【正文】 （ 3）使主軸的回轉(zhuǎn)誤差不反映到工件上 直接使工件在加工過程中的回轉(zhuǎn)精度不依賴于主軸，是保證工件形狀精度的最簡單而又有效的方法。 畢業(yè)設計（論文） 精密數(shù)控磨床的總體設計 37 圖 主軸回轉(zhuǎn)誤差 對于不同的加工，不同形式的主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響是不同的。 機床主軸是裝夾工件或刀具的基準，并將運動和動力傳給工件或刀具，主軸回轉(zhuǎn)誤差將直接影響被加工工件 的精度。 （ 4）進行單因素實驗分析。按統(tǒng)計方法可以得到，當公差放大后加工得到的零件中，只有一部分零件超出原設計公差要求，需要校直處理。通過分析、計算或?qū)嶒灐y試，得出該因素與加工誤差之間的關系，即找出它們之間的變化規(guī)律。因此，把工藝系統(tǒng)的誤差稱之為原始誤差。 （ 3）零件三個方面的幾何參數(shù)，就是加工精度和加工誤差的三方面的內(nèi)容。 4． 精度分析 加工精度與加工誤差 加工精度是指零件加工后的實際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數(shù)的符合程度。 （ 3） 磁柵傳感器 磁柵尺可分為線狀（有效測量長度 3m）和帶狀（有效測量長度可達30m）兩種型式，其優(yōu)點是制造成本較低，安裝使用方便，線脹系數(shù)與機床相同；缺點是測量精度低于光柵尺，由于磁信號強度隨使用時間而不斷減弱，因此需要重新錄磁，給使用帶來不便。 （ 3）反饋補償：把檢測器直接裝在磨床移動部件上用檢測移動部件的移動量，測出整個機械系統(tǒng)的誤差包括間隙及螺距誤差，另外熱變形誤差、剛變誤差可用軟件補償來解決。 導軌支承 水平導軌用滾動導軌、立柱導軌采用直線導軌以提高導軌的直線度，對導軌直線運動可采用軟件補償技術(shù)。作為床身零部 件的主電機一般選用伺服電機。 畢業(yè)設計（論文） 精密數(shù)控磨床的總體設計 28 根據(jù)選型，由此可將驅(qū)動電動機的功率定為 （詳細過程請參閱《 精密數(shù)控磨床的垂直立柱進給系統(tǒng)設計 》相關部分）。 根據(jù)砂輪的轉(zhuǎn)速，初步得出驅(qū)動電動機的功率為 ，最后選型后定為 （詳情請參閱《精密數(shù)控磨床的磨頭設計》相關部分） 。 （ 3）統(tǒng)計分析法 有時可查手冊上的經(jīng)驗公式。高） 運動參數(shù)的確定 磨頭主軸箱進給速度 磨頭主軸箱的進給速度確定為： 100～ 500mm/min。 總體布局的確定 綜上所述，精密數(shù)控磨床總體布局如圖 所示：總體上采用立式布局，立柱部分裝有步進電動機，電動機與無間隙齒輪相結(jié)合 ，箱形立柱上裝有滾珠絲杠、直線導軌，保證磨頭主軸箱的上下運動，立柱內(nèi)部與外部磨頭主軸箱裝置通過兩根掛有與磨頭主軸箱同等重量鐵塊的鋼絲，為了與磨頭裝置自重保持平衡、回轉(zhuǎn)工作臺嵌在拖板中，砂輪休整器安裝在回轉(zhuǎn)工作臺上，拖板安裝在床身的導軌上，夾緊裝置與測量裝置安裝在拖板上，工件安裝在回轉(zhuǎn)工作臺上隨工作臺回轉(zhuǎn)。 （ 3）回轉(zhuǎn)工作臺的驅(qū)動 回轉(zhuǎn)工作臺的運動是自身的回轉(zhuǎn)，所以其驅(qū)動的方案有 以下兩種選擇： ① 通過外置電機驅(qū)動帶輪，通過帶輪的傳動來使回轉(zhuǎn)工作臺旋轉(zhuǎn)。 由于本課題所要達到精度要求極高，另外超精度磨削的磨削量 是十分小的，所以本課題采用刀具和工件同時回轉(zhuǎn)，而且回轉(zhuǎn)方向一致，以此來提高加工精度和減少磨削量。 （ 2）足夠的剛性，抗振性。綜上所述，本課題選擇方案（ 1）。相比另兩個方案，切入式磨削與單油石磨削。 采取多油石磨削的加工工藝方案如圖 所示。 畢業(yè)設計（論文） 精密數(shù)控磨床的總體設計 14 圖 切入式磨削 單油石磨削 單油石磨削 : 將 1 塊油石沿軸向進入工件被加工孔。 加工工藝方案 工藝方法對磨床的結(jié)構(gòu)和性能的影響很大，工藝方法的改變常導致磨床的運動、傳動、布局、結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟效果等方面的一系列變化。寬度179。 磨床的制造運用數(shù)控技術(shù)，現(xiàn)代測試手段，微量進給軟件補償技術(shù)，從而使精密機械設計達到所要求的精度。這一點是與目前一般機床的設計發(fā)展趨勢 —— 復合化，擴大工藝可 能性是不一樣的，或者說是正好相反的。液體靜壓和氣浮導軌的直線性均可高達 m/100mm。缺點是保證油溫和油壓穩(wěn)定的系統(tǒng)較復雜。缺點是壽命低，不夠靈敏。 通過振源振動頻率的調(diào)整（如改變轉(zhuǎn)速 ）或通過對機床工藝系統(tǒng)的質(zhì)量（ m）和彈簧剛度（ k）等動力參數(shù)的選擇使振源的振動頻率與機床工藝系統(tǒng)的固有頻率相互遠離，避開共振區(qū)，減少振動對機床工作的影響。176。為了實現(xiàn)這些基本原則和要求，超精密加工機床設計時，經(jīng)常采取的一些原則措施有： （ 1） 首先是盡量不用或少用摩擦發(fā)熱量大的傳動裝置（如機械無級調(diào)速器），并把工作過程中發(fā)熱量大的熱源（如電機、冷卻潤滑油箱等）與機床本體結(jié)構(gòu)分離或隔熱，以避免熱量 傳 入機床本體引起機床結(jié)構(gòu)的熱變形。但是雙頻激光干涉儀對環(huán)境要求過于苛刻，使用和調(diào)整非常困難，使用不當會大大降低精度。 模塊化、構(gòu)件化是超精密磨床進入市場的重要技術(shù)手段，如美國ANORAD 公司生產(chǎn)各種主軸、導軌和轉(zhuǎn)臺，用戶可根據(jù)各自的需要組成一維、兩維和多維超精密運動控制平臺和磨床。超精密加工技術(shù)在航天運載工具、武器研制、衛(wèi)星研制中有著極其重要的作用。畢業(yè)設計（論文） 精密數(shù)控磨床的總體設計 1 摘 要 本課題是集機，電，液一體化的高科技項目，所要解決的關鍵問題是主軸箱上兩個同軸軸承孔的超精密加工。有人對海灣戰(zhàn)爭中美國及盟國武器系統(tǒng)與超精密加工技術(shù)的關系做了研究，發(fā)現(xiàn)其中在間諜衛(wèi)星、超視距空對空攻擊能力 、精確制導的對地攻擊能力、夜戰(zhàn)能力和電子對抗技術(shù)方面，與超精密加工技術(shù)有密切的關系。研制超精密磨床時，布局就畢業(yè)設計（論文） 精密數(shù)控磨床的總體設計 5 顯得非常關鍵。根據(jù)我們的使用經(jīng)驗，德國 Heidenhain 公司生產(chǎn)的光柵尺更適合超精密磨床運動檢測，如該公司 LI P401,材料長度 220mm，分辨 率為 2nm，采用Zerodur 材料制成幾乎達到零膨脹系數(shù)（ ），動靜尺間隙為177。 選用熱脹系數(shù) α 和導熱系數(shù) λ 值低的材料作機床的重要零部件材料。C 。 選用具有高內(nèi)阻尼系數(shù)的材料，如天然大理石、人造大理石、陶瓷等或采用不清砂的雙層壁鑄鐵件作為機床的結(jié)構(gòu)件，以保證高度衰減內(nèi)部產(chǎn)生和外部傳來的振動，因為振動衰減的效果正比于阻尼系數(shù)（即衰減指數(shù)）。 －條（帶）傳動。 －電磁絲杠副傳動。 （ 6） 在總體布局設計上，超精密加工機床的結(jié)構(gòu)應分成承載部分和計量畢業(yè)設計（論文） 精密數(shù)控磨床的總體設計 9 部分。 （ 8） 為了保證超精密加工的目標順利實現(xiàn)，超精密加工機床設計必須考慮采用主動控制的隔振系統(tǒng)和在線的誤差自動補償技術(shù)。 同類及類同設備 （ 1） 寧波市北侖倍力精密機械有限公司 的 HM1860 型內(nèi)圓磨床 主要技術(shù)參數(shù)： 加工孔徑范圍：Φ 3～Φ 80mm 最大孔長： 250mm 主軸轉(zhuǎn)速： 2503000 轉(zhuǎn) /分 變頻無級調(diào)速 主機電機： ,5～ 200Hz 變頻電機 沖程長度： 0～ 160mm 沖程速度： 80～ 400 次 /分 變頻無極調(diào)速 沖程電機： 主軸及沖程的停機制動：變頻器電子制動 油泵電機： 油箱容積： 106 升 機床重量： 620KG 外形尺寸： 1100179?？讖剑?180179。 常用的內(nèi)孔加工方法主要有 :切入式磨削、 單油石 磨削、 多油石 磨削。數(shù)控加工機床是畢業(yè)設計（論文） 精密數(shù)控磨床的總體設計 15 采用軸向加工方式，油石與工件內(nèi)孔相接觸，通過數(shù)控系統(tǒng)控制磨削部件內(nèi)孔表面的質(zhì)量。油石回轉(zhuǎn)，工件安裝在工作臺上，在加工時工件并不回轉(zhuǎn)。一般單油石磨削的磨削量較大，由于本課題是精密 加工，所以磨削量極小，所以并不十分合適。 磨頭主軸箱的運動分配 由于磨頭采用自身回轉(zhuǎn)的運動方式，根據(jù)加工工藝方案，所以磨頭主畢業(yè)設計（論文） 精密數(shù)控磨床的總體設計 18 軸箱就負責磨頭垂直方向上的直線移動。 畢業(yè)設計（論文） 精密數(shù)控磨床的總體設計 19 （ 3）便于操作、維修、排屑等。 （ 3）減少占地面積 此因素取決于加工工藝方案以及磨床支承結(jié)構(gòu)形式，請參照下文。 ② 通過內(nèi)置電動機直接驅(qū)動回轉(zhuǎn)工作臺的旋轉(zhuǎn)。 畢業(yè)設計（論文） 精密數(shù)控磨床的總體設計 24 圖 精密數(shù)控磨床的總體布局 3 磨床主要技術(shù)參數(shù)的確定 主要技術(shù)參數(shù)包括： （ 1）主參數(shù)：指磨床的加工范圍； （ 2）基本參數(shù)： （ a）尺寸參數(shù) —— 主要結(jié)構(gòu)尺寸； （ b）運動參數(shù) —— 執(zhí)行件的運動速度； （ c）動力參數(shù) —— 一般指磨床電機功率。 拖板進給速度 拖板的進給速度確定為： 150～ 450mm/min。如外圓磨床，根據(jù)砂輪寬度按經(jīng)驗公式可算得電機功率。 滾珠絲杠的驅(qū)動電動機 根據(jù) 滾珠絲杠的進給性質(zhì)，驅(qū)動電動機的選擇方案有兩種： 步進電機與伺服電機。 拖板的驅(qū)動電動機 由于拖板的進給量很小，所以可采用的電動機有以下三種：異步電動機； 伺服電動機；步進電動機 異步電動機的特點是：高效，節(jié)能，起動轉(zhuǎn)矩高，噪音低，振動小，運行安全可靠，體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)堅固等特點。 本課題采用感應式交流伺服電機。 畢業(yè)設計（論文） 精密數(shù)控磨床的總體設計 30 滾珠絲杠 步進電機采用 BF 系列反應式（ VR）步進電機： ① 90BF33 相數(shù) 3 步距角 3/（176。本設計采用上海磨床六廠生產(chǎn)的 400 53 型精密滾珠絲杠 FN1BFN1D。 （ 4） 感應同步器 感應同步器的優(yōu)點是制造成本低，安裝使用方便，對工作環(huán)境條件要求不高；缺點是信號處理方式較復 雜，測量精度受到測量方法的限制（傳統(tǒng)測量方法的測量精度約為 2～ 5μm ）。 在機械加工中，由于工藝系統(tǒng)中各種因素影響，使加工出的零件不可能與理想的要求完全符合。即，加工精度（誤差）包括尺寸精度（誤差）、形狀精度（誤差）和相互位置精度（誤差）。 機床的幾何誤差 機床誤差是 最基本的原始誤差之一。 統(tǒng)計分析法，是對某一具體 加工條件下加工的一批工件，進行實際測量，然后以數(shù)理統(tǒng)計學為基礎來處理、分析誤差的性質(zhì)和變化規(guī)律。需校直的零件占總零畢業(yè)設計（論文） 精密數(shù)控磨床的總體設計 35 件的比率為校直率。通常用統(tǒng)計分析方法可以找到解決問題的方向。 主軸回轉(zhuǎn)誤差不僅對加工表面的形狀和位置精度影響較大，而且對加工表面的粗糙度和波度影響亦較大。這里應注意掌握相同（不同）形式的主軸回轉(zhuǎn)誤差，對不同機床和加工表面將產(chǎn)生不同（相同）形式的加工誤差。如在外圓磨床上磨削外圓柱面時，為避免工件頭架主軸回轉(zhuǎn)誤差的影響，工件由頭架和尾架的兩個固定頂尖支承，頭架主軸只起傳動作用，工件的回轉(zhuǎn)精度完全取決于頂尖和中心孔的形狀精度、同軸度。 畢業(yè)設計（論文） 精密數(shù)控磨床的總體設計 39 （ 2）對滾動軸承進行預緊 適當預緊可以消除間隙，并產(chǎn)生微量過盈，提高軸