【正文】 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，零件的復(fù)雜程度和精度要求快速提高，普通的傳統(tǒng)機床已經(jīng)很難適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求，而數(shù)控機床具有高精度、高效率、一機多用，可以完成復(fù)雜型面加工的特點，特別是計算機技術(shù)廣泛應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)中，數(shù)控裝置的基本功能幾乎全由軟件來實現(xiàn)，硬件幾乎能通用，從而使其更具加工柔性，功能更加強大。因此，研究拋光的自動化、智能化是重要的發(fā)展趨勢。因而拋光在零件加工過程中是很重要的一道工序。 （ 2）目前，美國亞里桑那大學(xué)的光學(xué)中心，已基本上用計算機數(shù)控研磨拋光加工技術(shù)取代了傳統(tǒng)的手工研磨拋光加工非球面光學(xué)零件。 德國的計算機數(shù)控研磨拋光技術(shù)很快。拋光機的總體設(shè)計是根據(jù)設(shè)計要求，通過調(diào)查研究，檢索資料，掌握拋光機設(shè)計的依據(jù)；然后進行工藝分析，擬訂出性能先 進，經(jīng)濟性好的工藝方案；工藝分析只確定零件的加工方法，以及要獲得的零件需求應(yīng)具有的運動。在數(shù)控拋光記的設(shè)計中特應(yīng)用簡單的數(shù)字控制系統(tǒng)。所以我們采用了如下的設(shè)計方案： 進給系統(tǒng)采用步進電動機 —— 數(shù)字控制，滾珠絲杠，雙螺母墊片調(diào)整間隙，導(dǎo)軌副采用直線滾動導(dǎo)軌副。 (2)滾珠絲杠副傳動的優(yōu)點： 傳動效率高，摩擦損失小，其功率消耗只相當于常規(guī)絲杠螺母副。 (3)雙螺母 墊片調(diào) 整間隙并預(yù)緊，該方式結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)整方便。應(yīng)此不采用滑動導(dǎo)軌副而采用直線滾動導(dǎo)軌副。 分配拋光機的運動：工件為中小型工件，工件的縱向、橫向運動和垂直運動由滾動導(dǎo)軌帶動工作臺實現(xiàn)；拋光頭的旋轉(zhuǎn)運動由主軸實現(xiàn)，這樣基本可以均勻分配運動，使每個運動件減小重量，降低慣性， 需要的驅(qū)動力就小，傳動機構(gòu)體積小，一般說來制造成本就低；選用的電動機和絲杠螺母就相對普通，便于購置。這種結(jié)構(gòu)占地面積小，機床的操作比較靈活。 圖 1－ 1 單立柱式形式 數(shù)控拋光機的設(shè) 計 5 圖 1－ 2 立式機床形式 圖 1－ 2 布局：主電動機和主軸部分傳動機構(gòu)均隨主軸箱上下運動，無相對移動環(huán)節(jié)，傳動機構(gòu)布置較方便，并易于實現(xiàn)主軸箱機動上下移動。 提高拋光機動剛度 減小熱變形 拋光機工作時受到外部熱源的影響，如：電動機和環(huán)境溫度等，以及內(nèi)部熱源的影響， 如：摩擦熱、切削熱等，使機床各部分溫度發(fā)生變化。使機床機工精度降低，運動部件磨損加快。（ 2）電動機風(fēng)扇、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)攪動空氣形成的空氣噪音。數(shù)控拋光機造型 總的原則是經(jīng)濟實用，自動化程度高，美觀大方。主參數(shù)是機床參數(shù)中最主要的。 (2)其他尺寸參數(shù)的確定 其他尺寸為拋光機的第二主參數(shù)，它是與工、夾、量具標準化和機床結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)，它根據(jù)主參數(shù)來確定。 步進電動機的選擇 步進電動機的工作原理及特點 步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成機械角位移的執(zhí)行元件。如果先將電脈沖夾道 U 相勵磁繞組，定子 U 相磁極就產(chǎn)生磁通，并對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁吸力，使轉(zhuǎn)子離 U 相磁極最近的兩個齒與定子的 U 相磁極對齊， V磁極上的齒相對于轉(zhuǎn)子齒在逆時針方向錯過了 300,W 磁極上的齒將錯過 600。 數(shù)控拋光機的設(shè) 計 7 (2)步進電動機的轉(zhuǎn)速與輸入脈沖數(shù)成正比。 (6)步進電動機的步距角有誤差，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定步數(shù)以后也會出現(xiàn)積累誤差，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)以后，其積累誤差為“零”，不會長期積累。反應(yīng)式步進電動機種類很多，可以有不同的相數(shù)，不同的磁路結(jié)構(gòu)，不同的繞組連接等。 反應(yīng)式步進電動機結(jié)構(gòu)較簡單。從制造工藝上考慮，氣隙大一些為好，但從電機性能上看，在勵磁電流相同時，氣隙越小，磁通密度越高，電磁轉(zhuǎn)矩越大。在機械加工所能允許的最小步距情況下，轉(zhuǎn)子的齒數(shù)可以做得很多。 步進電動機的選擇計算過程 (1)選擇電機 脈沖當量小可提高加工精度，但使系統(tǒng)復(fù)雜。 滾珠絲杠螺母副的優(yōu)點是摩擦系數(shù)小、傳動效率高、所需傳動轉(zhuǎn)矩小、靈敏度高，低速運動平穩(wěn)性好、磨損小、精度保持性好，使用壽命高，可通過預(yù)緊和間隙消除措施保證其反向轉(zhuǎn)動精度。為保證反向傳動精度和機構(gòu)的軸向剛度，必須消除絲杠螺母的軸向間隙，并應(yīng)適當預(yù)緊。為了使傳動靈敏又能滿足精度要求，選用滾珠螺旋機構(gòu)，也就是采用了滾珠絲杠螺母機構(gòu)傳動。額定動載荷 NCa 19600? ，絲杠直 mmd 320 ? ，剛球直徑 mmd ? ，導(dǎo)程 mmL 50 ? ，浮動式反向器內(nèi)循環(huán)，每個滾珠有三列，雙螺母墊片預(yù)緊，預(yù)加載荷為 N62504Ca ?,，遠大于預(yù)加載荷的 31 ，精度等級為 E級精度。我所選擇的 直線導(dǎo)軌 是 GGA系列線性 導(dǎo) 軌 。 導(dǎo)軌的設(shè)計計算 (1）查手冊， 導(dǎo)軌的額定動、靜載荷分別為 Ca=,Coa=14Kn 查表 得： ,3,1,1 ????? rwcht fffff 滑塊的載荷： ? ? ? ? KNFGPPPP 4321 ???????? 代入下式： KPCf ffffLcawcth ????????? ???r 式中 K=50, ? =3,則 數(shù)控拋光機的設(shè) 計 13 ? ?153545033?????????????? ?????L 式中： —載荷系數(shù)——精度系數(shù)——接觸系數(shù)——溫度系數(shù)——硬度系數(shù)——計算載荷——額定壽命—wrctcfffffhPL見表 21 溫度系數(shù) fT 工作溫度（℃） fT 100 100~150 150~200 200~250 接觸系數(shù) fC 每根導(dǎo)軌上的滑塊數(shù) fC 1 2 3 4 5 精度系數(shù) fa 工作條件 fa 無外部沖擊或震動的低速場合，速度小于 15m/min 1~ 無明顯沖擊或震動中速場合速度為 15~60m/min ~2 由外部沖擊或震動的高速場合速度大于 60m/min 2~ 載荷系數(shù) fw 精度等級 2 3 4 5 fw 表 21 各項系數(shù) 直線運動導(dǎo)軌的作用是用來支撐和引導(dǎo)運動部件，按給定的方向做往復(fù)直線運動。 與之相反，滾動接觸由于摩擦耗能?。疂L動面的摩擦損耗也相應(yīng)減少，故能使直線滾動導(dǎo)軌系統(tǒng)長期處于高精度狀態(tài)。導(dǎo)軌如果要保持初始精度，必須更換導(dǎo)軌支架，甚至更換導(dǎo)軌。 (2）導(dǎo)軌尺寸參數(shù)（見 圖 21） 圖 21 導(dǎo)軌 主軸電動機的選擇 (1）查手冊選擇電動機 G5638 微型 單相電動機 。 鑒于另一端支撐部分 只承受絲杠重量 選 6204，不用計算。 3 數(shù)控拋光機的控制系統(tǒng)設(shè)計 系統(tǒng)設(shè)計方案的構(gòu)成 本系統(tǒng)包括機械部分和步進電機控制兩部分。 單片機介紹 單片機作為微型機算計的一個重要分支，應(yīng)用面很廣，發(fā)展很快。 單片機的特點及其應(yīng)用： (1)有優(yōu)異的性能價格比。 (3)控制功能強。 單片機 光電隔離 環(huán)形分配器 功率放大器 驅(qū)動機構(gòu) 執(zhí)行機構(gòu) 數(shù)控拋光機的設(shè) 計 17 (5)外部總線增加了 等串行總線 方式，進一步縮小了體積，簡化了結(jié)構(gòu)。主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 彈片機在智能儀表中的應(yīng)用 ：單片機廣泛的應(yīng)用于各種儀器儀表，是儀器儀表智能化，并可以提高測量的自動化程度和精度。單片機作為產(chǎn)品中的控制器，能充分發(fā)揮它的體積小、可靠性高、功能強等優(yōu)點，可大大提高機器的自動化智能化程度。 數(shù)控拋光機中各芯片的選用 根據(jù)國內(nèi)經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)機床控制系統(tǒng)單片機的使用情況，在此選用常用的 MCS51系列 8031 單片機。 同樣選 8K?8 的 6264RAM 作為數(shù)據(jù)存儲器也可以滿足要求。用 P1 口作為一些控制信號輸入， P~P. 依次為手動信號，X方向手動， Y 方向手動， Z方向手動，反向信號，執(zhí)行信號。 Y,Z 電動機可類似得到。 適合于非球面的工件的拋光加工，能夠快 速的去除銑削溝痕，達到表面質(zhì)量要求。 數(shù)控拋光機還可以解決用戶過去因工件形狀復(fù)雜難以達到拋光要求這一難題，并且縮短了拋光時間提高了工作效率。但 研究拋光的自動化、智能化是重要的發(fā)展趨勢， 優(yōu)質(zhì)、高效、環(huán)保是數(shù)控拋光不斷追求的目標 。 (3) 數(shù)控拋光機部件的形體采用小圓角過渡的棱柱體造型。 菏澤學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 20 參考文獻 [1] 嚴雋琪主編 . 機械設(shè)計手冊 [M].機械工業(yè)出版社， 2021:1819. 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