn)中常用的砂輪線速度為4060m/s;從精度上看,定位精度2m,重復(fù)定位精度1m的機(jī)床已越來越多;從主軸轉(zhuǎn)速來看,8.2kw主軸達(dá)60000r/min,13kw達(dá)42000r/min,高速已不是小功率主軸的專有特征;從剛性上看,已出現(xiàn)可加工60HRC硬度材料的加工中心。北京第二機(jī)床廠引進(jìn)日本豐田工機(jī)公司先進(jìn)技術(shù)并與之合作生產(chǎn)的GA(P)6263數(shù)控外圓/數(shù)控端面外圓磨床,砂輪架采用原裝進(jìn)口,砂輪線速度可達(dá)60m/s,砂輪架主軸采用高剛性動(dòng)靜壓軸承提高旋轉(zhuǎn)精度,采用日本豐田工機(jī)公司GC32ECNC磨床專用數(shù)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)二軸(X和Z)到四軸(X、Z、U和W)控制。此外,對(duì)磨床的環(huán)保要求越來越高,絕大部分的機(jī)床產(chǎn)品都采用全封閉的罩殼,絕對(duì)沒有切屑或切削液外濺的現(xiàn)象。大量的工業(yè)清洗機(jī)和切削液處理機(jī)系統(tǒng)反映現(xiàn)代制造業(yè)對(duì)環(huán)保越來越高的要求。第2章 設(shè)計(jì)任務(wù)書1.畢業(yè)設(shè)計(jì)題目MKS1632A數(shù)控高速端面外圓磨床及其砂輪架設(shè)計(jì)2.畢業(yè)設(shè)計(jì)目的本課題旨在讓學(xué)生綜合運(yùn)用大學(xué)四年所學(xué)的知識(shí),設(shè)計(jì)數(shù)控端面外圓磨床MKS1632A及其砂輪架,樹立理論聯(lián)系實(shí)際的作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。該課題要求繪制磨床總體布局裝配圖、砂輪架部件裝配圖、磨床液壓系統(tǒng)圖和磨床零件圖,最后撰寫設(shè)計(jì)說明書。此外,要求學(xué)生跟隨指導(dǎo)老師和研究生參與部分科學(xué)研究,進(jìn)行磨削溫度的測試實(shí)驗(yàn)并撰寫科研報(bào)告。3.任務(wù)與要求:(1)機(jī)床總體布局裝配圖(0#);(2)部件裝配圖(砂輪架0#);(3)零件圖 (3#);(4)液壓傳動(dòng)圖(1#);(5)電氣控制圖 (1#);(6)撰寫科研報(bào)告;4.用途和規(guī)格(1)加工對(duì)象 A 帶軸肩的多臺(tái)階軸(如齒輪軸) B要求端面外圓一次完成的零件 C 帶較大端面的盤類零件 D 作一般外圓磨床(2)主要規(guī)格 A加工直徑20mm-320mmB 最大加工長度為750mm C 最大加工重量200D 砂輪線速度60m/s E 機(jī)床中心高1095mmF工件轉(zhuǎn)速范圍30300rpm(3)主要運(yùn)動(dòng) A 砂輪轉(zhuǎn)動(dòng) B 工件轉(zhuǎn)動(dòng)C工作臺(tái)縱向移動(dòng)D砂輪架斜向進(jìn)給運(yùn)動(dòng) E砂輪修整器斜向進(jìn)給運(yùn)動(dòng) F砂輪修整器旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)5.設(shè)計(jì)重點(diǎn)與難點(diǎn)(1)磨床總體布局中各部件尺寸的確定;(2)砂輪架主軸和軸承的設(shè)計(jì)和選用;(3)皮帶的選用和帶輪的設(shè)計(jì);(4)磨床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì);(5)磨削溫度科研報(bào)告。6.擬采用的途徑與手段(1)查閱國內(nèi)外磨床相關(guān)資料,確定磨床總體布局中各部件(如砂輪架、頭架和尾架等)尺寸;(2)檢驗(yàn)主軸前端擾度,確保主軸剛度;(3)砂輪架采用靜動(dòng)壓軸承以提高旋轉(zhuǎn)精度,增強(qiáng)抗振性,延長軸承的使用壽命;(4)采用皮帶和花鍵副帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn),減少主軸變形,使載荷分布均勻;(5)采用Auto CAD繪制裝配圖和零件圖;(6)參看液壓工程方面的資料,設(shè)計(jì)磨床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì);(7)參考磨削溫度測試研究論文,認(rèn)真、虛心向指導(dǎo)老師和研究生學(xué)習(xí),進(jìn)行大量的磨削溫度的測試實(shí)驗(yàn)。第3章 磨床總體布局3.1 磨床總體設(shè)計(jì)1.加工零件的工藝分析(表面形狀,尺寸,材料,技術(shù)條件,批量,加工余量等);2.調(diào)查研究 比較國內(nèi),外同類機(jī)床,經(jīng)驗(yàn)總結(jié),進(jìn)行改革創(chuàng)新;3.圖紙?jiān)O(shè)計(jì)(總圖,部件裝配圖,零件圖,工藝卡,目錄,標(biāo)準(zhǔn)件,外購件目錄,鑄件,鍛件目錄,說明書,裝箱單,合格證);4.制造,裝配,調(diào)試;5.小批量生產(chǎn),設(shè)計(jì)改進(jìn);3.2、總體設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)1.保證機(jī)床滿足加工精度要求,剛性,穩(wěn)定性好;2.傳動(dòng)系統(tǒng)力求簡短;3.操作調(diào)整方便;4.安全保護(hù),冷卻液供給,回收,廢渣的排除。3.3 磨床總體布局設(shè)計(jì)3.3.1 加工零件帶軸肩的多臺(tái)階軸,精度IT7以下,Ra1.6-Ra0.4,材料45#,40cr,球墨鑄鐵等;3.3.2 初步估計(jì)組成部分a.床身;b.工作臺(tái)面;c頭架;d尾架;e砂輪架;f 修整器;g 測量裝置;h 砂輪進(jìn)給電機(jī);I 修整器進(jìn)給電機(jī);j 電器框;k工作臺(tái)進(jìn)給電機(jī);l 工件旋轉(zhuǎn)電機(jī);m 潤滑冷卻裝置;n數(shù)控裝置;3.3.3 總體布局初步設(shè)計(jì)1.T型床身;2.工作臺(tái)移動(dòng);3.工作臺(tái)型面采用傾斜10的型面;4.砂輪架主軸與床身導(dǎo)軌傾斜30角; 5.頭尾架中心線平行;6.采用成型砂輪修整器(金剛石滾輪),采用MARPPOS公司軸向,徑向測量儀,配用該公司E5數(shù)控框(如圖31所示)來控制軸向尺寸,徑向尺寸,測量儀布置在橫梁上;圖31 E5數(shù)控框7.數(shù)控系統(tǒng)的四坐標(biāo)軸X軸:砂輪架進(jìn)給 Y軸:修整器進(jìn)給Z軸:工作臺(tái)移動(dòng) W軸:工件旋轉(zhuǎn)各軸采用交流伺服電機(jī),通過精密無間隙彈性連軸器直接與滾珠絲桿相連;8.液壓油箱單獨(dú)(減小熱變形,簡化機(jī)床結(jié)構(gòu),易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化,通用化,便于維修);9.電器框與機(jī)床采用空中走線;10.機(jī)床前防護(hù)罩采用全封閉結(jié)構(gòu);3.3.4 縱向與橫向尺寸的確定1.縱向尺寸工件最大長度 ;頭架長度 ;尾架長度 ;上臺(tái)面長度 ;下臺(tái)面長度 ;床身長度 ;后床身長度 (考慮砂輪架和修整器大小按經(jīng)驗(yàn)給定);整個(gè)床身寬度 (視覺效果);砂輪架中心與機(jī)床床身對(duì)稱線相距圖32 磨床縱向尺寸2.橫向尺寸1)畫出橫向尺寸床身的V型導(dǎo)軌作為橫向尺寸的基準(zhǔn),畫出床身的平面導(dǎo)軌作為高度尺寸的基準(zhǔn)線,根據(jù)確定的工作臺(tái)參數(shù),導(dǎo)軌參數(shù)B1,B2中心畫出左視圖2)確定上,下工作臺(tái)厚度和寬度(1)厚度:用類比法上工作臺(tái) 中心(31)下工作臺(tái) 中心 (32)為工作臺(tái)導(dǎo)軌的中心距,工作臺(tái)導(dǎo)軌選用8075250取 =0.3250=75mm=0.38250=95mm(2)寬度 (33) 3)確定頭,尾架頂尖中心位置頂尖中心安排在V型導(dǎo)軌的中心線上,這樣有利于磨削最小直徑工件的,砂輪架趨近于工作臺(tái)不致相碰。缺點(diǎn)是使導(dǎo)軌的承載壓力較大,故常適當(dāng)加寬V型導(dǎo)軌的寬度。4)確定頭尾架頂尖中心至床身底面的高度H1左右1根據(jù)工人身高,經(jīng)驗(yàn)。類比取5)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)中心位置B96)確定機(jī)床總高H 所以H取2000mm。3.3.5 砂輪架相關(guān)尺寸設(shè)計(jì)(1)砂輪架導(dǎo)軌(V平導(dǎo)軌)100904001考慮到砂輪的大小及重量與砂輪架的穩(wěn)定性,取L中心=500mm,從而可定出砂輪架的寬度約為600mm,導(dǎo)軌為0.15MPa 的卸荷導(dǎo)軌。圖33 砂輪架的導(dǎo)軌(2)砂輪架橫向行程長度 (34)式中為砂輪架快速進(jìn)退的行程,一般取。此處取。 (35)安全系數(shù)取0.1足夠(取373)(3)砂輪架高度和長度砂輪架箱體導(dǎo)軌的高度h3,砂輪底板滑臺(tái)高度h4,砂輪中心距砂輪底面高度h5,與后床身頂面至平導(dǎo)軌的高度h0,為避免上,下工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)與箱體相碰,安裝在后床身上的墊板頂面需低于上下工作臺(tái)的頂面,同時(shí)考慮橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)穿過床身的位置等,根據(jù)經(jīng)驗(yàn) 取砂輪架中心距后床身頂面砂輪架底座安裝修整器,內(nèi)有傳動(dòng)絲桿取后床身進(jìn)給導(dǎo)軌內(nèi)裝絲桿取圖34 砂輪架的高度和寬度砂輪架底板長度: 取=900mm砂輪架導(dǎo)軌長度取 (4)砂輪架主軸電機(jī)的選擇用類比法,砂輪架主軸電機(jī)的功率取15kw;計(jì)算法 (36) 取3.3.6 頭架相關(guān)尺寸的確定長,寬,高:440400411mm1主軸錐孔:莫氏5#錐孔中心高: (37)通過以上計(jì)算頭架中心高取180mm 主軸轉(zhuǎn)速 (38)取交流伺服電機(jī)選擇用類比法,交流伺服電機(jī)選擇IFT5076-DA(D1 18N-M)電機(jī)砂輪磨削工件需要的功率 (39)交流伺服電機(jī)通過20/38的雙楔齒輪帶傳遞給工件,即 合格主軸不旋轉(zhuǎn),主軸靠撥盤帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)3.3.7 尾架相關(guān)尺寸的確定5#莫氏錐孔中心高180mm,臺(tái)面傾斜10直線滾動(dòng)導(dǎo)軌液壓油缸,頂緊力3.3.8 工作臺(tái)要求上,下臺(tái)面便于調(diào)整頭尾架,便于安裝滾珠螺母。傾斜10以便于頭尾架定位,冷卻液回流;及使頭尾架不等高時(shí)修刮側(cè)面3.3.9 橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)交流伺服電機(jī)-聯(lián)軸器-滾珠絲桿-砂輪架壓力卸荷導(dǎo)軌 壓力油0.15Mpa 卸去壓力V平導(dǎo)軌 砂輪架行程 3.3.10 砂輪修整器伺服電機(jī)-絲桿-修整器直線滾動(dòng)導(dǎo)軌主軸直徑D=50mm,采用液體動(dòng)壓軸承(16r/min 6.3Mpa)修整速度=修整器直徑 故修整器行程為160mm3.3.11 液壓系統(tǒng)修整器;尾架;量儀(兩個(gè));潤滑油;床身導(dǎo)軌;砂輪架卸荷導(dǎo)軌;絲桿;直線滾動(dòng)導(dǎo)軌;間歇3.3.12 電氣部分SIMENS 810G 控制五坐標(biāo)軸 砂輪架主軸3.3.13 機(jī)床保護(hù)系統(tǒng)靜壓供油系統(tǒng) 壓力繼電器 壓差發(fā)訊器 液壓控制器 電路延時(shí)尾架伸縮油缸靜壓供油系統(tǒng):設(shè)置自動(dòng)循環(huán)電路,可手動(dòng),也可用于腳踏。當(dāng)工件旋轉(zhuǎn)時(shí),由于互鎖裝置,使起無效。油箱液壓控制數(shù)控系統(tǒng)(在各坐標(biāo)軸)自診斷與保護(hù)功能如:電池電壓低 程序錯(cuò)誤各坐標(biāo)軸由行程開關(guān)控制最大位移量安全防護(hù)罩(砂輪罩,機(jī)床前罩)全封閉式導(dǎo)軌面保護(hù) 工作臺(tái)導(dǎo)軌:不銹鋼可伸縮防護(hù)罩 砂輪架導(dǎo)軌:前部:翻板式護(hù)罩+橡皮(防水);后罩:鋼罩。 修整器導(dǎo)軌:折疊式第4章 部件設(shè)計(jì)(砂輪架)4.1 砂輪架設(shè)計(jì)的基本要求砂輪架是磨床上用來帶動(dòng)砂輪作高速旋轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部件,主要由傳動(dòng)部件和主軸軸承部分組成,主軸與軸承是砂輪架的主要組成部分,因此對(duì)砂輪架設(shè)計(jì)提出的基本要求也是針對(duì)主軸軸承部分的。砂輪架設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)基本要求1:1.主軸旋轉(zhuǎn)精度高,旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定;2.主軸軸承系統(tǒng)剛性好;3.振動(dòng)小,發(fā)熱低,不漏油;4.裝配制造簡單,調(diào)整維修方便。4.2 主軸旋轉(zhuǎn)精度及其提高措施1.砂輪架旋轉(zhuǎn)精度是指主軸前端的徑向跳動(dòng)和軸向躥動(dòng)大小,它直接影響工件的表面粗糙度和表面缺陷。一般端面外圓磨床砂輪架允許的徑向和軸向跳動(dòng)允許誤差取5m10m。2.提高主軸旋轉(zhuǎn)精度的措施(1)選擇合適的主軸軸承:動(dòng)靜壓軸承;(2)提高主軸的加工精度;(3)正確選擇主軸軸向止推方式:液體靜壓推力軸承。4.3 主軸軸承系統(tǒng)的剛性主軸軸承系統(tǒng)的剛性是指在磨削力或傳動(dòng)力作用下,主軸軸承抵抗變形的能力。通常以主軸前端的撓度來度量。過低的剛性會(huì)降低磨削生產(chǎn)率、加工精度和工件表面的粗糙度,引起直波形和螺旋線缺陷。4.4 砂輪架主軸初步設(shè)計(jì)1. 砂輪架主軸的強(qiáng)度校核進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核時(shí),應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況采取相應(yīng)的計(jì)算方法,并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力。對(duì)砂輪架主軸來說,由于采用了卸荷皮帶輪裝置,砂輪架主軸主要承受扭矩,應(yīng)該按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算,且在選取許用應(yīng)力時(shí)應(yīng)該選取較小值。砂輪架主軸材料采用42MnVB,并進(jìn)行淬火,故選取許用應(yīng)力為40MP。軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為 (41)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力(單位為MP) 軸所受扭矩(單位為) 軸的扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)(單位為) 軸傳遞的功率(單位為KW) 軸的轉(zhuǎn)速(單位為r/mm) 計(jì)算界面處的直徑(單位為mm) 許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力(單位為r/mm)由上式可得軸的直徑為 (42) mm由上述計(jì)算可以得知砂輪架最小直徑為31.02mm,考慮到砂輪架的剛度等因素,取主軸的最小直徑為60mm。砂輪架主軸的尺寸如圖41所示。圖41 砂輪架主軸尺寸示意圖4.5 主軸剛度校核1.當(dāng)量直徑因?yàn)槭请A梯軸,所以用當(dāng)量直徑法作近似計(jì)算當(dāng)量直徑為: (43)L=140+640+20+32+10=932mm= 89.36mm2.允許撓度允許撓度y=0.0002L 0.0002*660=0.132mm3、計(jì)算主軸前端撓度值1 (44)載荷(單位為公斤)(150/9.8) 軸兩端的跨距(單位為厘米)(66.00) 懸伸長度(單位為厘米)(13.2) 材料的彈性模數(shù)(單位為公斤/平方厘米)(21.02) 截面慣性矩(平方厘米) = 0.001cm = 0.01mm又因?yàn)閥=0.135,0.010.135,即 y,由上述校核可以得知,主軸剛度符合要求。一般存在一個(gè)使主軸前端撓度最小,即剛性最好的支承跨距L。由經(jīng)驗(yàn)得知,L為(36)D時(shí),主軸前端撓度最小,D=120mm,L為360720mm,取L為640mm。4.6 動(dòng)靜壓軸承靜壓軸承是利用外部油源產(chǎn)生承載能力的油膜軸承,動(dòng)靜壓混合軸承是一種既綜合了液體動(dòng)壓和靜壓軸承的優(yōu)點(diǎn),又克服了兩著缺點(diǎn)的新型多油楔油膜軸承。它利用靜壓軸承的節(jié)流原理,使壓力油腔中產(chǎn)生足夠大的靜壓軸承載力,從而克服了液體動(dòng)壓軸承啟動(dòng)和停止時(shí)出現(xiàn)的干摩擦造成主軸與軸承磨損現(xiàn)象,提高了主軸和軸承的使用壽命及精度保持性;軸承油腔大多采用淺腔結(jié)構(gòu),在主軸啟動(dòng)后,依靠淺腔階梯效應(yīng)形成的動(dòng)壓承載力和靜壓承載力疊加,大大地提高了主軸承載能力,而多腔對(duì)置結(jié)構(gòu)又極大地增加了主軸剛度;高壓油膜的均化作用和良好的抗振性能,保證了主軸具有很高旋轉(zhuǎn)精度和運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。它的優(yōu)點(diǎn)如下:1.速度和載荷范圍廣,應(yīng)用范圍廣。動(dòng)靜壓軸承在零件轉(zhuǎn)速到很高的范圍內(nèi)的 各種相對(duì)速度下都能承載,而且載荷范圍大,其承載能力取決于供油壓力,軸承軸頸結(jié)構(gòu)和相對(duì)大??;2.油膜剛度高,阻尼大,抗振性好;3.摩擦阻力,磨損小.由于總有一層油膜將相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面隔開,因此摩擦阻力小,磨損小,能長期保持很高的運(yùn)動(dòng)精度,壽命長.且對(duì)軸承軸頸材料要求也較低;4.主軸回轉(zhuǎn)精度高.動(dòng)靜壓軸承中靜壓油膜具有良好的糾正軸和軸向跳動(dòng);5.安全性好.在萬一供油受阻或切斷時(shí),可利用軸承中動(dòng)壓效應(yīng)來承載;6.承載能力高.由于動(dòng)壓效應(yīng),使軸承轉(zhuǎn)速越高承載能力越大,同時(shí)軸承還能承受方向不斷變化的動(dòng)載及瞬時(shí)過載;7.穩(wěn)定性好.8.使用較經(jīng)濟(jì).由于動(dòng)靜壓軸承高速下主要靠動(dòng)壓承載,故這時(shí)供油壓力可相對(duì)較小,軸承可設(shè)計(jì)成較小軸頸,軸承結(jié)構(gòu)簡單,制造精度和材料要求不高。動(dòng)靜壓軸承需要一套供油系統(tǒng),潤滑油要經(jīng)過嚴(yán)格過濾以保持清潔。目前廣泛應(yīng)用的是定壓供油系統(tǒng)。一定壓力的壓力油,經(jīng)節(jié)流器流入兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)體間的油腔,通過油腔壓力來平衡外載荷。在定壓供油系統(tǒng)中,節(jié)流器是關(guān)鍵部分,它起著限制流入油腔流量的阻尼作用,使油腔壓力僅隨外載荷的變化而變化。靜壓軸承常用的固定節(jié)流器有毛細(xì)管和小孔節(jié)流器兩種。本次設(shè)計(jì)選用毛細(xì)管節(jié)流器。動(dòng)靜壓軸承廣泛用于高速精密設(shè)備中.目前,在改造舊精密磨削設(shè)備方面,用得較多的是北京中航設(shè)備改造廠的WMB型表面節(jié)流液體動(dòng)靜壓混合軸承。砂輪架主軸的軸向定位采用軸向止推靜壓軸承。軸向止推軸承由兩個(gè)相對(duì)的環(huán)形油腔構(gòu)成。軸上具有臺(tái)肩以形成承載面。軸承的間隙通過修磨調(diào)整墊圈的厚度來保證。4.7 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)為了提高主軸的旋轉(zhuǎn)精度,皮帶輪不直接裝在主軸上,而是裝在單獨(dú)的支架上,并用花鍵套帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn),即采用卸荷皮帶輪的方案,如圖42所示。這個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)是,減少了主軸的變形,同時(shí)還提高了承載能力。圖42 卸荷皮帶輪1.電動(dòng)機(jī)的選擇= (2.358.82)+3.8 = 12.62kw通過以上計(jì)算,取=15kw,選擇Y100L4型電動(dòng)機(jī)2.皮帶設(shè)計(jì)因?yàn)槎嘈◣Ъ嬗蠽帶和平帶的優(yōu)點(diǎn),外輪廓尺寸小,比V型帶傳動(dòng)平穩(wěn),所以皮帶采用多楔帶5。多楔帶以平帶為基體,內(nèi)表面有等距離縱向楔型的環(huán)形帶傳動(dòng)。工作面為楔側(cè)面,有橡膠和聚氨酯兩種5。1)皮帶材料的選用皮帶材料選用聚氨酯。2)設(shè)計(jì)計(jì)算已知小帶輪轉(zhuǎn)速,即 =1500r/min,傳動(dòng)比i=2.5;(1)計(jì)算功率由機(jī)械設(shè)計(jì)表8.7查得,工作情況系數(shù)為1.1,故 (45)(2)由和選擇帶型由于=16.5kw,=1500r/min,查表后可知,取帶型為L型。(3)確定帶輪基準(zhǔn)直徑由金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊表443,取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑=80mm。,由此得。(4)驗(yàn)算帶速 (46)= 6.28 m/s 30 m/s,所以帶速合格。(5)初定軸向間距由公式(45)0.7(+) 2(+), (47)可知196 560,取=400。(6)所需基準(zhǔn)帶長 (48)=1248.82mm由金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊表45,取相近的基準(zhǔn)帶長= 1250 mm6。(7)實(shí)際軸向間距 (49)= 401.18mm所以皮帶的實(shí)際軸向間距取401mm。(8)多楔帶每楔的基本額定功率由金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊表440,可以查得0.34kw。(9)小帶輪的包角 (410)162.85(10)多楔帶楔數(shù)的確定 (411)其中查表得,代入的計(jì)算公式中,得0.849kw。又已知0.955,1.00,得:由此可以確定,取Z15。3.帶輪設(shè)計(jì)1)帶輪設(shè)計(jì)的要求:(1)質(zhì)量小,結(jié)構(gòu)工藝性好,無過大的鑄造應(yīng)力;(2)質(zhì)量分布均勻,轉(zhuǎn)速高時(shí)要經(jīng)過動(dòng)平衡校證;(3)槽輪工作面要經(jīng)過精細(xì)加工,以減少帶的磨損;(4)輪槽的尺寸和角度應(yīng)有一定的精度,以使載荷分布均勻。2)帶輪的材料選用帶輪的材料選用HT200。 3)帶輪的結(jié)構(gòu)(1)小帶輪直徑(d為軸的直徑),所以采用實(shí)心式。(2)大帶輪 300,所以采用腹板式結(jié)構(gòu)。4)小帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸圖43 小帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸 (412)其中帶輪的外徑, 軸的直徑, 基準(zhǔn)線上槽深。 (413),圓整后得165mm (414), (415)其中多楔帶的楔數(shù),多楔帶的槽間距,第一槽對(duì)稱面到端面的距離。5)大帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸圖44 大帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸4.花鍵套的選用由軸端直徑60選用內(nèi)花鍵套:862H778H1012H11GB1144-87,如圖圖43 內(nèi)花鍵套的結(jié)構(gòu)尺寸第5章 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1 概述任何一個(gè)數(shù)控系統(tǒng)都是由硬件和軟件兩部分構(gòu)成,硬件是組成系統(tǒng)的基礎(chǔ),軟件是系統(tǒng)的靈魂。有了硬件和軟件和配合才能有效的完成系統(tǒng)的使命。硬件電路的可靠性直接影響到數(shù)控系統(tǒng)的性能指標(biāo)。本設(shè)計(jì)中要求砂輪架自動(dòng)橫向進(jìn)給(X)和工作臺(tái)縱向進(jìn)給(Y)在兩坐標(biāo)進(jìn)行控制。對(duì)磨床工作過程進(jìn)行分析:其調(diào)整過程有裝工件,手動(dòng)退出,手動(dòng)快進(jìn),對(duì)刀,手動(dòng)快退;自動(dòng)調(diào)整過程有設(shè)置磨削量,快進(jìn),工進(jìn),快退。該磨床的砂輪架橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)和工作臺(tái)縱向進(jìn)給實(shí)行數(shù)控,主要的使用要求和功能如下:要有兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)砂輪和工作臺(tái)。1對(duì)液壓進(jìn)行控制。2對(duì)冷卻液進(jìn)行控制。3砂輪主軸電機(jī)控制。4頭架主軸電機(jī)啟停控制。5手動(dòng)及其方向控制。6手動(dòng)快進(jìn)和快退。7工作方式。8鍵盤與顯示。9工作臺(tái)限位。10報(bào)警。11急停。根據(jù)以上要求來確定硬件電路方案。5.2 確定硬件電路總體方案機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路概括起來由以下四部分組成,如圖5.1所示。(1)主控制器,即中央處理單元CPU。(2)總線,包括數(shù)據(jù)總線(DB),地址總線(AB)和控制總線(CB)。(3)儲(chǔ)存器,包括只讀可編程程序儲(chǔ)存器(ROM)和隨機(jī)讀寫數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器(RAM)。4接口,即I/O 輸入/輸出接口電路。5.1 數(shù)控系統(tǒng)硬件框圖1.主控制器CPU的選擇 在一般二坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的數(shù)據(jù)控系統(tǒng)中,推薦采用MCS-51系列單片機(jī)作為主控制器。MCS-51系列單片機(jī)主要有三種型號(hào)的產(chǎn)品:8031,8051和8751。該系列產(chǎn)品是集中CPU,I/O端口及部分RAM為一體的功能性很強(qiáng)的控制器。目前,工業(yè)控制中應(yīng)用最多的是8031單片機(jī)。本設(shè)計(jì)中也采用8031單片機(jī)。它是一個(gè)具有40根引腳的雙列直差式器件,其基本特征有:(1)具有8位中央處理單元CPU(2)片內(nèi)有時(shí)鐘發(fā)生電路(3)具有128個(gè)字節(jié)的RAM(4)具有21個(gè)特殊功能寄存器(5)可尋址64K字節(jié)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和64K字節(jié)的外部程序存儲(chǔ)器(6)具有4個(gè)I/O接口,32根I/O線(7)具有兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(8)具有5個(gè)中斷源,配備兩個(gè)優(yōu)先級(jí)別(9)具有一個(gè)全雙功能串行接口(10)具有位尋址能力,適用邏輯運(yùn)算8031片內(nèi)沒有程序存儲(chǔ)器,僅有片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。2.程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)擴(kuò)展的芯片大多采用EPROM芯片。在選擇芯片時(shí),要考慮最大讀出速度,工作溫度及存儲(chǔ)器的容量。在滿足容量要求的同時(shí),盡量選擇大容量芯片,以減少芯片數(shù)量,使系統(tǒng)簡化。所以本設(shè)計(jì)中選用2764EPROM芯片,它是雙列直插式28腳芯片。單片機(jī)規(guī)定口分時(shí)輸出低8位地址和數(shù)據(jù)的通道口。為了把地址信息分離出來保存,需要地址鎖存器。本設(shè)計(jì)中采用74LS373作為地址鎖存器。采用2764EPROM程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展電路框圖如圖5.2所示:圖5. 2764EPROM程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展電路框圖3.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展由于8031內(nèi)部RAM只有128字節(jié),不能滿足系統(tǒng)的要求,需擴(kuò)展片外的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路一般采用6/16和6264表態(tài)RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,其選用規(guī)則與EPROM程序存儲(chǔ)器的要求相同。在本設(shè)計(jì)中選用6264為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展芯片。容量為8K。擴(kuò)展6264框圖如下4.I/O口擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)8031單片機(jī)共有四個(gè)八位并行I/O口,但可供用戶使用的只有口及口。因此要進(jìn)行I/O接口的擴(kuò)展。 本設(shè)計(jì)中采用通用的可編程接口芯片8255A。它是有A,B。C三個(gè)可編程功能的8位I/O接口,有40個(gè)引腳的雙列直插式RAM/IO/CTC擴(kuò)展器。由8255A自單片機(jī)接受地址址信息,控制信息,在數(shù)據(jù)總線與端口間傳送數(shù)據(jù)狀態(tài)控制信號(hào)。圖5.3擴(kuò)展6264框圖由于一塊8255A可提供24個(gè)I/O口,而本設(shè)計(jì)中經(jīng)過分析,使用要求須四十幾個(gè)口,所以本設(shè)計(jì)中采用三片8255A芯片,其中一塊芯片作為鍵盤,顯示接口電路。根據(jù)以上控制需要分配這些接口:(1)OUTPUT:控制砂輪架進(jìn)給五相步進(jìn)電機(jī)- 控制工作臺(tái)進(jìn)給五相步進(jìn)電機(jī)- 工件頭架旋轉(zhuǎn)(C)異步電機(jī)-線圈觸點(diǎn)占1位 砂輪旋轉(zhuǎn)(F)異步電機(jī)-線圈觸點(diǎn)占1位 液壓泵異步電機(jī)(,)-線圈觸點(diǎn)占3位 液壓繼電器(,)-線圈觸點(diǎn)占3位(2)OUTPUT: 限位開關(guān)(,) 口 零位開關(guān)(,)(3)I/O(面板): 鍵盤4*7=28 口 顯示器 米字形 口 手動(dòng)按鈕(,F(xiàn) C ) 啟動(dòng)/暫停 警報(bào) 急停 (5)波段開關(guān)(編輯,自動(dòng),手動(dòng))由上述可知:共使用了三片8255A芯片,其中還剩余口(八位)可以利用。 總線連接數(shù)據(jù)總線(DB) 口為數(shù)據(jù)I/O口,數(shù)據(jù)總線由它連接各芯片數(shù)據(jù)I/O口。地址總線(AB) 設(shè)計(jì)中一共使用了一片TAM(8K),一片TOM(8K),三片8255A。必須對(duì)這些擴(kuò)展部分實(shí)行統(tǒng)一編址。 2764EPROM 8K= 需13條地址線 6264RAM 8K= 需13條地址線但由于訪問片外TOM與訪問片外RAM所以用控制線不同,且與,不會(huì)同時(shí)有效,所以兩者地址可以完全重疊。用口八位地位地址。五位高地址。2764EPROM與三片8255A I/O接口芯片可用2-4譯碼器74LS32進(jìn)行片選。由,兩位控制片選結(jié)果。 EPRAM6264 0 0 EPRAM62640 0 8255A(1) 1 0 8255A(2) 1 1 8255A(3)由此,可得地址分派如下: 000000FFH RAM6264 000000FFH ROM2764 000101FFH 8255A(1) 000202FFH 8255A(2) 000203FFH 8255A(3)圖5.4接口框圖5.鍵盤,顯示接口電路圖5.5鍵盤和顯示接口電路如圖5.5所示,本數(shù)控系統(tǒng)采用行列式鍵盤,即用I/O口線組成行列結(jié)構(gòu),按鍵設(shè)置在行列的交點(diǎn)上。使用的顯示器為16段米字管和LED(發(fā)光二極管顯示器)。采用8255A接口芯片管理鍵盤,顯示器電路。它由4*7鍵和7位LED顯示器組成。鍵盤,顯示器接口電路圖:8031的口作數(shù)據(jù)輸出,用與端口選址,兩片8255A的與,左上8255A芯片的與右下8255A的一起組成4*7鍵盤掃描線,右下8255A的PB口用于查詢8個(gè)限位開關(guān)的狀態(tài)。6.8031與控制電機(jī)與電液閥8255A的聯(lián)接其它輔助電路設(shè)計(jì)圖5.6輔助電路 8031的口向8255A輸出八位數(shù)據(jù)以控制電機(jī)和液壓閥。鎖存器出來的與,以進(jìn)行端口尋址。與控制8255A的讀寫。口的控制一五相步進(jìn)電機(jī),控制另一步進(jìn)電機(jī)??刂扑膫€(gè)異步電機(jī)的啟停,控制液壓閥。加光電隔離器以屏蔽電磁干擾。7.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如圖5.7所示,由四部分組成。在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)中,一般在接口電路與功率放大器之間要加上隔離電路,實(shí)現(xiàn)電氣隔離,本設(shè)計(jì)中使用光隔,光隔引腳及接線圖如圖5.8所示。圖5.7步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路助圖5.8光隔引腳及接線圖第6章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.1 概述磨床通常以電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力,由它帶動(dòng)機(jī)械,液壓傳動(dòng)系統(tǒng)完成機(jī)床的各種運(yùn)動(dòng),再通過電器,液壓系統(tǒng)控制這些運(yùn)動(dòng)之間的轉(zhuǎn)換和先后順序及其聯(lián)系。6.2 液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)1.液壓工作原理1)液壓傳動(dòng)的特征與機(jī)械傳動(dòng)相比,它是用具有壓力的油作為介質(zhì),經(jīng)過二次轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的:電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)油泵 壓力油 液壓機(jī)(旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)) 油缸(直線運(yùn)動(dòng))因此,整個(gè)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)由四部分組成:(1)動(dòng)力部分油泵(2)執(zhí)行部分液壓機(jī)或油缸(3)控制部分方向閥,節(jié)流閥,壓力閥(4)輔助部分油管,壓力表,蓄能器,壓力繼電器等在上述液壓傳動(dòng)過程中,壓力油應(yīng)密封在油管內(nèi),如果不密封,油就不能形成壓力,也無法起傳動(dòng)作用。另外,油所處的容積還要不斷的變化,容積不變化,油泵就不能吸油與排油,油缸不能移動(dòng),也不能完成傳動(dòng)作用。磨床的液壓傳動(dòng),就是利用容積的變化來完成其動(dòng)作的。2)液壓傳動(dòng)的兩個(gè)重要參數(shù)壓力,流量(1)液體壓力與負(fù)載的關(guān)系:齒輪油泵的供油壓力,隨著工作臺(tái)受到的負(fù)載大小正變化。負(fù)載大,壓力大;負(fù)載小,壓力小。(2)液體流量也速度的關(guān)系進(jìn)入油缸的流量越多,工作臺(tái)速度就越快,定量油泵的流量要大于工作臺(tái)最大速度所需的流量。(3)壓力與流量的關(guān)系a.油泵的壓力與流量關(guān)系齒輪油泵并不是一旋轉(zhuǎn)就打出壓力油來的,必須要在油泵出油口加負(fù)載,并且壓力隨負(fù)載變化而變化。b.管路中的壓力與流量的關(guān)系在管路中流動(dòng)的油液,壓力(實(shí)際上是壓力差)流量與液阻密切相關(guān),液阻增大,壓力差增大或流量減小。3)液壓傳動(dòng)采用的符號(hào)在繪制液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖時(shí),液壓元件的符號(hào)常采用結(jié)構(gòu)符號(hào)或職能符號(hào)來表示。結(jié)構(gòu)符號(hào)近似于實(shí)物的結(jié)構(gòu),直觀性強(qiáng),容易理解,但繪制麻煩。職能符號(hào)只表示元件的作用,不能表示出結(jié)構(gòu),繪制迅速方便,已列入國標(biāo)。2.液壓系統(tǒng)的傳動(dòng)設(shè)計(jì)在實(shí)際工作中有以下幾個(gè)步驟:1.按照機(jī)床的每一個(gè)動(dòng)作要求來擬訂相應(yīng)的液壓回路。2.按照機(jī)床的工作循環(huán)方框圖,將各個(gè)回路合并成系統(tǒng),畫出液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖。3.按照機(jī)床動(dòng)作所要求的速度和作用的力等進(jìn)行計(jì)算。4.選用標(biāo)準(zhǔn)的或設(shè)計(jì)專用的液壓元件,并按照機(jī)床布局來確定各元件的組合形式,進(jìn)行閥板設(shè)計(jì)。5.繪制液壓元件的連接總圖油路裝配圖。上述步驟是相互聯(lián)系交替進(jìn)行的,往往需要幾次反復(fù),才能完成。3.機(jī)床需要的液壓部分1)機(jī)床測量儀的進(jìn)給和退出,徑向測量儀的垂直橫向進(jìn)給和退出,尾架的松開;2)潤滑部分。a.床身的滾珠絲桿b.砂輪架的滾珠絲桿c.砂輪修整器的滾珠絲桿,間隙供油d.砂輪架的卸荷e.床身導(dǎo)軌的潤滑f.砂輪修整器直線導(dǎo)軌的間隙供油3)動(dòng)靜壓軸承a.砂輪架主軸軸承部分b.砂輪修整器主軸軸承部分4.擬訂液壓原理圖機(jī)床液壓系統(tǒng)的擬訂,要與機(jī)械,電器配合,將各個(gè)液壓回路進(jìn)行組合,達(dá)到總體設(shè)計(jì)所需要的動(dòng)作循環(huán)程序。具體原理圖見MKS1632A高速數(shù)控端面外圓磨床液壓圖結(jié)論經(jīng)過三個(gè)多月的努力,我順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù),對(duì)磨床的設(shè)計(jì)過程有了一個(gè)基本的認(rèn)識(shí),特別對(duì)數(shù)控高速端面外圓磨床MKS1632A的設(shè)計(jì)過程有了深刻和清晰的了解。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一次綜合應(yīng)用,它涉及到機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械裝備設(shè)計(jì)、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)、數(shù)控技術(shù)、互換性和測量技術(shù)、單片機(jī)、電子信息技術(shù)等多門課程的內(nèi)容,使我對(duì)知識(shí)的綜合知識(shí)的運(yùn)用有了很大的提高。本次設(shè)計(jì)的數(shù)控高速端面外圓磨床MKS1632A可以同時(shí)加工帶軸肩類零件的外圓和端面,從而提高了磨削效率,減少加工時(shí)間,節(jié)省工件的生產(chǎn)成本。在數(shù)控高速端面外圓磨床MKS1632A的設(shè)計(jì)過程中,郭老師讓我們四個(gè)人每人負(fù)責(zé)一部分,我負(fù)責(zé)的是數(shù)控高速端面外圓磨床MKS1632A的砂輪架部分。起初我們四個(gè)人在一起討論磨床的總體布局圖,每個(gè)人提出自己的想法,然后由大家來討論,在這樣的討論和交流中,我們都學(xué)到了不少知識(shí),知道自己方案的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),最后我們討論出來一套最優(yōu)方案。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我負(fù)責(zé)的部件是砂輪架,砂輪架是磨床上用來帶動(dòng)砂輪作高速旋轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部件,主要由傳動(dòng)部件和主軸軸承部分組成,主軸與軸承是砂輪架的主要組成部分。首先是根據(jù)砂輪架主軸的要求進(jìn)行軸的設(shè)計(jì),然后再選取軸承,設(shè)計(jì)皮帶和皮帶輪等等。在這個(gè)過程中,軸的撓度校核、皮帶和皮帶輪的設(shè)計(jì)等用到了大量的計(jì)算。由于磨床是高精密加工機(jī)床,對(duì)各部件的設(shè)計(jì)要求都較高。為了提高旋轉(zhuǎn)精度,我主要做了以下工作:1.在選擇軸承的時(shí)候,我選用了動(dòng)靜壓軸承。,動(dòng)靜壓混合軸承是一種既綜合了液體動(dòng)壓和靜壓軸承的優(yōu)點(diǎn),又克服了兩著缺點(diǎn)的新型多油楔油膜軸承。它利用靜壓軸承的節(jié)流原理,使壓力油腔中產(chǎn)生足夠大的靜壓軸承載力,從而克服了液體動(dòng)壓軸承啟動(dòng)和停止時(shí)出現(xiàn)的干摩擦造成主軸與軸承磨損現(xiàn)象,提高了主軸和軸承的使用壽命及精度保持性;軸承油腔大多采用淺腔結(jié)構(gòu),在主軸啟動(dòng)后,依靠淺腔階梯效應(yīng)形成的動(dòng)壓承載力和靜壓承載力疊加,大大地提高了主軸承載能力,而多腔對(duì)置結(jié)構(gòu)又極大地增加了主軸剛度;高壓油膜的均化作用和良好的抗振性能,保證了主軸具有很高旋轉(zhuǎn)精度和運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。動(dòng)靜壓軸承廣泛用于高速精密設(shè)備中.目前,在改造舊精密磨削設(shè)備方面,用得較多的是北京中航設(shè)備改造廠的WMB型表面節(jié)流液體動(dòng)靜壓混合軸承。2.在砂輪架傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)中,采用了多楔帶皮帶和多楔帶帶輪。多楔帶兼有V帶和平帶的優(yōu)點(diǎn),外輪廓尺寸小,比V型帶傳動(dòng)平穩(wěn)。多楔帶以平帶為基體,內(nèi)表面有等距離縱向楔型的環(huán)形帶傳動(dòng),工作面為楔側(cè)面。3.為了減少外載荷對(duì)砂輪架主軸的影響,提高砂輪架主軸的承載能力,在帶輪的安裝方面,采用了卸荷皮帶輪的方案,即多楔帶皮帶輪不是直接安裝在砂輪架主軸上,而是安裝在支架上,然后通過花鍵套來傳遞扭矩,帶動(dòng)砂輪架主軸旋轉(zhuǎn)。這種方案的好處是砂輪架承受的軸向力大大地減小了,砂輪架主要承受扭矩,達(dá)到減小砂輪架主軸變形、提高砂輪架主軸的承載能力和提高旋轉(zhuǎn)精度等目的。需要補(bǔ)充一點(diǎn)的是,在砂輪架主軸的設(shè)計(jì)中,因?yàn)檩S的中間部分只有一部分需要進(jìn)行精加工,以便安裝動(dòng)靜壓軸承,其余部分則沒有什么特殊的加工要求。考慮到加工成本的問題,我采取將砂輪架主軸中間一部分半徑減小的方法,從而減少了精加工的長度,減小了工件的加工成本,但這樣做會(huì)減小砂輪架主軸的剛度。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我大學(xué)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了綜合,對(duì)我運(yùn)用知識(shí)的能力有了很大提高,特別是培養(yǎng)了我理論結(jié)合實(shí)際的作風(fēng),改變了我以前設(shè)計(jì)不切合實(shí)際的想法,很多設(shè)計(jì)力求標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。致謝經(jīng)過三個(gè)多月的努力,畢業(yè)設(shè)計(jì)已接近尾聲了。在郭老師的指導(dǎo)下,我順利地完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的全部任務(wù)。郭老師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和高度的責(zé)任心給我留下了很深刻的印象,同時(shí)也給我的學(xué)習(xí)、工作、生活以很大的影響,使我受益匪淺。值此論文完成之際,謹(jǐn)向?qū)煴硎局孕牡母兄x,并感謝同組同學(xué)對(duì)我的合作和支持。此外,具有豐富磨床設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的吳躍高級(jí)工程師給我們?nèi)M同學(xué)悉心講解圖紙和解答疑問,在次也表示衷心的感謝。最后,院里的領(lǐng)導(dǎo)和其他老師也給了我很大的關(guān)心,再一次對(duì)大家表示衷心的感謝!參考文獻(xiàn)1 上海機(jī)床廠.磨床設(shè)計(jì)制造(上冊和下冊).上海:上海人民出版社,1972.2 曾志新,呂明.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)在M.武漢:武漢理工大學(xué)出版社,2001.3 姚 俊.CIMT2001平面磨床展品評(píng)述J.精密制造與自動(dòng)化,20014 李伯民,趙波主編.現(xiàn)代磨削技術(shù)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003.5 濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)M.北京:高等教育出版社,2001.6 范云漲,陳兆年.金屬切削機(jī)床簡明手冊M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1994.7 馮辛安,黃玉美.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)M.北京,機(jī)械工業(yè)出版社;2002.8 王昆,何小柏.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)M. 北京:高等教育出版社,2001.9 溫松明主編.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)M.長沙:湖南大學(xué)出版社,2000.10 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊聯(lián)合編寫組.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(中)M.北京,化學(xué)工業(yè)出版社;1983.11 戴曙.金屬切削機(jī)床M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1995.12 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000.13 劉潭玉,黃素華,熊逸珍.畫法幾何及機(jī)械制圖M.長沙:湖南大學(xué)出版社,1998.14 孫桓,陳作模.機(jī)械原理M.北京:高等教育出版社,2001.15 史美堂主編.金屬材料及熱處理M.上海:上??茖W(xué)技術(shù)出版社,2001.附錄A 磨削溫度科研報(bào)告第1章 磨削溫度研究概述1.1 磨削溫度研究的的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢1.1.1 熱模型的發(fā)展其現(xiàn)狀1、國外情況早在50年代,Outwater和Shaw基于剪切面移動(dòng)熱源理論建立了熱量傳遞給工件的熱源模型。Hahn提出了熱量產(chǎn)生在磨粒磨損平面上的理論,認(rèn)為熱量的產(chǎn)生可以通過考慮磨損平面上的力和忽略剪切面上的力來進(jìn)行精確描述。Malkino發(fā)現(xiàn)實(shí)際熱源長度是幾何接觸長度的23倍。Qi發(fā)現(xiàn)接觸長度可以由幾何接觸長度和由于接觸力產(chǎn)生的彈性接觸長度來進(jìn)行預(yù)測。不過,Malkino的研究結(jié)果表明在幾何接觸長度內(nèi)有超過2/3的能量進(jìn)入工件。因此,對(duì)模型進(jìn)行了合適的調(diào)整,建議使用幾何接觸長度來計(jì)算。DesRuisseaux發(fā)現(xiàn)對(duì)于典型的Pecle數(shù)和對(duì)流換熱系數(shù),重要的對(duì)流冷卻將不發(fā)生在接觸區(qū)。Howse也發(fā)現(xiàn)當(dāng)磨削區(qū)的溫度超過磨削液的沸騰溫度時(shí),磨削液的沸騰膜嚴(yán)重地限制了冷卻。因此得出結(jié)論,對(duì)于淺磨削,磨削液的重要性是由于更有效的潤滑來減少磨削力和磨削溫度的1。Malkino經(jīng)過試驗(yàn)得出結(jié)論:切屑帶走的最大能量受熔化所需的能量限制。因此,提出滑擦、耕犁和切削能可以被分別定義。Pettit基于砂輪材料的復(fù)合體特性建立了一個(gè)熱源模型,此模型提供了確定能量傳遞給工件的比率Rw的一種簡便方法。Blank研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于大多數(shù)含鐵材料,在回火顏色發(fā)生時(shí)往往伴隨著表面的嚴(yán)重?fù)p傷,一般回火顏色發(fā)生的臨界溫度在450至500。Hahn的平面模型給出了最大可能傳遞給磨粒的能量。Blank的結(jié)果表明40圓錐角的圓錐模型等于平面模型。因此建議使用Hahn的磨粒模型。Rowe在前人研究的基礎(chǔ)上綜合了較多的磨削參數(shù)建立了一種簡化的傳熱模型,此模型考慮了砂輪和工件的熱特性、砂輪的鋒利程度、砂輪和工件的速度、切深以及接觸長度影響,C.Guo在Rowe模型的基礎(chǔ)上做了改進(jìn),建立了一個(gè)新的模型,此模型考慮了磨削液的影響,通過分別考慮熱傳遞給磨粒和磨削液來確定分配率。2、國內(nèi)情況我國學(xué)者也很早就開展了磨削溫度的理論研究。早在60年代,哈工大的侯鎮(zhèn)冰,上海交通大學(xué)的貝季瑤等人就開始了磨削溫度的理論研究。貝季瑤用實(shí)驗(yàn)方法肯定了按=作為磨削區(qū)接觸弧長的合理性,然后根據(jù)實(shí)際情況的分析,提出了熱源強(qiáng)度在沿接觸弧長上為三角形分布的假設(shè),從而分別按單向?qū)岷碗p向?qū)嵬茖?dǎo)了計(jì)算磨削區(qū)溫度的公式。東北大學(xué)在磨削溫度方面的研究成果比較顯著:蔡光起教授在研究高速重負(fù)荷鋼坯
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