【正文】 目 錄 M250手動平面磨床工作臺縱橫向進給機構改進設計畢業(yè)論文目 錄摘 要 IAbstract Ⅱ第1章 緒論 1 磨床概述 1 1 2 平面磨床分類及其特點 2 2 3 本次設計的主要內容 5 本章小結 6第2章 手動平面磨床的總體設計 7 設計方案 7 7 7 8 8 進給系統的組成 9 9 9 本章小結 9第3章 進給機構設計計算 10 縱向進給機構的設計計算 10 10 12 16 16 17 21 橫向進給機構的設計計算 23 23 24 25 26 27 29 本章小結 33第4章 其他零部件的選取 34 導軌的選取 34 離合器的選取 36 38 39 40 40 本章小結 40結 論 40致 謝 42參考文獻 44附錄一 46附錄二 477第1章 緒論第1章 緒論 磨床概述用磨料和磨具（砂輪、砂帶、油石等）對工件表面進行切削加工的機床統稱為磨床[1]。磨床是現代精密機械加工中不可缺少的金屬切削機床之一。隨著科學技術的高速發(fā)展，我國的磨床擁有量有了大幅度地增加，但因為役齡較長，磨損嚴重磨削精度下降；有些磨床結構陳舊，技術性能落后，其中很大一部分已遠遠不能適應產品更新換代的工藝要求。為了改善舊磨床的技術不良狀況，已有很多單位采用新技術、新工藝新材料、新結構對這些陳舊磨床進行精化與改造，或者提高了零件的磨削精度和表面光潔度，或提高了生產率，或降低了能源消耗，或減少了環(huán)境污染，收到了良好的技術經濟效果。磨床加工材料范圍廣泛，但主要用于磨削淬硬鋼和各種難加工材料。磨床可用于磨削內、外圓柱面和圓錐面，平面，螺旋面，花鍵、齒輪、導軌、刀具及各種成形面等，應用范圍非常廣泛。磨床一般用于精加工，但也可將毛坯直接磨成成品。磨床的品種很多，約占全部金屬切削機床的1/3。磨床在機床總數中所占比重達。磨床的主要類型有外圓磨床、內圓磨床、坐標磨床、平面及端面磨床、工具磨床、刀具刃磨機床、導軌磨床、和各種專門化磨床（如曲軸磨床、凸輪軸磨床、軋輥磨床等），還有砂帶磨床、珩磨機，拋光機、研磨機、超精加工機、超精研拋機床，各種軸承磨床和專用磨床[2]。M250手動平面磨床主要用砂輪周邊磨削工件的平面、臺階面、相鄰的垂直面和溝槽。采用特殊的砂輪修整器和工藝設備可以加工曲面和成型表面。根據工件結構形狀的不同和尺寸，工件可以放在高強力永磁吸盤磨削，也可緊固在工作臺面上磨削。工作臺采用十字移動式布局，改進了磨床傳統的移動結構。磨具為套筒式，砂輪主軸采用滾動軸承結構。工作臺滑動副采用雙V導除砂輪主軸有電機驅動外，其余部份如工作臺的往復運動，橫向和垂直進給機構均為手動操縱。本機床的潤滑系統采用YSB50型的手壓泵，將油送至各油路，結構合理，密封嚴密，不會發(fā)生漏油現象，外觀干凈，場地清潔。本機床結構簡單，外觀輕巧，節(jié)約能源，維修方便，特別適合模具造業(yè)，修理車間和小型企業(yè)。數控磨床品種越來越多，在數控磨床的基礎上發(fā)展各種磨削功能復合化的磨削中心[3]。適應廣泛采用CBN砂輪的要求，磨床向高速高剛度方向發(fā)展。適應高速磨削，超高速磨削、緩進給強力磨削，高速深切磨削的磨床品種越來越多。 平面磨床分類及其特點平面磨床的砂輪主軸有臥軸和立軸之分。臥軸平面磨床多為周邊磨削；立軸平面磨床多為端面磨削。周邊磨削的效率比較低，但加工的表面粗糙度較低和尺寸精度比較高；端面磨削砂輪直徑大，常能磨削工件全寬，因是面接觸效率比較高，但冷卻困難，切屑不易排出，加工精度較周邊磨削差，一般用于粗磨[4]。安裝工件的工作臺分為往復運動的矩形工作臺和作旋轉運動圓形工作臺兩種。圓形工作臺平面磨床是連續(xù)進給，不需要換向生產效率高一些，適用于磨小型零件的大直徑環(huán)形面，不能磨長零件；而矩形工作臺平面磨床，需要換向，但可磨削的零件范圍寬[5]。根據工作臺的形狀和砂輪主軸布置方式不同組合可把普通平面磨床分為：臥軸矩臺式、立軸矩臺式、立軸圓臺式、臥軸圓臺式[6]。平面磨床中，應用較多的是臥軸矩臺式平面磨床[7]。臥軸矩臺型平面磨床如以實現橫向運動的方式來區(qū)分，可分為三大類[8]：（1）工作臺移動型臥軸矩臺型平面磨床。 （2）立柱移動型臥軸矩臺平面磨床。（3）磨頭移動型臥軸矩臺平面磨床。表1—1 不同類型機床特性對比工作臺移動型立柱移動型磨頭移動型橫向精度高低結構復雜性復雜簡單制造成本高低手動平面磨床的發(fā)展歷史悠久，可追溯到一百多年以前。成立于1833年的美國Brownamp。SharPe制造公司是世界上最老的機床制造廠，該公司于1868年開始制造平面磨床，最初就是手動平面磨床。以后的液動平面磨床、自動平面磨床都是在手動平面磨床的基礎上發(fā)展起來的[9]。手動平面磨床之所以歷百余年而不衰，甚至在數控平面磨床發(fā)展相當快的現在仍具有強大生命力，這是它具有小型簡單、實用可靠的特點所決定的?？梢钥隙ǎ诮窈蠛荛L一段時間內，手動平面磨床仍具有相當大的市場容量[10]。手動平面磨床在國內的發(fā)展時間較晚，到70年代只有少量生產，80年代以后發(fā)展較快。目前，手動平面磨床生產量已占全國平面磨床總產量的三分之一。由于我國的平面磨床是從仿制蘇聯平面磨床開始的。早在1953年上海機床廠就引進蘇聯373723756平面磨床，試制出立軸、臥軸矩臺和立軸圓臺平面磨床，因此我國平面磨床的發(fā)展是走了一條與眾不同的道路，先有液動平面磨床，后有手動平面磨床。而不像西方工業(yè)國家先有手動平面磨床的廣泛應用，然后在手動平面磨床基礎上發(fā)展液動平面磨床。國內對手動平面磨床的認識很少，而且有認識誤區(qū)，認為手動平面磨床在國內推廣不開。同時，在計劃經濟條件下，機床生產的分工十分明確，手動平面磨床列人儀表機床范圍，這些都制約了手動平面磨床的發(fā)展。這樣，在很長一段時間內，只有天津儀表廠一家生產手動平面磨床，不僅數量少、質量上也難以與日本和臺灣省制造的同類產品相比，在國際市場上競爭力不強[11]。1980年，杭州機床廠設計制造HZ—150手動平面磨床，在短短幾年內就在香港市場站穩(wěn)腳跟。十幾年來，HZ—150手動平面磨床已成為我國能批量出口的為數不多的機床品種之一。累計出口已近2000臺，為出口創(chuàng)匯做出了貢獻。出口地區(qū)有美、日、歐、東南亞、澳大利亞及港、澳地區(qū)。隨著國內市場的開拓，手動平面磨床已逐漸成為熱銷產品。近年來，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、個體、私營工商業(yè)主已成為此類機床購買主體，手動平面磨床在電子等行業(yè)的應用已相當廣泛，如廣東深圳有三家企業(yè)，每家擁有50臺以上手動平面磨床，有的將手動平面磨床聯成生產線，用于加工磁頭。手動平面磨床已成為這些企業(yè)的關鍵設備。市場帶動了生產, 十幾年來手動平面磨床發(fā)展速度相當快, 平面磨床行業(yè)內外的企業(yè)紛紛開發(fā)這種品種, 并以多種途徑出口, 全國年產量從70年代的100余臺發(fā)展到目前1500的臺以上,生產廠已有十余家[12]。隨著數控技術的普及應用，一些發(fā)達國家將主要目標盯在高檔機床上，屬于低檔的手動平面磨床逐步向發(fā)展中國家轉移。但是，手動平面磨床由于結構簡單，價格低廉，發(fā)達國家對它們仍有較大需求。因此，美日等國仍有這種平面磨床的生產，主要有以下一些廠家和產品:美國Brownamp。Sharpe制造公司:世界著名的平面磨床專業(yè)廠，平面磨床品種較多，其中有61618手動平面磨床。該公司已于90年代初轉產三坐標測量儀等測量儀器。:該公司已有百余年歷史，50年代生產工具磨床，60年代起生產平面磨床，產品有手動、液動、數控平面磨床，其中手動平面磨床有S918BRE等型號。英國有考文垂PARKER PM MAJESTIC手動平面磨床，英國EXE工程公司制造一種小型精密手動平面磨床，加工范圍330100mm，其主軸速度可變，可用于磨削槽子和凹口[13]。手動平面磨床是傳統機床產品，總的說來技術上發(fā)展變化不大，其主要差距體現在宜人性、可靠性、成套性三個方面: 宜人性對手動平面磨床來講是至關重要的，如手動平面磨床縱向進給傳動有滑動和滾動導軌兩種，滾動導軌結構先進，手輪操縱力相差幾倍。日本三井High Fech公司的手動平面磨床，操作者當然喜歡手柄力輕的手動平面磨床。近年來，國內進口了一些手動平面磨床，多數是滾動導軌，如日本獨資無錫某公司擁有17臺手動平面磨床，多數采用滾動導軌。一個單位如同時擁有兩種導軌型式的平面磨床，無疑是因為操作者都喜歡用滾動導軌手動平面磨床。由于操作者使用習慣不同，有的喜歡使用裝在床身上的垂直進給手輪，目前國產手動平面磨床多將此手輪裝在立柱上方。機床的色彩，造型與國外樣機也有一定差距[14]?？煽啃詫κ謩悠矫婺ゴ惨彩鞘种匾?，大批量生產廠要求機床能連續(xù)運轉，能吃苦耐勞，連續(xù)使用不出故障。使用幾年以后重新更新，不作大修。機床配套件質量尤為重要，現有產品存在鋼絲繩易斷等問題。成套性方面,與國外差距較大，國產手動平面磨床附件少，加工范圍較小，日本岡本手動平面磨床有四十種特殊附件，日本三井亦有光學修整器等25種特殊附件，使機床能適應多種加工的要求[15]。國內手動平面磨床生產發(fā)展雖快，但也存在一些問題，主要有以下一些:經濟效益不理想，由于行業(yè)內競爭激烈，相互壓價，而產生成本居高不下；出口存在無序競爭現象，由于出口渠道多，價格差異大，換匯率低；生產量增大過快，終會使短線變成長線。在市場經濟條件下，如何做好生產協調，保持合理的增長率，是個新課題；國內市場有待進一步開拓，廣東省對手動平面磨床有較大需求，而其它地區(qū)市場未啟動。品種單調，如采用滾動導軌，數顯等的高檔手動平面磨床，不能滿足行業(yè)多層次不同需求[16]。 本次設計的主要內容對M250手動平面磨床的進給機構進行改進，以達到提高精度的目的。實現縱向進給機構往復運動，以及橫向進給機構的連續(xù)、斷續(xù)、手動的進給方式。多種加工方式相結合，擴大機床的加工范圍，提高加工精度，滿足行業(yè)多層次的不同需求。該課題的主要工作內容是了解平面磨床進給系統基本組成、作用，以及平面磨床縱橫向進給系統的連接方式，并進行進給系統的設計計算，最后要進行進給系統的維護。 該課題的設計要求是確定M250手動平面磨床的類型為臥軸矩臺平面磨床；通過M250平面磨床的改造過程,對進給系統進行設計改造，在盡量不改動原方案基礎上使之實現縱向進給機構往復運動，以及橫向進給機構的連續(xù)、斷續(xù)、手動的進給方式，設計后性能滿足具有改善加工精度特性，完成總圖等主要圖紙設計；橫向進給機構由微型直流電機驅動，能實現斷續(xù)、快速、自動進給，砂輪端面磨削工件的側面[17]。 本章小結通過了解磨床的分類以及工作原理、組成以及發(fā)展趨勢，和國內外發(fā)展狀況和趨勢，對設計內容有了充分的理解，也對磨床有了初步的認識，指明設計方向。第2章 手動平面磨床的總體設計第2章 手動平面磨床的總體設計 設計方案確定設計的M250手動平面磨床的類型為臥軸矩臺平面磨床。方案一：拖板移動式：磨頭主軸做垂直進給運動，工作臺做橫/縱向進給運動。如圖2—1所示：圖2—1 臥軸矩臺平面磨床—拖板移動式方案二：磨頭移動式：磨頭主軸做垂直進給運動以及橫向進給運動，工作臺做縱向進給運動。如圖2—2所示：圖2—2 臥軸矩臺平面磨床—磨頭移動式方案1的結構熱邊形小，精度穩(wěn)定性好，垂直進給靈敏度高，操作方便；橫向進給穩(wěn)定性好，但結構較復雜，工藝要求高。方案2的結構磨頭做垂直進給和橫向進給，其中重心位置變化會引起結構變形；熱變形影響大，故橫向進給精度低；磨頭攻率大，磨削效率高，但因剛度低，垂直進給靈敏度差。通過兩個方案的對比，根據本設計的機床是用于精加工，所以采用方案1。臥軸矩臺平面磨床的橫向進給機構由微型直流電機驅動，能實現斷續(xù)、快速、自動橫向進給，砂輪端面磨削工件側面橫向進給運動。此橫向進給運動還設計有橫向進給手輪和微量進給機構，可以實現手動進給以及微進給，提高加工精度。對進給機構進行改進的目的是為了提高精度，因此使用滾珠絲杠作為傳動元件，滾珠絲杠副作為精密、高效的傳動元件在精密機床、數控機床得到廣泛應用，可用精密定位自動控制、動力傳遞和運動轉換。本設計是在原機床設計的基礎上加以改進，針對設計的要求對M250手動平面磨床的橫向以及縱向進給機構進行改進。原設計的M250手動平面磨床采用的是滑動絲杠，并且設計了橫向以及縱向手動進給裝置，相對精度較低。改進設計中，用滾珠絲杠代替原有的滑動絲杠，在保留橫向以及縱向手動進給裝置的基礎上為了適應不同型號砂輪，以及不同類型的工件，在加工中都能達到同等精度要求，所以在橫向進給機構中設計使用齒輪變速機構以及微量進給裝置，提高了加工精度，操作簡單、省力[18]。 進給系統的組成手動平面磨床的進給系統包括縱向進給和橫向進給兩部分。對于縱向進給裝置機動進給系統主要是完成工作臺在縱向快速移動的需要和實現零件加工時工作臺的往復運動。機動進給裝置采用三相交流異步電動機，調速方式是變頻無級調速。工作臺由行程開關組成的電氣系統控制電動機的正反轉，實現工作臺的往復運動。橫向進給裝置的機動進給系統同樣可以完成工作臺在橫向進給方向上的快速移動，由于橫向進給系統對磨削過程起到至關重要的作用，因此橫向進給系統在調速時要平穩(wěn)，因此選用直流電動機。直流電動機的調速范圍較交流異步電動機的范圍窄，在設計的同時為擴大調速范圍滿足更大的加工范圍，設計了2級變速[19]。設計中的手動進給裝置包括兩部分，手動進給和微量進給。主要的作用就是人為的調整進給量，擴大加工范圍,提高加工精度[20]。 本章小結本章設想了兩個設計方案，通過兩個方案的對比，確定了最終的設計方案—拖板移動式：磨頭主軸做垂直進給運動，工作臺做橫/縱向進給運動。工作臺由電動機或手動裝置驅動進行橫向以及縱向運動，還在橫向進給機構中增設了變速機構以及微量進給裝置，提高適用范圍。第3章 進給