【正文】 ，開發(fā)能對(duì)刀具刃磨過(guò)程、排屑過(guò)程、磨削力變化、磨削區(qū)溫度、磨削精度和磨削表面質(zhì)量進(jìn)行仿真的數(shù)控工具磨床軟件，也是未來(lái)數(shù)控工具磨床很好的一個(gè)發(fā)展方向。高精密微細(xì)刀具的生產(chǎn)制造是微細(xì)切削加工技術(shù)得以發(fā)展的重要保證。這些機(jī)床通用性雖然沒有萬(wàn)能型刀具刃磨機(jī)床好，但它具有效率高、適用于大批量生產(chǎn)、能有效降低刀具制造生產(chǎn)成本等特點(diǎn)，適用于專業(yè)刀具生產(chǎn)廠特定刀具的大批量生產(chǎn)，也是刀具刃磨機(jī)床的重要組成部分和發(fā)展方向。最近幾年國(guó)內(nèi)也有一些廠家研制開發(fā)了數(shù)控工具磨床，但由于采用的是主機(jī)自行制造、數(shù)控系統(tǒng)靠引進(jìn)，這種數(shù)控工具磨床產(chǎn)品不但成本很高，而且由于通用的CNC系統(tǒng)沒有集成刀具磨削加工技術(shù)和編程軟件，難以實(shí)現(xiàn)刀具(特別是復(fù)雜刀具)的磨削加工。采用數(shù)控工具磨床對(duì)刀具進(jìn)行磨削加工必須依靠刀具磨削加工技術(shù)和編程技術(shù)，而各種復(fù)雜形狀刀具的磨削加工技術(shù)和編程軟件，目前在國(guó)外也屬于專利技術(shù)或保密技術(shù)。適用于各種標(biāo)準(zhǔn)刀具、復(fù)雜刀具(非標(biāo)準(zhǔn))的生產(chǎn)和修磨。數(shù)控工具磨床已經(jīng)經(jīng)歷了幾代的產(chǎn)品發(fā)展過(guò)程。概括起來(lái)，數(shù)控機(jī)床有以下幾方面的特點(diǎn)：，尤其提高了同批零件加工的一致性，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；，一般約提高效率35倍，使用數(shù)控加工中心機(jī)床則可提高生率510倍；；，改善了勞動(dòng)條件；。 數(shù)控機(jī)床的分類 數(shù)控機(jī)床的品種和規(guī)格繁多，分類方法不一。手動(dòng)工具磨床上的特殊機(jī)構(gòu)和通過(guò)人為操縱所實(shí)現(xiàn)的刀具刃磨形式，在數(shù)控工具磨床上則通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)控制的聯(lián)動(dòng)軸之間的柔性協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)來(lái)輕松地實(shí)現(xiàn)。第 1 頁(yè) 共 47 頁(yè) 1. 概述數(shù)控機(jī)床是綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)及精密機(jī)械等高新技術(shù)的產(chǎn)物，是技術(shù)密集度及自動(dòng)化程度很高的典型機(jī)電一體化加工設(shè)備。刀具的精度、使用壽命和刀具結(jié)構(gòu)越來(lái)越成為影響加工能力和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵因素，昂貴的刀具成為生產(chǎn)成本的重要組成部分。刀具在整個(gè)加工制造成本中，看似只占很小的比例。高質(zhì)量、高耐用度刀具的生產(chǎn)需求，高效的、高精度的刀具修磨要求，促使刀具刃磨機(jī)床的功能結(jié)構(gòu)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，自動(dòng)化程度由低到高不斷發(fā)展。[關(guān)鍵詞] 刃磨中心 Z軸進(jìn)給系統(tǒng) 閉環(huán)系統(tǒng) 滾珠絲杠 直線型滾動(dòng)導(dǎo)軌With grinding center Z axis feed system design and modelingJiang PengFei(Grade08,Class1,Major Mechanical design and manufacture of extremely automation ，Mechanical Engineering College Dept.，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723003，Shaanxi )Tutor：Zhang JunfengAbstract：This paper mainly expounds With grinding center Tool grinding machine Z axis feed system design and modeling Nc grinder is use abrasive to the surface grinding of machine tools The high precision cutting tools is efficient machine tools, especially for five axis of joint nc tool grinding machine, cutting machine tool is the direction of development. Can be used to add lathe tools, manual twist drill, the workers end mill, the ball milling cutter head, ladder drill, reamer, forming cutter, deep hole drilling, triangle chisel and shape tools, etc. Feeding system adopts fully closed structure, no hacking device, builtin liquid cooling cycle device and cutting oil mist recycling equipment. The motor shaft by unit by high precision no clearance coupling and precision the ball screw vice straight league, no clearance error. The smooth movement and high driving accuracy, not easy wear and long service life. Guide all adopt the coattails type precision ball linear guide, with high precision, small friction coefficient, life is long, etc. Guide, the ball screw vice using a cooling device of automatic timing quantitative lubrication system. And in PROE draw in the Z axis into 3 d model picture to the system, and to generate twodimensional engineering graphics. Key words： Gang center Zaxis feed system Closed loop system The ball screw Linear rolling guide 目 錄引 言 11. 概述 2 2 數(shù)控機(jī)床的組成分類及特點(diǎn) 2 數(shù)控機(jī)床的組成 2 數(shù)控機(jī)床的分類 2 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn) 3 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)及現(xiàn)狀 3 52. Z向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案的確定 6 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的組成及其原理 6 6 8 9 9 9 13 143. 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型 14 滾珠絲杠螺母副的種類 14 滾珠絲杠支承方式的確定 14 運(yùn)動(dòng)部件的主要參數(shù) 16 17 17 18 19 20 21 22 22 22 滾珠絲杠螺母副承載能力校核 23 計(jì)算器械傳動(dòng)剛度 23 244. 滾珠絲杠螺母副支撐用的軸承 25 25 27第 Ι 頁(yè) 共2頁(yè)5. 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 29 電動(dòng)機(jī)的選擇 29 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 30 30 30 346. 聯(lián)軸器的選擇 36 36 36 36 37 37 37 進(jìn)行必要的校核 37 聯(lián)軸器參數(shù) 387. 進(jìn)給系統(tǒng)其他部件的確定 40 41 導(dǎo)軌結(jié)構(gòu) 41 42 438. 滾珠絲杠的保護(hù) 44總結(jié)與體會(huì) 45致謝 46參考文獻(xiàn) 47第 Ⅱ 頁(yè) 共2頁(yè)引 言在機(jī)械加工中，金屬切削刀具是切削加工必不可少的重要工具之一，在機(jī)械制造、汽車、模具、醫(yī)療器械、國(guó)防工業(yè)和航空航天等行業(yè)中占有十分重要的地位。且運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，傳動(dòng)精度高，不易磨損，使用壽命長(zhǎng)。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日刀具刃磨中心Z軸進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建模 [摘要]本文主要闡述了刀具刃磨中心工具磨床Z軸進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建模，數(shù)控磨床是利用磨具對(duì)工件表面進(jìn)行磨削加工的機(jī)床，是高效高精度的刀具刃磨機(jī)床，特別是五軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控工具磨床，是刀具刃磨機(jī)床發(fā)展的方向。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書題 目 刀具刃磨中心Z軸進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建模 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。可以用來(lái)加車刀，麻花鉆，工立銑刀，球頭銑刀，階梯鉆，鉸刀，成形銑刀，深孔鉆，三角鑿刀和牛頭刨刀具等。導(dǎo)軌全部采用燕尾型精密滾珠直線導(dǎo)軌，具有精密高，摩擦系數(shù)小，壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。其質(zhì)量好壞直接影響到加工對(duì)象的表面質(zhì)量、精度及加工效率。在國(guó)內(nèi)，數(shù)控工具磨床的發(fā)展基本上還停留在對(duì)普通工具磨床或原有的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造來(lái)滿足特定刀具的制造刃磨的水平上。但在整個(gè)加工效率方面，恰恰是刀具起舉足輕重的作用。因此，用于刀具修磨的刃磨機(jī)行業(yè)就越來(lái)越受到加工制造業(yè)的認(rèn)可。它與普通機(jī)床相比，其優(yōu)越性是顯而易見的，不僅零件加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，且自動(dòng)化程度極高，可減輕工人的體力勞動(dòng)強(qiáng)度，大大提高了生產(chǎn)效率，特別值得一提的是數(shù)控機(jī)床可完成普通機(jī)床難以完成或根本不能加工的復(fù)雜曲面的零件加工，因而數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造業(yè)中的地位愈來(lái)愈顯得重要。 數(shù)控機(jī)床的組成分類及特點(diǎn) 數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床一般由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機(jī)床本體組成。根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前已有近500種數(shù)控機(jī)床。 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)及現(xiàn)狀在國(guó)外，手動(dòng)工具磨床已經(jīng)只是作為數(shù)控工具磨床的輔助。初期是對(duì)普通工具磨床進(jìn)行數(shù)控改造，用CNC軟件來(lái)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，提高精度。S20E磨削中心，還可以集成全自動(dòng)拾取式上料系統(tǒng)，容納多達(dá)16支自由尺寸的各種刀具。正因?yàn)槿绱?，目前世界上也只有少?shù)廠商能夠生產(chǎn)高性能的數(shù)控工具磨床。但總的來(lái)說(shuō)我國(guó)在近幾年來(lái)，在數(shù)控工具磨床上不斷地努力，也取得了一定的發(fā)展，逐步縮小與世界先進(jìn)水平的差距。未來(lái)數(shù)控工具磨床的主要研究發(fā)展方向還有如下幾個(gè)方向：1)高速磨削是世界上正大力研究并逐漸推廣的一種先進(jìn)的機(jī)械加工方法，與普通磨削相比，其效率可提高1～3倍，工件表面光潔度可提高1～3小級(jí)，砂輪耐用度可提高1倍左右。因此，研發(fā)刃磨微細(xì)刀具的數(shù)控工具磨床也是未來(lái)數(shù)控工具磨床的發(fā)展方向。 本設(shè)計(jì)為縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括：確定系統(tǒng)的負(fù)載，確定系統(tǒng)脈沖當(dāng)量，運(yùn)動(dòng)部件慣量計(jì)算，空載起動(dòng)及切削力矩機(jī)計(jì)算，確定伺服電機(jī)等。設(shè)計(jì)的產(chǎn)品應(yīng)高效經(jīng)濟(jì)。一般由控制電路、電器驅(qū)動(dòng)部件和執(zhí)行部件組成。另外，機(jī)械傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)好壞對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的伺服性能的影響也很大。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給指令，來(lái)自數(shù)控系統(tǒng)，經(jīng)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使執(zhí)行部件如刀架、工作臺(tái)、主軸箱等按程序的規(guī)定運(yùn)動(dòng)。它的性能決定了數(shù)控機(jī)床的許多性能，如最高移動(dòng)速度、輪廓跟隨精度、定位精度等。由于閉環(huán)的環(huán)路內(nèi)不包括絲杠、螺母副及機(jī)床工作臺(tái)這些大慣性環(huán)節(jié)，由這些環(huán)節(jié)造成的誤差不能由環(huán)路所矯正，其控制精度不如閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)，但其調(diào)試方便，可以獲得比較穩(wěn)定的控制特性，因此在實(shí)際應(yīng)用中，這種方式被廣泛采用。高檔精密機(jī)床使用。早期的數(shù)控機(jī)床采用電液伺服驅(qū)動(dòng)的較多，而現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床基本上都采用全電氣伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移量和輸入脈沖的個(gè)數(shù)嚴(yán)格成正比，在時(shí)間上與輸入脈沖同步，因此只要控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)繞組通電的相序，便可獲得所需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動(dòng)方向。直流伺服電動(dòng)機(jī)具有：①穩(wěn)定性好；②轉(zhuǎn)向取決于控制電壓的極性，控制電壓為零時(shí)，轉(zhuǎn)子慣性很小，能立即停止； ③響應(yīng)迅速，機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性都是線性的，而且不存在“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象；④控制功率低，損耗??；⑤轉(zhuǎn)矩大；⑥機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性都是線性的，而且不存在“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象等特點(diǎn)。從而降低了系統(tǒng)品質(zhì)。加在電機(jī)軸上的負(fù)載主要有兩種:負(fù)載扭矩和負(fù)載慣量，其中負(fù)載扭矩包括切削扭矩和摩擦扭矩。從上述三種電動(dòng)機(jī)的比較可知，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是自動(dòng)控制系統(tǒng)中具有很高的優(yōu)越性。 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的基本傳動(dòng)方式常用的有三種：滾珠絲杠螺母副和靜壓絲杠螺母副和滑動(dòng)絲杠螺母副。其特點(diǎn)是：傳動(dòng)效率高，一般為η=～；傳動(dòng)靈敏，摩擦力小，不易產(chǎn)生爬行；使用壽命長(zhǎng)；具有可逆性，不僅可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，亦可將直線運(yùn)第 9頁(yè) 共 47 頁(yè)動(dòng)變成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；軸向運(yùn)動(dòng)精度高，施加預(yù)緊力后，可消除軸向間隙，反向時(shí)無(wú)空行程；珠絲桿由螺桿、螺母和滾珠組成。二．滾珠絲杠副的工作原理：滾珠絲杠螺母副工作原理，如圖所示。）所示為插管式，它用彎管作為返回管道，這種形式結(jié)構(gòu)工藝性好，但由于管道突出于螺母體外，徑向尺寸較大。其優(yōu)點(diǎn)是徑向尺寸緊湊，剛性好，因其