【正文】 界上的經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó)。 1965年前后研制出鏡面外圓磨床，加工圓度優(yōu)于 ，表面粗糙度 μmRa 以下。 圖 技術(shù)人員在講解磨床 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 表 14 國(guó)內(nèi)外典型超精密車床性能指標(biāo) 型號(hào)（生產(chǎn)廠家） HCM1 （中國(guó)哈工大） M18AG （美國(guó) MOORE SPECIAL TOOL CO.) 主軸 徑向跳動(dòng) ? ?μm ? 軸向跳動(dòng) ? ?μm ? 徑向剛度 ? ?μmN/ 200 軸向剛度 ? ?μmN/ 160 Z 向（主軸）直線度 mmμm 100/? mmμm 230/? X 向（刀架）直線度 mmμm 100/? mmμm 230/? X、 Z 向垂直度（〞） 1? 1 重復(fù)定位精度 ? ?μm 1（全程） ? ? 加工工件精度 形面精度 ? ?μm 圓度： 平面度： 表面粗糙度 ? ?μm (PV 值 ) 位置反饋系統(tǒng)分辨率 ? ?μm 25 溫控精度 ? ?C? ? ? 隔振系統(tǒng)固有頻率 ? ?Hz 2? 2 加工范圍 ? ?mm φ 320 φ 356 80 年代 ，我國(guó)開(kāi)始 生產(chǎn)數(shù)控平面磨床，各開(kāi)發(fā)廠 家分別 做過(guò)了 自行研制，與大學(xué)及科研單位合作開(kāi)發(fā)至直接引進(jìn)成熟數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展道路。我國(guó)人造磨料生產(chǎn)雖然起步較晚，但發(fā)展很快，在世界上已有相當(dāng)份額 ??9 。 本課題的設(shè)計(jì)任務(wù)說(shuō)明 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)與論文組成 課題名稱：精密平面磨床微進(jìn)給機(jī)構(gòu)工作臺(tái)設(shè)計(jì) 任 務(wù)目的與要求： (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)及工具模具制造業(yè)，能加工各種難加工材料 (如陶瓷材料 )； (2) 磨床總體設(shè)計(jì)方案確定，繪制機(jī)床總體布局圖； (3) 砂輪 修整器 設(shè)計(jì)計(jì)算，繪制磨頭 修整器 裝配圖； (4) 垂直進(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，繪制垂直進(jìn)給機(jī)械結(jié)構(gòu)的裝配圖； (5) 磨床微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)； (6) 翻譯指定的英文專業(yè)文獻(xiàn)； (7) 撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（說(shuō)明書(shū)）。我們?cè)谠O(shè)計(jì)中用伺服電機(jī)代替油泵電機(jī)，不僅很好的解決了這個(gè)問(wèn)題，而且還簡(jiǎn)化了機(jī)床的結(jié)構(gòu)。就本機(jī)床而言，它控制三個(gè)似服電機(jī)和一個(gè)主軸電機(jī)。幾何精度、工作精度都很高，性能可靠穩(wěn)定，垂直進(jìn)給具有數(shù)控系統(tǒng)。 本機(jī)床總布局為十字托版型，托板上下的橫縱導(dǎo)軌均為雙 V 型滑動(dòng)導(dǎo)軌。 為了適應(yīng)磨削各種加工表面，工件形狀及生產(chǎn)批量要求，磨床的種類很多，其中主要類型有以下幾種： (1) 外圓磨床（包括外能外圓磨床、外圓磨床、無(wú)心外圓磨床等） (2) 內(nèi)圓磨床（包括普通內(nèi)圓磨床、無(wú)心內(nèi)圓磨床等） (3) 平面磨床（包括臥軸距臺(tái)平面磨床、立軸矩臺(tái)平面磨床、臥軸圓臺(tái)平面磨床、立軸圓臺(tái)平面磨床等） (4) 工具磨床（包括工具曲線磨床、鉆頭溝槽磨床、絲錐溝槽磨床等） (5) 刀具刃磨磨床（包括萬(wàn)能工具磨床、拉刀刃磨床、滾刀刃磨床等） 磨床技術(shù)規(guī)格 (1) 主要規(guī)格 工作臺(tái)面（長(zhǎng)寬）?? mm202030? ； (2) 加工范圍 最大磨削工件尺寸（長(zhǎng)寬高）?? mm360202030 ?? ； (3) 工作臺(tái) 工作臺(tái)縱向移動(dòng)速度（無(wú)級(jí)）： min/ m? ； 工作臺(tái)橫向自動(dòng)進(jìn)給速度： 連續(xù)（無(wú)級(jí)）： min/ m? ； 斷續(xù)（無(wú)級(jí)）： / mm? 工作行程； (4) 磨頭 a) 砂輪軸中心線至工作臺(tái)面距離： mm480160? ； b) 磨頭垂直自動(dòng)進(jìn)給量： ? ； c) 最小進(jìn)給量： ； 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 d) 磨頭垂直快速升降速度： min/400mm ； e) 砂輪尺寸（ 外徑寬度內(nèi)徑）砂輪： 3220200 ?? ； f) 砂輪轉(zhuǎn)速： min/3000r ； (5) 工作精度 a) 磨削表面粗糙度： mRa ? ； b) 加工后表面對(duì)基面的平行度： 。 (2) 工作臺(tái) 有上下兩層組成，上下工作臺(tái)可相對(duì)于下工作臺(tái)偏轉(zhuǎn)一定角度，以便磨削錐面；下工作臺(tái)下裝有活塞，可通過(guò)液壓機(jī)構(gòu)使工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 (5) 砂輪修整器 砂輪修整器是安裝在磨頭上面的，用來(lái)修整平心個(gè)砂輪，它用三只螺釘經(jīng)墊鐵緊固在磨頭體的上端。 進(jìn)給機(jī)構(gòu)的分類及使用方法 (1) 垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)分為數(shù)控控制進(jìn)給和手動(dòng)進(jìn)給： a) 數(shù)控控制進(jìn)給 又稱自動(dòng)進(jìn)給，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)與螺旋齒輪剛性連接的絲桿副的螺母，移動(dòng)絲桿使其與其固定連接的磨頭架垂直運(yùn)動(dòng)。 c) 自動(dòng)進(jìn)給 自動(dòng)進(jìn)給的動(dòng)力為油馬達(dá)，在它的輸出軸上裝有齒輪 12，經(jīng)與它嚙合的齒輪 11 然后轉(zhuǎn)動(dòng)軸 4，（此時(shí)應(yīng)將齒 形離合器 5 分開(kāi)）經(jīng)聯(lián)周期 5 使?jié)L珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，滾珠螺母是緊固在拖板上的，因此使拖板作橫向進(jìn)給。制造砂輪時(shí)，用不 同的配方和不同的投料密度來(lái)控制砂輪的硬度和組織。一般平面磨床砂輪架（磨頭）的徑向、軸向跳動(dòng)允差： ? 。振動(dòng)會(huì)使工件表面光潔度降低，產(chǎn)生波形缺陷；而且會(huì)使磨床精度很快尚失。 砂輪架在設(shè)計(jì)磨床中的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： (1) 磨頭在該 磨床上經(jīng)常做上下移動(dòng)，因此要求體較小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易，但是相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)精度要求就要更高，故此采用高精度的滾動(dòng)軸承。當(dāng)主軸做高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)圈的軸向伸長(zhǎng)量比外圈大，背對(duì)背排列不會(huì)因此增加軸承的負(fù)荷，從而保證了軸承的正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。軸承采用鋰基潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。 圖 手動(dòng)往復(fù)式砂輪修整器 設(shè)要求修整后的砂輪最小半徑為 1r ，砂輪修整滾輪的半徑為 2r ，砂輪截面曲線是半徑 為 mm2r3? 的半圓，則如圖 ， ??10 對(duì) 修整 截面上任 一點(diǎn) ? ?BB ZY ,XB B ； 圖 砂輪軸線坐標(biāo)系 根據(jù)計(jì)算 要求 ，砂輪在 修整后點(diǎn) B處的砂輪半徑 應(yīng) 為 BX?1r ，而實(shí)際修整后點(diǎn) B處的砂輪半徑為 RBBX ???1r ， 按圖 ，有： B點(diǎn)和修整輪中心不在同一點(diǎn)，而 Z? 指的是修整輪中心與砂輪中心的高度差 ： 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 0Z,rYX B232B2B ??? ； () ? ? ? ?22RBB12Z22B1 rδXrδrXr ??????? ； () 設(shè)： 2B1 rXrR ??? ； 代入式 () 后有： ? ?2RB2Z2 δRδR ??? ； 2RBRB22Z2 δR δ2RδR ???? ； 0δR δ2δ 2ZRB2RB ??? ； 由 式 ()可以連列出 RB? 的二次方程 ： 2 δ4R4R21δ2Z2RB ????； RZ22RB ?? ? ； () 在任意三角形中，斜邊總是大于另外一條邊 ，因此： 2B12RBB1 rXrrδXr ?????? ； 所以： 0δRB? ； 上式 ()必須取正號(hào)， 所以 ： RδRδ 2Z2RB ??? ； ???????? ??? 1RδRRδ 22Z2RB； 由麥克勞林公式： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? / n !xθxf!1n/x0f!x0fx0f0fxf nn1n1n221 ??????? ??? 10 ??? ； 為前兩式做近似值計(jì)算 ，有： ? ? ? ? ? ?x0f0fxf 1?? ； 設(shè)： ? ? X1xf ?? ； 則： ?? 10f ? ； ? ? ? ； 故： 2X1X1 ??? ； 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 22ZR2δ1X1 ??? ； 代人上面式 ()，有： ???????? ??? 12δ1Rδ 2ZRB ； R2δδ 2ZRB? ； () 根據(jù) ()可知： RB? 與 Z? 的 平方 值 成正比，與 2B1 rXrR ??? 成反比。 表 33 修整后砂輪半徑的誤差 RB? 值 z? 1r BY BX ? R RB? 1 190 0 2 ?0 227 2 0 225 160 2 0 ?45 0 2 ?0 197 2 0 195 0,00256 2 0 ?45 2 190 0 2 ?0 227 2 0 225 2 0 ?45 160 0 2 ?0 197 2 0 195 0,01020 2 0 ?45 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù) 和表 33 可 知 ： 在實(shí)際應(yīng)用 半徑范圍內(nèi)， 兩軸插補(bǔ)修整時(shí)， 安裝高度誤差所引起的修整后砂輪半徑誤差并不大。修整精度的高低決定磨削工件的尺寸精度和表面質(zhì)量；較好的表面質(zhì)量能保證對(duì)磨粒有較強(qiáng)的 控制 ，磨削時(shí)有足夠的 排除碎屑空間 。 然而 ， 砂輪在 剛剛開(kāi)始使用的時(shí)候 和磨損之后很難 得到 修整， 如果想要達(dá)到指定的修整精度， 則面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn) ??11 。開(kāi)發(fā) 修整 低成本、高效率、 高 適應(yīng)性、高 工業(yè)化應(yīng)用程度 的金屬基金剛石砂輪的修整技術(shù) 為基本原則。 本章小結(jié) 砂輪和砂輪修器整需要的零部件很多，在這里只能列出重要的部件來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)， 并且全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 通過(guò)計(jì)算說(shuō)明砂輪修整器可以有效減少因 安裝高度誤差所引起的修整后砂輪半徑 的 誤差對(duì)磨床及加工工件的精度影響甚微。該系統(tǒng)前端可裝金剛石刀具，整個(gè)移動(dòng)部件由前后兩個(gè)彈性薄膜支承，內(nèi)部裝有兩個(gè)差動(dòng)式電容微位移傳感器檢測(cè)刀頭位移量。在國(guó)內(nèi)，哈工大研制的車削用微進(jìn)給刀架，采用壓電陶瓷制動(dòng)器做驅(qū)動(dòng)元件，支承刀頭部分為一對(duì)彈性膜，其受力狀態(tài)可簡(jiǎn)化為雙固定端梁在 中間加載，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、體積小、易于控制、使用方便，其最大行程為 μm10 ，定位分辨率 nm2 ??12 。在精密加工和測(cè)量中，為實(shí)現(xiàn)刀具或工件的精確、微小位移，進(jìn)一步提高分辨率，必須采用微進(jìn)給系統(tǒng)。 微位移技術(shù)的分類 微 位移技術(shù)包括微位移機(jī)構(gòu)、檢測(cè)裝置和控制系統(tǒng)三部分組成，如圖 所示。根據(jù)微位移驅(qū)動(dòng)器和微動(dòng)工作臺(tái)導(dǎo)軌行程可以分成以下五類 ??13 ： (1) 柔性支承，壓電晶體或電致伸縮微位移器驅(qū)動(dòng)； (2) 氣浮導(dǎo)軌，伺服電動(dòng)機(jī)或直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)； (3) 滑動(dòng)導(dǎo)軌，機(jī)械式或壓電式驅(qū) 動(dòng)； (4) 滾動(dòng)導(dǎo)軌，壓電晶體或電致伸縮微位移器驅(qū)動(dòng)； (5) 平行彈性導(dǎo)軌，電磁、電壓或壓電式