磨床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

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1、 題目：磨床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 系 別 機(jī)電信息系 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 導(dǎo) 師 2014年12月12日 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述 （題目背景、研究意義及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況） 1、題目背景 1.1 磨床的類(lèi)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(chēng)

2、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(lái)的。 磨床種類(lèi)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(lái)磨削特定表面和工件的專(zhuān)門(mén)化磨床，如花鍵軸磨床、凸輪軸磨床、曲軸磨床等。對(duì)外圓磨床來(lái)說(shuō)，又可分為普通外圓磨床、萬(wàn)能外圓磨床、無(wú)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(xiàn)速度在35米/秒左右，目前已向200米/秒以上

3、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(xiàn)，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(guò)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。 1.2 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(kāi)線(xiàn)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(lái)越高，各種高硬

4、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(guó)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(chē)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(chē)床占23%，銑床占22%，鉆床占14%[3]。由此可見(jiàn)，在精密加工當(dāng)中，有許多零部件是通過(guò)精密磨削來(lái)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

5、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(mǎn)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(xiàn)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(zhǎng)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2—3um以?xún)?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10—15mm/min，因此工作臺(tái)必須低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，要求無(wú)爬行和無(wú)沖擊現(xiàn)象并能平穩(wěn)工作。 3.減少振動(dòng)。 精密磨削時(shí)

6、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： 磨削是歷史悠久的切削加工方法之一。古代的刀、槍、劍戟都要經(jīng)過(guò)磨削加工；在現(xiàn)代機(jī)器制造業(yè)中，磨削加工也是金屬切削加工的一種重要方式。 磨床就是用砂輪，油石或者研磨料等作為工具對(duì)工件表面進(jìn)行切削加工的一種機(jī)床。通常把使用砂輪進(jìn)行加工的機(jī)床稱(chēng)為磨床，而用油石和研磨料進(jìn)行加工的機(jī)床稱(chēng)為精磨機(jī)床。大多數(shù)的磨床是使用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪進(jìn)行磨削加工，少數(shù)的是使用油石、砂帶等其他磨具和游離磨料進(jìn)行

7、加工，如珩磨機(jī)、超精加工機(jī)床、砂帶磨床、研磨機(jī)和拋光機(jī)等。 磨床能加工硬度較高的材料，如淬硬鋼、硬質(zhì)合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、花崗石。磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能進(jìn)行高效率的磨削，如強(qiáng)力磨削等。 采用導(dǎo)輪的無(wú)心外圓磨床已被廣泛采用于成批大批量生產(chǎn)中，用以高生產(chǎn)率制造寬廣品種的任精度的制件，其中包括精密制件。這種磨削方法的廣泛采用是由于其具有一系列的磨削特點(diǎn)。 1.3 研究意義 平面磨床是一種機(jī)械加工常用機(jī)床，對(duì)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、換向精度、換向頻率都有較高的要求；平面磨床能加工硬度較高的材料，如淬硬鋼、硬質(zhì)合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、花崗石。精密臥式平面磨床

8、能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能進(jìn)行高效率的磨削，如強(qiáng)力磨削等。因此把“精密臥式平面磨床的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”作為本次本科畢業(yè)論文的課題，既有較大的學(xué)術(shù)價(jià)值，又有廣闊的應(yīng)用前景。 1.4 內(nèi)外相關(guān)研究情況： 十八世紀(jì)30年代，為了適應(yīng)鐘表、自行車(chē)、縫紉機(jī)和槍械等零件淬硬后的加工，英國(guó)、德國(guó)和美國(guó)分別研制出使用天然磨料砂輪的磨床。這些磨床是在當(dāng)時(shí)現(xiàn)成的機(jī)床如車(chē)床、刨床等上面加裝磨頭改制而成的，它們結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛度低，磨削時(shí)易產(chǎn)生振動(dòng)，要求操作工人要有很高的技藝才能磨出精密的工件。 1876年在巴黎博覽會(huì)展出的美國(guó)布朗-夏普公司制造的萬(wàn)能外圓磨床，是首次具有現(xiàn)代磨床基本特征的機(jī)

9、械。它的工件頭架和尾座安裝在往復(fù)移動(dòng)的工作臺(tái)上，箱形床身提高了機(jī)床剛度，并帶有內(nèi)圓磨削附件。1883年，這家公司制成磨頭裝在立柱上、工作臺(tái)作往復(fù)移動(dòng)的平面磨床。 1900年前后，人造磨料的發(fā)展和液壓傳動(dòng)的應(yīng)用，對(duì)磨床的發(fā)展有很大的推動(dòng)作用。隨著近代工業(yè)特別是汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，各種不同類(lèi)型的磨床相繼問(wèn)世。例如20世紀(jì)初，先后研制出加工氣缸體的行星內(nèi)圓磨床、曲軸磨床、凸輪軸磨床和帶電磁吸盤(pán)的活塞環(huán)磨床等。 自動(dòng)測(cè)量裝置于1908年開(kāi)始應(yīng)用到磨床上。到了1920年前后，無(wú)心磨床、雙端面磨床、軋輥磨床、導(dǎo)軌磨床，珩磨機(jī)和超精加工機(jī)床等相繼制成使用；50年代又出現(xiàn)了可作鏡面磨削的高精度外圓磨床；60年

10、代末又出現(xiàn)了砂輪線(xiàn)速度達(dá)60～80米/秒的高速磨床和大切深、緩進(jìn)給磨削平面磨床；70年代，采用微處理機(jī)的數(shù)字控制和適應(yīng)控制等技術(shù)在磨床上得到了廣泛的應(yīng)用。 隨著高精度、高硬度機(jī)械零件數(shù)量的增加，以及精密鑄造和精密鍛造工藝的發(fā)展，磨床的性能、品種和產(chǎn)量都在不斷的提高和增長(zhǎng)。由于長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)新技術(shù)的應(yīng)用相對(duì)滯后，國(guó)內(nèi)機(jī)床產(chǎn)品的總體技術(shù)水平比之先進(jìn)國(guó)家同類(lèi)型機(jī)床還有著相當(dāng)大的差距，勞動(dòng)生產(chǎn)率低下，在國(guó)際市場(chǎng)中競(jìng)爭(zhēng)力不足，經(jīng)濟(jì)效益不高。在國(guó)外高檔機(jī)床大舉進(jìn)攻中國(guó)市場(chǎng)的情況下，我們只有以積極的姿態(tài)面對(duì)這一嚴(yán)峻的形勢(shì)。盡快應(yīng)用先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)，能快速開(kāi)發(fā)出結(jié)構(gòu)合理、自動(dòng)化水平高、加工精度高、低振動(dòng)、低成本的

11、機(jī)床新產(chǎn)品響應(yīng)市場(chǎng)，我國(guó)的機(jī)床工業(yè)才有出路。為了達(dá)到這一目的，掌握先進(jìn)的機(jī)床設(shè)計(jì)方法就顯得尤為重要。我國(guó)機(jī)床工業(yè)的竟?fàn)幠芰Φ奶岣咭簿腿Q于機(jī)床新品的開(kāi)發(fā)和關(guān)鍵技術(shù)的研究、掌握、應(yīng)用和迅速推廣。隨著我國(guó)加入世界貿(mào)易組織和全球經(jīng)濟(jì)一體化環(huán)境的形成，機(jī)床行業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將會(huì)愈演愈烈。目前，國(guó)內(nèi)外機(jī)床產(chǎn)品技術(shù)水平之間的差距仍然很大，主要表現(xiàn)為:產(chǎn)品仿制多，創(chuàng)新少，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不足，利潤(rùn)低:設(shè)計(jì)方法落后，機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，尚處于傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)、靜態(tài)、類(lèi)比的設(shè)計(jì)階段，很少考慮結(jié)構(gòu)動(dòng)、靜態(tài)特性對(duì)機(jī)床產(chǎn)品性能產(chǎn)生的影響，產(chǎn)品精度低，質(zhì)量難以保證;設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，成功率低，反復(fù)設(shè)計(jì)、試制與修改，產(chǎn)品更新?lián)Q代慢，且成本高。 二

12、、本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施 2.1、本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容： (1)通過(guò)調(diào)研和參閱相關(guān)資料，了解平面磨床機(jī)械傳動(dòng)裝置及工作原理； (2)完成原理方案設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)，確定實(shí)施方案； (3)對(duì)平面磨床進(jìn)行傳動(dòng)裝置等機(jī)械參數(shù)的初步設(shè)計(jì)，并完成相關(guān)的計(jì)算； (4)完成平面磨床進(jìn)行傳動(dòng)裝置等機(jī)械參數(shù)的具體設(shè)計(jì)；（X>1000mm，Y>400mm，Z>500mm，X、Y定位精度<0.006mm）；

13、 (5)完成裝配圖和零件圖。 2.2平面磨削方式的選型 2.2.1 裝夾工具選型 對(duì)于精度要求高的平面以及淬火零件的平面加工，需要采用平面磨削方法。平面磨削主要在平面磨床上進(jìn)行。平面磨削時(shí)，對(duì)于外形簡(jiǎn)單的鐵磁性材料工件，采用電磁吸盤(pán)裝夾工件，操縱簡(jiǎn)單方便，能同時(shí)裝夾多個(gè)工件，而且能保證定位面與加工面的平行度要求。對(duì)于外形復(fù)雜或非鐵磁性材料的工件，可采用精密平口虎鉗或?qū)Ｓ脢A具裝夾，然后用電磁吸盤(pán)或真空吸盤(pán)吸牢，根據(jù)本課題需要，選擇電磁吸盤(pán)作為裝夾工具。 2.2.2 磨削方式的選型 根據(jù)砂輪工作面的不同，平面磨削分為周磨和端磨 （1）周磨 采用砂輪的圓周面對(duì)工件平面進(jìn)行磨削

14、。這種磨削方式，砂輪與工件的接觸面積小，磨削力小，磨削熱小，冷卻和排屑條件較好，而且砂輪磨損均勻。 （2）端磨 它是采用砂輪端面對(duì)工件平面進(jìn)行磨削。這種磨削方式，砂輪與工件的接觸面積大，磨削力大，磨削熱多，冷卻和排屑條件差，工件受熱變形大。此外，由于砂輪端面徑向各點(diǎn)的圓周速度不相等，砂輪磨損不均勻。 根據(jù)平面磨床工作臺(tái)的外形和砂輪工作面的不同，用砂輪端面磨削的平面磨床與用砂輪圓周面磨削的平面磨床相比，由于端面磨削的砂輪直徑往往比較大，能同時(shí)磨削出工件的寬度和面積大，同時(shí)砂輪懸伸長(zhǎng)度短，剛性好，可采用較大的磨削用量，生產(chǎn)率較高。但砂輪散熱、冷卻、排屑條件差，所以加工精度和表面質(zhì)量不高，一般

15、用于粗磨。而用圓周面磨削的平面磨床，加工質(zhì)量較高，但這種平面磨床生產(chǎn)效率低，適合于精磨。由于課題中精度<0.006mm，所以本課題采用周磨磨削進(jìn)行工件加工。 2.3平面磨床結(jié)構(gòu)分析： 平面磨床的結(jié)構(gòu)，由床身、工作臺(tái)、電磁吸盤(pán)、砂輪箱、滑座、立柱等部分組成。 2.4 采用的方案及研究方法 平面磨床的三個(gè)坐標(biāo)軸：X軸：工作臺(tái)的橫向運(yùn)動(dòng) Y軸：工作臺(tái)的縱向運(yùn)動(dòng) Z軸：砂輪架進(jìn)給 2.4.1 研究方案初定 方案一：盤(pán)工作臺(tái)除了做X、Y軸直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)外，還做Z軸上、下直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，磨床主軸帶動(dòng)的砂輪刀片只做自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，此方案工作臺(tái)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)器自重大，運(yùn)動(dòng)慣性大，

16、定位精度不高，成本高； 方案二：電磁吸盤(pán)工作臺(tái)只做X、Y軸直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，磨床主軸帶動(dòng)的砂輪刀片除了自轉(zhuǎn)外，還要做Z軸上、下運(yùn)動(dòng)，此方案總體較簡(jiǎn)單，但磨床主軸帶動(dòng)的砂輪刀片運(yùn)動(dòng)行程太大，影響加工時(shí)間，提高了成本； 方案三：電磁吸盤(pán)工作臺(tái)做X軸直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，磨床主軸帶動(dòng)的砂輪刀片做Z軸上、下及Y軸直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，此方案此方案總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，砂輪刀片運(yùn)動(dòng)范圍小，有利于零件的平面磨削。 通過(guò)對(duì)以上三種方案的比較,選取方案三為最終的方案，其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單： 2.5 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選型 2.5.1步進(jìn)電機(jī) 優(yōu)點(diǎn) 1.電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度正比于脈沖數(shù)； 2.電機(jī)停轉(zhuǎn)的時(shí)候具有最大的轉(zhuǎn)矩（當(dāng)繞組激磁時(shí)）； 3.由于每步的

17、精度在百分之三到百分之五，而且不會(huì)將一步的誤差積累到下一步因而有較好的位置精度和運(yùn)動(dòng)的重復(fù)性； 4.優(yōu)秀的起停和反轉(zhuǎn)響應(yīng)； 5.由于沒(méi)有電刷，可靠性較高，因此電機(jī)的壽命僅僅取決于軸承的壽命； 6.電機(jī)的響應(yīng)僅由數(shù)字輸入脈沖確定，因而可以采用開(kāi)環(huán)控制，這使得電機(jī)的結(jié)構(gòu)可以比較簡(jiǎn)單而且控 制成本； 7.僅僅將負(fù)載直接連接到電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上也可以極低速的同步旋轉(zhuǎn)。 8.由于速度正比于脈沖頻率，因而有比較寬的轉(zhuǎn)速范圍。 缺點(diǎn) 1.如果控制不當(dāng)容易產(chǎn)生共振； 2.難以運(yùn)轉(zhuǎn)到較高的轉(zhuǎn)速。 3.難以獲得較大的轉(zhuǎn)矩 4.在體積重量方面沒(méi)有優(yōu)勢(shì)，能源利用率低。 5.超過(guò)負(fù)載時(shí)會(huì)破壞同步，高速

18、工作時(shí)會(huì)發(fā)出振動(dòng)和噪聲 2.5.2交流伺服電動(dòng)機(jī) 優(yōu)點(diǎn):良好的速度控制特性，在整個(gè)速度區(qū)內(nèi)可實(shí)現(xiàn)平滑控制，幾乎無(wú)振蕩;高效率，90%以上，不發(fā)熱;高速控制;高精確位置控制（取決于何種編碼器）;額定運(yùn)行區(qū)域內(nèi)，實(shí)現(xiàn)恒力矩;低噪音;沒(méi)有電刷的磨損，免維護(hù);不產(chǎn)生磨損顆粒、沒(méi)有火花，適用于無(wú)塵間、易暴環(huán)境 　　慣量低; 　　 缺點(diǎn):控制較復(fù)雜,驅(qū)動(dòng)器參數(shù)需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整PID參數(shù)整定,需要更多的連線(xiàn) 2.5.3直流伺服電動(dòng)機(jī)　　 優(yōu)點(diǎn):精確的速度控制,轉(zhuǎn)矩速度特性很硬,原理簡(jiǎn)單、使用方便,價(jià)格優(yōu)勢(shì) 　　 缺點(diǎn):電刷換向,速度限制,附加阻力,產(chǎn)生磨損微粒 2.5.4直線(xiàn)電動(dòng)機(jī) 1

19、.適合高速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。因?yàn)椴淮嬖陔x心力的約束，普通材料亦可以達(dá)到較高的速度。而且如果初、次級(jí)間用氣墊或磁墊保存間隙，運(yùn)動(dòng)時(shí)無(wú)機(jī)械接觸，因而運(yùn)動(dòng)部分也就無(wú)摩擦和噪聲。這樣，傳動(dòng)零部件沒(méi)有磨損，可大大減小機(jī)械損耗，避免拖纜、鋼索、齒輪與皮帶輪等所造成的噪聲，從而提高整體效率。 2.易于調(diào)節(jié)和控制。通過(guò)調(diào)節(jié)電壓或頻率，或更換次級(jí)材料，可以得到不同的速度、電磁推力，適用于低速往復(fù)運(yùn)行場(chǎng)合。 3.適應(yīng)性強(qiáng)。直線(xiàn)電機(jī)的初級(jí)鐵芯可以用環(huán)氧樹(shù)脂封成整體，具有較好的防腐、防潮性能，便于在潮濕、粉塵和有害氣體的環(huán)境中使用；而且可以設(shè)計(jì)成多種結(jié)構(gòu)形式，滿(mǎn)足不同情況的需要。 3.高加速度。這是直線(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，相比其

20、他絲杠、同步帶和齒輪齒條驅(qū)動(dòng)的一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)。 2.5.5滾動(dòng)電動(dòng)機(jī) 優(yōu)點(diǎn)： 1.電子換向來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械換向，性能可靠、永無(wú)磨損、故障率低，壽命比有刷電機(jī)提高了約6倍，代表了電動(dòng)車(chē)的發(fā)展方向； 2.屬靜態(tài)電機(jī)，空載電流小； 3.效率高； 4.體積小。 缺點(diǎn)： 1.低速起動(dòng)時(shí)有輕微振動(dòng)，如速度加大換相頻率增大，就感覺(jué)不到振動(dòng)現(xiàn)象了； 2.價(jià)格高，控制器要求高； 3.易形成共振 2.6導(dǎo)向系統(tǒng)選型 2.6.1滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌 滑動(dòng)導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、剛度好、抗振性高等優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用廣泛。但對(duì)于金屬對(duì)金屬型式，靜摩擦系數(shù)大，動(dòng)摩擦系數(shù)隨速度變化而變化，在低

21、速時(shí)易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。為了提高導(dǎo)軌的耐磨性，改善摩擦特性，可通過(guò)選用合適的導(dǎo)軌材料、熱處理方法等。例如，導(dǎo)軌材料可采用優(yōu)質(zhì)鑄鐵、耐磨鑄鐵或鑲淬火鋼導(dǎo)軌，熱處理方法采用導(dǎo)軌表面滾壓強(qiáng)化、表面淬硬、鍍鉻、鍍鉬等方法提高機(jī)床導(dǎo)軌的耐磨性能。目前多數(shù)使用金屬對(duì)塑料型式，稱(chēng)為貼塑導(dǎo)軌。貼塑滑動(dòng)導(dǎo)軌的塑料化學(xué)成分穩(wěn)定、摩擦系數(shù)小、耐磨性好、耐腐蝕性強(qiáng)、吸振性好、比重小、加工成形簡(jiǎn)單，能在任何液體或無(wú)潤(rùn)滑條件下工件。其缺點(diǎn)是耐熱性差、導(dǎo)熱率低、熱膨脹系數(shù)比金屬大、在外力作用下易產(chǎn)生變形、剛性差、吸濕性大、影響尺寸穩(wěn)定性。 三角形導(dǎo)軌：該導(dǎo)軌磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償，故導(dǎo)向精度高。它的截面角度由載荷大小及導(dǎo)向要求而定

22、，一般為90。為增加承載面積，減小比壓，在導(dǎo)軌高度不變的條件下，采用較大的頂角（110～120）；為提高導(dǎo)向性，采用較小的頂角（60）。如果導(dǎo)軌上所受的力，在兩個(gè)方向上的分力相差很大，應(yīng)采用不對(duì)稱(chēng)三角形，以使力的作用方向盡可能垂直于導(dǎo)軌面。 矩形導(dǎo)軌：優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、檢驗(yàn)和修理方便；導(dǎo)軌面較寬，承載力較大，剛度高，故應(yīng)用廣泛。但它的導(dǎo)向精度沒(méi)有三角形導(dǎo)軌高；導(dǎo)軌間隙需用壓板或鑲條調(diào)整，且磨損后需重新調(diào)整。 燕尾形導(dǎo)軌：燕尾形導(dǎo)軌的調(diào)整及夾緊較簡(jiǎn)便，用一根鑲條可調(diào)節(jié)各面的間隙，且高度小，結(jié)構(gòu)緊湊；但制造檢驗(yàn)不方便，摩擦力較大，剛度較差。用于運(yùn)動(dòng)速度不高，受力不大，高度尺寸受限制的場(chǎng)合。

23、 圓形導(dǎo)軌：制造方便，外圓采用磨削，內(nèi)孔珩磨可達(dá)精密的配合，但磨損后不能調(diào)整間隙。為防止轉(zhuǎn)動(dòng)，可在圓柱表面開(kāi)鍵槽或加工出平面，但不能承受大的扭矩。宜用于承受軸向載荷的場(chǎng)合 2.6.2滾動(dòng)摩擦導(dǎo)軌 1.摩擦系數(shù)小，并且靜、動(dòng)摩擦系數(shù)之差很小，故運(yùn)動(dòng)靈便，不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象； 2.定位精度高，一般滾動(dòng)導(dǎo)軌的重復(fù)定位誤差約為0.1～0.2μm，而滑動(dòng)導(dǎo)軌的定位誤差一般為10～20μm。因此，當(dāng)要求運(yùn)動(dòng)件產(chǎn)生精確微量的移動(dòng)時(shí)，通常采用滾動(dòng)導(dǎo)軌； 3.磨損較小，壽命長(zhǎng)，潤(rùn)滑簡(jiǎn)便； 4.結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，加工比較困難，成本較高； 5.對(duì)臟物及導(dǎo)軌面的誤差比較敏感。 2.6.3液體靜壓導(dǎo)軌

24、 工作時(shí)摩擦系數(shù)極低（f=0.0005）；導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)不受負(fù)載和速度的限制，且低速時(shí)移動(dòng)均勻，無(wú)爬行現(xiàn)象；由于液體具有吸振作用，因而導(dǎo)軌的抗振性好；承載能力大、剛性好；摩擦發(fā)熱小，導(dǎo)軌溫升小。但液體靜壓導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多了一套液壓系統(tǒng)；成本高；油膜厚度難以保持恒定不變。故液體靜壓導(dǎo)軌主要用于大型、重型數(shù)控機(jī)床上。 2.7傳動(dòng)系統(tǒng)選型 2.7.1齒形帶傳動(dòng) 1.鋼絲繩制成的強(qiáng)力層受載后變形極小，齒形帶的周節(jié)基本不變,帶與帶輪間無(wú)相對(duì)滑動(dòng),傳動(dòng)比恒定、準(zhǔn)確； 2.齒形帶薄且輕，可用于速度較高的場(chǎng)合，傳動(dòng)時(shí)線(xiàn)速度可達(dá)40米／秒，傳動(dòng)比可達(dá)10，傳動(dòng)效率可達(dá)98％； 3.結(jié)構(gòu)緊湊，耐磨性

25、好； 4.由于預(yù)拉力小，承載能力也較??； 5.制造和安裝精度要求甚高，要求有嚴(yán)格的中心距，故成本較高。 2.7.2齒輪齒條傳動(dòng) 齒輪齒條，承載力大，傳動(dòng)精度較高，可達(dá)0.1mm，可無(wú)限長(zhǎng)度對(duì)接延續(xù)，傳動(dòng)速度可以很高，>2m/s，缺點(diǎn)：若加工安裝精度差，傳動(dòng)噪音大，磨損大。典型用途：大版面鋼板、玻璃數(shù)控切割機(jī)，建筑施工升降機(jī)可達(dá)30層樓高。 2.7.3絲杠傳動(dòng) 1.普通梯形絲杠可以自鎖，這是最大優(yōu)點(diǎn)，但是傳動(dòng)效率低下，比上述二者低許多，所以不適合高速往返傳動(dòng)。缺點(diǎn)是時(shí)間久了傳動(dòng)間隙大，回程精度差，用在垂直傳動(dòng)較合適。 2.滾珠絲杠不能自鎖，傳動(dòng)效率高，精度高，噪音低，適合高

26、速往返傳動(dòng)，但是水平傳動(dòng)時(shí)跨距大了要考慮極限轉(zhuǎn)速和自重下垂變形，所以傳動(dòng)長(zhǎng)度不可太大，要么改用絲母旋轉(zhuǎn)絲杠不動(dòng)，但還是不能太長(zhǎng)，要么就用齒輪齒條。 2.7.4渦輪蝸桿傳動(dòng) 1.實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比 2.傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲低 3.可實(shí)現(xiàn)自鎖 4.結(jié)構(gòu)緊湊 5.渦輪蝸桿傳動(dòng)最主要的特點(diǎn)就是具有反向自鎖的功能，而且相比其它傳動(dòng)具有較大的速比，渦輪蝸桿的輸入、輸出軸不在同一軸線(xiàn)上，甚至不在同一個(gè)平面上 2.8各軸確定 分 工 能 解 分 功 能 1 2 3 4 5 A導(dǎo)向 滑動(dòng)導(dǎo)軌 滾動(dòng)導(dǎo)軌 液體靜壓導(dǎo)軌 氣體靜壓導(dǎo)軌 B傳動(dòng)

27、齒形帶傳動(dòng) 齒輪齒條傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng) 絲杠傳動(dòng) 渦輪蝸桿傳動(dòng) C驅(qū)動(dòng) 步進(jìn)電機(jī) 交流伺服機(jī) 直流伺服機(jī) 直線(xiàn)電機(jī) 滾動(dòng)機(jī) 1.X軸部件的確定 滾珠絲杠不能自鎖，傳動(dòng)效率高，精度高，噪音低，適合高速往返傳動(dòng)，但是水平傳動(dòng)時(shí)跨距大了要考慮極限轉(zhuǎn)速和自重下垂變形，所以傳動(dòng)長(zhǎng)度不可太大；因?yàn)閄軸工作臺(tái)往返工作距離較長(zhǎng)，故排除以絲杠作為傳動(dòng)對(duì)象，也可以通過(guò)步進(jìn)電機(jī)以及齒輪齒條實(shí)現(xiàn)承片臺(tái)的往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。由于齒輪齒條，承載力大，傳動(dòng)精度較高，可達(dá)0.1mm，可無(wú)限長(zhǎng)度對(duì)接延續(xù)，傳動(dòng)速度可以很高。因而最終確定X軸由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)齒輪齒條使工作臺(tái)沿X軸向滾動(dòng)導(dǎo)軌進(jìn)行往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。滾動(dòng)導(dǎo)軌主要

28、用于直線(xiàn)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)中，它具有較高的制造精度和定位精度。由于鋼球在裝配時(shí)有預(yù)加負(fù)荷，所以它有很高的剛度，在15M每分鐘的速度下往復(fù)運(yùn)行1200KM后，鋼球的磨損量?jī)H為0.001mm.所以X軸采用滾動(dòng)導(dǎo)軌來(lái)實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng). 2.Y軸部件的確定 直流伺服電機(jī)精確的速度控制,轉(zhuǎn)矩速度特性很硬,原理簡(jiǎn)單。用滾珠絲杠來(lái)傳動(dòng)，可獲得高達(dá)97%的傳動(dòng)效率，從而使驅(qū)動(dòng)扭矩降低到1/3以下，滾珠絲杠螺母副采用雙螺母結(jié)構(gòu)，并采用墊片消除絲杠與螺母之間的間隙，雙螺母安裝在螺母座上，并通過(guò)與工作臺(tái)連接驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng).采用燕尾型導(dǎo)軌，絲杠位于兩導(dǎo)軌之間，滑座與床身之間采用矩形導(dǎo)軌。 3.Z軸部件的確定

29、 滾珠絲杠的傳動(dòng)效率高，且Z軸定位精度<0.006mm，但由于滾珠絲杠沒(méi)有自鎖能力，為了保證主軸箱能夠停止在所需要的位置上，在電動(dòng)機(jī)上加有制動(dòng)裝置。當(dāng)電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)，切斷電磁線(xiàn)圈的電流，由彈簧壓緊摩擦片使其制動(dòng)。滾動(dòng)導(dǎo)軌定位精度高，一般滾動(dòng)導(dǎo)軌的重復(fù)定位誤差約為0.1～0.2μm，而滑動(dòng)導(dǎo)軌的定位誤差一般為10～20μm。因此，由于要求z軸運(yùn)動(dòng)精確且微量，且滾動(dòng)導(dǎo)軌對(duì)臟物及導(dǎo)軌面的誤差比較敏感，故采用滾動(dòng)導(dǎo)軌，用十字滑塊聯(lián)軸器與直流伺服相連。 2.9機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)如下述 X軸通過(guò)步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)齒輪齒條運(yùn)動(dòng)，從而使工作臺(tái)橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，Y軸由直流伺服電機(jī)通過(guò)十字滑塊聯(lián)軸器與絲杠相連，滾珠絲杠螺

30、母副采用雙螺母結(jié)構(gòu)，并采用墊片消除絲杠與螺母之間的間隙，雙螺母安裝在螺母座上，并通過(guò)與工作臺(tái)連接驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng).采用燕尾型導(dǎo)軌，絲杠位于兩導(dǎo)軌之間，滑座與床身之間采用矩形導(dǎo)軌。Z軸電動(dòng)機(jī)上加有制動(dòng)裝置，采用直流伺服電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)砂輪架的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 三．重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開(kāi)展工作 3.1重點(diǎn)及難點(diǎn)內(nèi)容： （1）磨床總體布局中各部件尺寸的確定； （2）傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)； （3）動(dòng)力系統(tǒng)的選取及確定； 3.2前期已開(kāi)展的工作： a.調(diào)研、查閱相關(guān)資料、書(shū)籍及文獻(xiàn)，了解臥式平面磨床方面的相關(guān)知識(shí)，并理解其原理； b.通過(guò)和老師同學(xué)的交流，準(zhǔn)備開(kāi)題報(bào)告的內(nèi)容，并初步開(kāi)始著手進(jìn)行設(shè)計(jì)。 四、

31、完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃（按周次填寫(xiě)）： (1)1-3周：調(diào)研，通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)和刊物，了解平面磨床機(jī)械傳動(dòng)裝置及工作原理，完成開(kāi)題報(bào)告。 (2)4-5周：完成原理方案設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)，確定擬實(shí)施的方案，完成英文資料翻譯。 (3)6-13周：對(duì)平面磨床進(jìn)行傳動(dòng)裝置等機(jī)械參數(shù)初步設(shè)計(jì)，并完成相關(guān)的計(jì)算；完成平面磨床進(jìn)行傳動(dòng)裝置等機(jī)械參數(shù)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)；完成中期報(bào)告。

32、 (4)14-18周：完成設(shè)計(jì)圖紙，寫(xiě)出畢業(yè)論文，準(zhǔn)備答辯。 指導(dǎo)教師意見(jiàn)（對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見(jiàn)） 指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在系審查意見(jiàn)：

33、 系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日 參考文獻(xiàn) [1] 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. [2] 何偉主編,數(shù)控機(jī)床原理及應(yīng)用 .機(jī)械工業(yè)出版社. [3] 孫桓，陳作模.機(jī)械原理[M].北京：高等教育出版社. [4] 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. [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. [6] 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社. [7] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社. [8] 馮辛安，黃玉美.機(jī)械制造裝備設(shè)

34、計(jì)[M].北京，機(jī)械工業(yè)出版社. [9] 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. [10] 溫松明主編.互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)[M].長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)出版社. [11] 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》聯(lián)合編寫(xiě)組.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（中）[M].北京，化學(xué)工業(yè)出版社. [12] 戴曙..金屬切削機(jī)床[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社. [13] 范云漲，陳兆年.金屬切削機(jī)床簡(jiǎn)明手冊(cè)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社. [14] 劉潭玉，黃素華，熊逸珍.畫(huà)法幾何及機(jī)械制圖[M].長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)出版社. [15] A. Minato, T. Tone, K. Miya. Thermohydrau

35、lic and mechanical design assessment of tube-panel first wall for Tokamak Fusion Power Reactor[J]. Journal of Fusion Energy, 1986, 5(3). [16] Paritosh Chaudhuri, S.K.S. Parashar, P. Santra et al..Thermal-hydraulic and thermo-mechanical design of plasma facing components for SST-1 tokamak[J].Interna

36、tional Journal of Thermal Sciences, 2014, 86. [17] Dohyun Kim, David L. Alexoff, Mike Schueller et al.. The design and performance of a portable handheld 11 CO 2 delivery system[J]. Applied Radiation and Isotopes, 2014, 94. [18] A. P. Voloshchenko, O. I. Veselovskii, M. M. Aleksyuk et al. “Neutron-12” system for investigating the mechanical properties of materials in nonsteady reactor radiation[J]. Strength of Materials, 1983.