【正文】 （ ） 在本設(shè)計(jì)中，轉(zhuǎn)動的大部時(shí)間是快速進(jìn)給，則 400 8 0 / m in5mnr??，且在本設(shè)計(jì)中垂直運(yùn)動時(shí)主要是所帶的載荷為磨頭及其一起運(yùn)動的部件總的重量 2020N 確定預(yù)期額定動載荷 按滾珠絲杠副預(yù)期工作時(shí)間 Ln （小時(shí)）計(jì)算： 3 6 0 ( )100 mwa m m n acFfC n L Nff? （ ） 式中： nL —— 預(yù)期工作時(shí)間（小時(shí)），查表得 15000nL ? h； af —— 精度系數(shù)，由表查得 ? ； cf —— 可靠性系數(shù)，查表得 cf =； 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁 wf —— 負(fù)荷系數(shù)，查表得 ? ； 代入式（ ） 3 2 0 0 0 1 .26 0 8 0 1 5 0 0 1 0 0 1 0 .4 4amC ?? ? ? ??=(N) 3）按精度要求確定 允許的滾珠絲杠最小螺紋底徑 滾珠絲杠的安裝方式為兩端固定， 02 0 .0 3 9m mFLd ??? （ ）式中： 0F —— 導(dǎo)軌靜摩擦力（ N），在本設(shè)計(jì)中為磨頭及相關(guān)部件的重量 0F=2020 N； L —— 滾珠絲杠兩軸承支點(diǎn)間距離（ mm ）； L ? 行程 +安全行程 +余程 +螺母長度一半 +支承長度的一半 +磨頭支架高度 ? 行程 +（ 2~4） Ph+4Ph+(4~6)Ph+(1/20~1/10) 行程 ? (~)行程 +(10~14) Ph ? 1 .1 4 3 0 1 2 5 5 3 3? ? ? ?(mm) m? —— 估算的滾珠絲杠最大允許軸向變形量（ μm ），取 m? =4； 2 2 0 0 0 5 3 30 . 0 3 9 2 0 . 1 3 34md ??? 4） 確定滾珠絲杠副規(guī)格代號 根據(jù)算出的 2md 、 hP 、 amC 及傳動方式，選擇合適的滾珠絲杠，取公稱直徑 0d =25，00mdd? ， a amCC? ，選擇絲杠型號為 FFZD25053。 （ 6） 高可靠性 與其它傳 動機(jī)械、液壓傳動相比，滾珠絲桿副故障率較低，維修保養(yǎng)也極其簡單，只需進(jìn)行一般的潤滑和防塵，在特殊場合可在無潤滑狀態(tài)下進(jìn)行。 （ 2） 運(yùn)動平穩(wěn) 滾珠絲桿副為點(diǎn)接觸滾動運(yùn)動，工作中摩擦阻力小、靈敏度高、啟 動時(shí)無顫動、低速時(shí)無爬行，可精密地控制微量進(jìn)給。 垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 在本磨床設(shè)計(jì)中，垂直進(jìn)給要求的精度最高，要求最小自動進(jìn)給達(dá)到 1 m? 。保證實(shí)現(xiàn)所要求的進(jìn)給量 (進(jìn)給范圍 ,數(shù)列 )，以適應(yīng)不同的加工材料，使用不同的刀具，滿足不同的零件加工要求，能傳動較大的扭矩； 5. 進(jìn)給系統(tǒng)的傳動精度和定位精度要高； 6. 結(jié)構(gòu)簡單，加工和裝配工藝性好，調(diào)整維修方便，操縱輕便靈活。其具體值的大小與磨削的材料和砂輪的材料有很大的關(guān)系。此外，為了合理的選擇伺服電機(jī)，首先也得計(jì)算出磨削情況下可能的最大磨削力。磨削力比不僅與砂輪的銳利程度有關(guān)，且隨被磨材料的特性不同而不同，還與磨削方式等有關(guān)。 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9 頁 圖 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁 3 垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 磨削力的計(jì)算 磨削力起源于工件與砂輪接觸后引起的彈性變形、塑性變形、切屑形成以及磨粒和結(jié)合劑 與工件表面之間的摩擦作用。因?yàn)闈L珠絲杠不僅加工精度很高，能提高傳動精度，并且滾珠絲杠的一些巧妙設(shè)計(jì)很好的消除了回程誤差，這對精度的提高也 是有很大的意義。 由于該設(shè)計(jì)要求達(dá)到較高的精度等級，因此，各個(gè)方向的進(jìn)給的具體實(shí) 現(xiàn)都是通過滾珠絲杠傳動來實(shí)現(xiàn)的。除此之外，這種運(yùn)動形式使運(yùn)動范圍限定在較小的空間內(nèi)完成，有效的減少了占地面積。同時(shí)這種形式也存在一些不足之處，比如說這種形式的磨床的整體剛性不是太好，因此，這種形式用與本設(shè)計(jì)的高精度磨床不是太適合。矩形工作臺平面磨床要順利的完成磨削任務(wù)，除了砂輪的轉(zhuǎn)動外，還要完成三個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動，即 垂直進(jìn)給，橫向進(jìn)給和縱向進(jìn)給。 [7] 機(jī)械制造裝備必須滿足五個(gè)方面的一般功能，分別是： 1） 加工精度方面的要求； 2） 強(qiáng)度、剛度和抗振性 方面的要求； 3） 加工穩(wěn)定性方面的要求； 4） 耐用度方面的要求； 5） 技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面的要求 [8]。 論文的構(gòu)成及研究內(nèi)容 論文的構(gòu)成 1 緒論 2 數(shù)控平面磨床總體 布局 設(shè)計(jì) 3 磨 頭垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 磨床 砂輪修整器（杯形砂輪修整器）的設(shè)計(jì) 5 磨床 微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) 6 總結(jié) 7 致謝 8 參考文獻(xiàn) 設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容 本課題設(shè)計(jì)一臺精密數(shù)控平面磨床 MGK7120，用砂輪周邊磨削平面，也可以磨削臺階平面。 除了參考一些資料和書籍外，還通過參觀磨床實(shí)物充分的了解磨床各個(gè)部分的組成、工作原理和一些細(xì)節(jié)，進(jìn)一步的了解磨床。 課題研究方法 本課題主要是通過一系列的設(shè)計(jì)計(jì)算，綜合運(yùn)用所學(xué)知識，最終完滿的完成設(shè)計(jì)任務(wù)，鍛煉自己的能 力。我國數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平、性能和質(zhì)量與國外還有 很大差距，高檔數(shù)控機(jī)床及功能部件大多數(shù)依靠進(jìn)口?？梢哉f，平磨是磨床類機(jī)床中演變潛力最大的一種機(jī)型。隨中國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)和國防事業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)外市場對數(shù)控磨床及數(shù)控磨削成套設(shè)備的需求就更加迫切。 我國磨床行業(yè)現(xiàn)狀 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁 為適應(yīng)市場多變形勢的需求， 我國 磨床行業(yè)近年來加強(qiáng)了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，使老產(chǎn)品不斷更新，并開發(fā)了一批適銷對路的高效、精密、數(shù)控磨床及各類專用磨床新產(chǎn)品，使中國磨床市場迅速活躍起來，表現(xiàn)在磨床的產(chǎn)量、銷售量都在迅速增長。在完成傳統(tǒng)的平面磨削功能外，以平磨的床身、拖板、臺面、磨頭等大件為基礎(chǔ)，可以演變成外圓、曲線、工具、無心等磨床，如 公司的 C1020N2 外圓磨床和 B6062PC2 工具磨的基礎(chǔ)就是平磨。 －－環(huán)保要求越來越高。橫向系列、縱向系列、全系列、跨系列的模塊化設(shè)計(jì)，在展品中體現(xiàn)得淋漓盡致，無論是大隈、牧野等為代表的日本機(jī)床，還是 Haas、 Cincinnati等為代表的美國機(jī)床，同樣兩臺展品，外形上看，好象完全一樣，但功能則完全不同，所構(gòu)成的模塊很多則是通用的。 －－高速、復(fù)合、高精度、高剛性仍是金切機(jī)床的發(fā)展主調(diào)，但又有新的變化。數(shù)控平磨已形成一個(gè)市場潮流。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 世界磨床發(fā)展 不久前舉行的美國芝加哥國際制造技術(shù)展覽會 (IMTS)上，我們了解到目前平面磨床的發(fā)展趨勢和世界機(jī)床技術(shù)的一些特點(diǎn)。 超精密加工技術(shù)已在諸如航空、航天、計(jì)算機(jī)、電子、能源等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。做平面研磨運(yùn)動的雙端面精密磨削技術(shù)，其加工精度，切除率都比研磨高得多，且可獲得很高的平面度。加上我國汽車行業(yè)不斷升溫，芯片行業(yè)也開始成長，此外，為了提高產(chǎn)品的性能，一些新材料也涌現(xiàn)出來，難加工的脆硬材料也開始增多，以及一些磨削研究的需要。而磨學(xué)加工目前還是保證高精度主要方法，在磨床的需求量上也是不斷增加，在機(jī)床中所在的比例也越來越大。尤其是高檔汽車發(fā)展的需要和芯片產(chǎn)業(yè)的不斷膨脹和升級，對加工精度和質(zhì)量不斷提出新的要求，也不斷促進(jìn)了機(jī)械加工行業(yè)的發(fā)展。尤其是在國內(nèi)，這種情況就是更我嚴(yán)重，并且大多數(shù)磨床并沒有實(shí)現(xiàn)數(shù)控化。日本見面磨削時(shí)代使用的砂輪粒度為 4000＃－8000＃，其微粒的平均尺寸為 － 4 m? ，加工后工件表面粗糙度可達(dá)到 － m? ，日本開發(fā)了電解在線修整（ ELID）超精密境面磨削技術(shù)，使得用超細(xì)微超硬磨料制造砂輪成為可能，可實(shí)現(xiàn)硬脆材料的高精度，高效率超精密磨削。在普通機(jī)床上應(yīng)用該技術(shù)，不僅可以有效地降低工件表面粗糙度，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)微米級的磨削精度。我國對于超精密磨削技術(shù)的研究剛剛起步，其中一個(gè)重要原因就是缺乏超精密磨削設(shè) 備，所以研制超精密磨削設(shè)備，特別是大型超精密磨削設(shè)備已成為 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁 當(dāng)務(wù)之急 [35]。由于技術(shù)水平的發(fā)展導(dǎo)致功能變化，平磨已從傳統(tǒng)的平面磨向成形磨轉(zhuǎn)變，常規(guī)控制已難以實(shí)現(xiàn)功能的要求。加工中心、車削中心、磨削中心、數(shù)控車、數(shù)控銑、數(shù)控鏜等金切機(jī)床，構(gòu)成了龐大的展品群，這些由傳統(tǒng)的切削原理結(jié)合現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念和先進(jìn)的控制技術(shù)相融合 而成的金切機(jī)床，代表了世界機(jī)床的發(fā)展方向和趨勢。 －－模塊化的設(shè)計(jì)在機(jī)床制造中已應(yīng)用得爐火純青?？刂频姆秶哟螅M線的靈活性加強(qiáng)，同時(shí)輔助配套的機(jī)械大大減少。 根本在于設(shè)計(jì)創(chuàng)新 －－平磨是磨床類機(jī)床中發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮臋C(jī)床，這是本屆展覽會給筆者帶來的一個(gè)全新概念。 －－世界機(jī)床工業(yè)的發(fā)展，根本一點(diǎn)是設(shè)計(jì)創(chuàng)新理念的發(fā)展，美國芝加哥展覽會，是世界上第一臺虛 擬軸機(jī)床的展示地，本屆展覽會上的大量先進(jìn)機(jī)床展品亦無不昭示著一點(diǎn)：傳統(tǒng)的金屬切削原理，用一種全新的現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念，結(jié)合先進(jìn)的控制技術(shù)，正在推動機(jī)床技術(shù)發(fā)生重大變化。 數(shù)控磨床正在迅速崛起，在磨床市場所占的份額不斷增長。 當(dāng)今平磨的發(fā)展趨勢是轉(zhuǎn)向成形 、臺階、切入、快速抖動、三維空間曲線表面磨削加工。 數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代制造業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，一個(gè)國家數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)量和技術(shù)水平在某種程度上就代表這個(gè)國家的制造水平和競爭力。相信通過我們的努力一定會在這個(gè)領(lǐng)域有新的進(jìn)步，不斷學(xué)習(xí)，不斷探索，不斷研究，我國的磨床事業(yè)一定會上到一個(gè)新的臺階 [26]。同時(shí)綜合各 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁 類精密機(jī)床中運(yùn)用的一些較好的機(jī)構(gòu)和設(shè)計(jì)理念，上網(wǎng)和查閱相關(guān)的資料，充分的了解磨床的發(fā)展?fàn)顩r和發(fā)展趨勢，尤其是了解一些國內(nèi)外先進(jìn)的磨床，這些產(chǎn)品中有許多巧妙的設(shè)計(jì)可以運(yùn)用到本次設(shè)計(jì)中來。此外，我們還參觀了常德煙草機(jī)械有限責(zé)任公司的一臺很先進(jìn)的磨床，是德國一家著名的磨床生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的高精度矩形工作臺平面磨床，其最小的自動進(jìn)給也能達(dá)到 1μm ，在設(shè)計(jì)上采用了不少的巧妙的方法，在本設(shè)計(jì)中的中央立柱式橫向進(jìn)給方式就是借鑒了這臺磨床的機(jī)構(gòu)。 設(shè)計(jì)基本要求：圖紙總工作量折合 A0 圖紙 3 張以上，畢業(yè)設(shè)計(jì)論文字?jǐn)?shù)不少于 萬字，參考文獻(xiàn)至少 15篇以上 設(shè)計(jì)的主要技術(shù)參數(shù) 主要參考參數(shù)： 1. 磨床主要規(guī)格 工作臺面尺寸（寬 ? 長）： 200? 500（ 630） mm 2. 加工范圍 可磨削最大工件尺寸（寬 ? 長 ? 高）： 200? 500（ 630） ? 360 3. 工作臺 工作臺縱向移動速度（無級）： 工作臺橫向自動進(jìn)給：連續(xù)（無級）： 斷續(xù)（無級）： /工作臺一行程 4. 磨頭 磨頭垂直快 速升降速度： 400mm/min ，垂直自動進(jìn)給： ，最小進(jìn)給量： ，砂輪尺寸（外徑 ? 寬 ? 內(nèi)徑） Φ 200? 20? Φ 32，砂輪轉(zhuǎn)速 3000r/min 5. 工作精度 磨削表面粗糙度 Ra= m? ，加工后表面對基面的平行度為 300： 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁 2 磨床總體布局設(shè)計(jì) 總體布局方案