【正文】 機(jī)等小部分進(jìn)行加工時(shí)是使用油石、砂帶等其他磨具和游離磨料的。但是，這并沒有阻礙我國數(shù)控磨床的快速發(fā)展，經(jīng)過了多年發(fā)展，已經(jīng)由成長(zhǎng)期邁入成熟期。伴隨著產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，數(shù)控磨床仍存在問題，表現(xiàn)在： 數(shù)控化水平較低。相應(yīng)地，在企業(yè)中磨床占機(jī)床的比例高達(dá) 42%，同樣遠(yuǎn)高于車、銑、鉆床等占有比例。平面磨床的型式有拖板移動(dòng)式、立柱移動(dòng)式和磨頭移動(dòng)式和龍門式等型式。國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家的公司，例如美國 Thompson 公司、西德 Abe 公司、意大利 Favretto公司都生產(chǎn)磨頭移動(dòng)式平面磨床。因?yàn)闄C(jī)床規(guī)格能滿足各類用戶的需求 ,他們普遍反映有較好的質(zhì)量與性能。這種型式與前一種相反，它消除了拖板磨頭對(duì)立柱的顛履力矩，從而磨頭垂直進(jìn)給靈敏度較好。立柱結(jié)構(gòu)分為單立柱和雙立柱二種。矩形導(dǎo)軌與立柱導(dǎo)軌相互配合 , 能沿著立柱導(dǎo)軌作垂直上下移動(dòng)。工作臺(tái)頂面為安裝電磁吸盤和夾具的基準(zhǔn)湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 面。轉(zhuǎn)動(dòng)手輪通過蝸桿斜齒輪傳到絲焊螺母使磨頭上下移動(dòng)。立柱在床身左側(cè) , 拖板和磨頭側(cè)掛在立柱側(cè)面 , 沿著立柱的垂直導(dǎo)軌上下移動(dòng)。機(jī)床的操作手輪、手鈕都安裝在正前方，操作很方便。 立柱為一個(gè)有著矩形導(dǎo)軌的箱形結(jié)構(gòu)。 課題研究方法 擬采取的研究方法（或技術(shù)路線）： ，對(duì)精密數(shù)控平面磨床的結(jié)構(gòu)有初步認(rèn)識(shí)； 、查閱各種文獻(xiàn)資料，了解數(shù)控平面磨床的整體布局及進(jìn)給系統(tǒng)，進(jìn)行精密數(shù)控磨床整體布局的設(shè)計(jì)； ，進(jìn)行砂輪架垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，伺服電機(jī)和滾珠絲杠副設(shè)計(jì)計(jì)算 ，垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)裝配圖，繪制相關(guān)零件圖； ，翻譯、參考英文文獻(xiàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，用 Auto CAD 軟件繪制進(jìn)給系統(tǒng)的裝配圖、零件圖及數(shù)控系統(tǒng)的硬件連線圖 ； 、難點(diǎn)問題通過廣泛查閱文獻(xiàn)資料或與組內(nèi)同學(xué)相互討論以及實(shí)地考察來解決。 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)： 工作臺(tái)面尺寸（寬 ?長(zhǎng)）： 200?500（ 630） mm 可磨削最大工件尺寸（寬 ?長(zhǎng) ?高）： 200?500（ 630） ?360 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 3. 工作臺(tái) 工作臺(tái)縱向移動(dòng)速度（無級(jí)）： 工作臺(tái)橫向自動(dòng)進(jìn)給：連續(xù)（無級(jí)）： 斷續(xù)（無級(jí)）： /工作臺(tái)一行程 4. 砂輪架 砂輪架垂直快速升降速度： 400mm/min ，垂直自動(dòng)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. 加工指標(biāo) 磨削表面粗糙度 Ra= mμ ，加工后表面對(duì)基面的平行度為 300： 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第二章 磨床總體布局設(shè)計(jì) 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 第三章 砂輪架的設(shè)計(jì) 砂輪架的設(shè)計(jì)在磨床的設(shè)計(jì)中是非常重要的一部分，尤其是磨頭的旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)性，主軸的剛性以及主軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)平衡都會(huì)對(duì)磨削的精度有很大影響。 30 00 20 060 10 00sv ???? ? ? m/s minsv =v s ，即 minsv = m/s 所以 0. 86 0. 44 1. 062 8 2 8 2 0 .0 2 2 5 3 1 .4tF ?? ? ? ?? ? N? m 磨削經(jīng)驗(yàn)表明，法向磨削力跟 切向磨削力的大小存在一個(gè)比值 k（ /ntFF? k ）的關(guān)系 ,磨削普通鋼料時(shí) k 的取值范圍為 ~，磨削陶瓷時(shí) k的取值范圍 為 3~22。為了合理的選擇主軸電機(jī)，首先也得計(jì)算出磨削情況下可能的最大磨削力 [6]。 主軸的剛度校核 一般來說，如主軸的剛度達(dá)到設(shè)計(jì)要求則其強(qiáng)度一般來說都是滿足要求的，故磨床主軸只進(jìn)行彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度的校核。 將各段的長(zhǎng)度和直徑代入得 44444444441 4 2050241528154823040383616328230522252050 ?????????? ?????????ni iidl ? 故 00 0914 5144 ??vd mm 通過簡(jiǎn)化后的主軸受力模型如圖 所示。圓軸扭轉(zhuǎn)角 ? ?? ?m/?單位為 ，計(jì)算公式為： 對(duì)于階梯軸 ????zi piiiI lTLG14 ? （ ） 式中： L —— 階梯軸受扭矩作用的長(zhǎng)度（ mm） ， L =554 mm； G —— 軸的材料的剪切彈性模量（ MPa），對(duì)于鋼材 ,取 G =? 410 MPa； iT —— 軸第 i段所受的扭矩（ N? m）； iL —— 軸第 i段的長(zhǎng)度（ mm）； PiI —— 第 i段軸截面的極慣性矩（ mm4） ,對(duì)于圓軸， 432i ipdI ?? ； 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 Z—— 階梯軸受扭矩作用的軸段數(shù)。在實(shí)際過程中磨床的主軸結(jié)構(gòu)通常為前后軸頸相等，中間較粗。因此，軸承的型號(hào)應(yīng)在內(nèi)徑為 40mm 的軸承中來選擇。前者為 7000C 系列；后者為 7000AC 系列。 可采用多個(gè)組合的形式來 提高剛度和承載能力，比如背靠背或面對(duì)面的成對(duì)安裝形式。但是 ，如果采用背靠背組配就會(huì)使得軸向膨脹過盈減少。又因?yàn)檩S向力不是太大，選擇 3600 型角接觸球軸承，軸徑為 40mm， 于是選擇 7208C。 主軸電機(jī)的選擇 由前面 計(jì)算得：磨削的最大功率為 。 聯(lián)軸器的選擇 綜合考慮平面磨床的實(shí)際工作情 況后，選擇彈性套柱銷聯(lián)軸器是由于彈性套柱銷聯(lián)軸器的特點(diǎn)：具有定量補(bǔ)償兩軸相對(duì)偏移和一般減振、緩沖、電絕緣性能。 根據(jù)彈性套柱銷聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩公式： 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 9550 wc w z t w z tPT T K K K K K K K Kn?? （ ） 式中： T —— 理論轉(zhuǎn)矩， N? m； wP —— 驅(qū)動(dòng)功率， kW； n—— 工作轉(zhuǎn)速， r/min； wK —— 動(dòng)力機(jī)系數(shù)； K —— 工況系數(shù)； zK —— 啟動(dòng)系數(shù)； tK —— 溫度系數(shù)； nT —— 公稱轉(zhuǎn)矩， N? m。垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)布局圖如圖 所示。在一般的磨削過程中，軸向磨削力較小，通常忽略不計(jì)，只考慮砂輪切向的切向摩擦力和砂輪徑向的法向磨削力。在磨削過程中縱向和垂直方向的磨削力較大，對(duì)磨削精度的影響也較大，也是各個(gè)零件尺寸和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 30 00 20 060 10 00sv ???? ? ? m/s minsv=v s ，即minsv= m/s 所以根據(jù)角正回歸法建立起來的公式可得 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 m a x 0 . 8 6 0 . 4 4 1 . 0 628 28 2 0. 02 25 31 .4tF ?? ? ? ??1 N 在磨削普通鋼材時(shí)，磨削比 nF / tF =~，取 nF / tF = 則法向磨削力 nF ＝ tF ＝ ＝ N 滾珠絲杠副設(shè)計(jì) 滾珠絲杠副設(shè)計(jì)使用中應(yīng)注意的問題 1． 為了能夠延長(zhǎng)滾珠絲杠的使用壽命，提高傳動(dòng)效率，減小驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，必須采用合理的潤(rùn)滑 。 3． 在設(shè)計(jì)水平放置并細(xì)長(zhǎng)的絲杠時(shí)，應(yīng)充分考慮減少甚至防止 自重彎曲變形的措施。螺旋副的摩擦熱則是其中一大熱源，而絲杠熱膨脹而伸長(zhǎng)主要由其他機(jī)械部件工作時(shí)產(chǎn)生的熱導(dǎo)致，因此，要想減少熱變形對(duì)絲杠的伸長(zhǎng)的影響，我們可以采用強(qiáng)制冷卻，預(yù)拉伸等方法 。博特牌滾珠絲杠副已安裝防塵圈于螺母兩端，此外，用戶還需要安裝防護(hù)裝置于絲杠處以防止絲杠外露。 10． 當(dāng)使用 內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副 時(shí) ， 為了保證 裝配螺母 的順利安裝， 必須使絲杠螺紋底徑 2d 大于 該端所有外圓尺寸 ，并且在 絲杠螺紋兩端中至少有一端的滾珠螺紋是通牙 。 滾珠絲杠副設(shè)計(jì)步驟 滾珠絲杠的設(shè)計(jì)流程如圖 所示。定位精度與重復(fù)定位精度分別為177。 滾珠絲杠的螺紋底徑： 2d = mm 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 滾珠絲杠的額定動(dòng)載荷： aC =23500 N 滾珠絲杠類型 FFZD ；基本導(dǎo)程： 6mm；滾珠直徑： ；循環(huán)總?cè)?shù) ： 3；最小螺紋底徑： ；滾珠絲杠外徑： ；公稱直徑： 40mm； 額定動(dòng)載荷： ；額定靜載荷： 73kN；剛度： 1658 kN/μm。 k? ＝ ? t? uL （ ） ?— 熱膨脹系數(shù) ( 10－ 6)； t? — 溫升 (一般取 2～ 4℃ )，取 t? ＝ ℃ ； uL — 有效行程， uL ＝ kL + nL +2 aL ； nL — 螺母長(zhǎng)度， nL ＝ 128mm； aL — 安全行程， aL ＝ (1～ 2) hP ＝ 2 6＝ 12mm； uL ＝ kL + nL +2 aL ＝ 450+128+2 12＝ 602mm； 所以 k? ＝ ? t? uL ＝ 10－ 6 602＝ ?m 為了補(bǔ)償熱變形的影響，行程偏差 C ＝ k? ＝ ?m tF 的計(jì)算 由于滾珠絲杠選擇的是兩端固定的安裝方式，可以采用絲杠預(yù)拉伸的方法來進(jìn)一步補(bǔ)償熱變形，滾珠絲杠預(yù)拉伸力為： tF＝ td? （ ） 各變量意義如上所示，則 tF ＝ td? ＝ ＝ N oaC 驗(yàn)算 maxs a oaf F C? （ ） 式中： oaC —— 滾珠絲杠副的基本軸向額定靜載荷（ N），查表得oaC =； sf —— 靜態(tài)安全系數(shù)，取 2sf ? ； 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 maxaF —— 最大軸向載荷（ N） maxasFf =2?2200=4400N oaC =73 310? N 所以絲杠額定靜載荷符合要求。 ? ? 22 m a x14 adF??? ? ? （ ） ??? —— 許用應(yīng)力 (MPa) ，取 ??? =100； 2d —— 滾珠絲杠螺紋底徑（ mm）。 （ 1）拉伸剛度 最小拉伸剛度： 222m i n ??? zs LdK （ ） 2d — 滾珠絲杠最小螺紋底徑， 2d ＝ ； zL — 滾珠絲杠兩支承間的距離， zL ＝ 750mm； 所以， 222m in ??? zs LdK＝ 22 ?? ＝ 1134(N/μm) 最大拉伸剛度： ? ? 25522m a x ???? LLL LdK z zs （ ） 2d — 滾珠絲杠最小螺紋底徑； zL — 滾珠絲杠兩支承間的距離； 600215 ?????? nxae LLLLbLmm； 所以， ? ? 25522m a x ???? LLL LdK z zs= 22 10)600750(6004 ??? ??＝ 1772(N/μm) (2) 軸向剛度 21 bbb KKK ?? （ ） 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 1bK 、 2bK — 支承軸承的剛度，根據(jù)所選擇的軸承 21 bbb KKK ?? ＝ 1000(N/μm) (3) 接觸剛度 31 ???????????aPcc CFKK （ ） pF — 滾珠絲杠預(yù)緊力， pF ＝ ； aC — 滾珠絲杠額定動(dòng)載荷， aC ＝ 23500N； ?cK — 滾珠絲杠剛度， ?cK ＝ 165