【正文】 承的接觸剛度，并對軸承內(nèi)外圈滾道和滾動體的誤差起均化作用，從而提高主軸的回轉(zhuǎn)精度。 通常把主軸的回轉(zhuǎn)誤差分解為徑向跳動、軸向竄動和角度擺動三種基本形式（如圖 所示）。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 精密數(shù)控磨床的總體設(shè)計(jì) 36 在眾多影響主軸回轉(zhuǎn)誤差的因素中，最主要的是：主軸支承軸頸、軸承孔、滾動軸承滾道等的圓度誤差；主軸支承軸頸的軸肩、止推滾動軸承的滾道與軸線的垂直誤差；以及軸承的間隙等。 （ 3）查找影響誤差的主要因素，將影響因素分類，作因果分析圖分析。 工藝設(shè)計(jì)必須保障產(chǎn)品設(shè)計(jì)時提出的各項(xiàng)公差要求，不允許隨意放寬任何公差帶。研究某一確定因素時，一般不考慮其它因素的同時作用。工藝系統(tǒng)的誤差是“因”，是根源；加工誤差是“果”，是表現(xiàn)。一般說，當(dāng)△＜ T 時，就保證了加工精度。 ℃，隔離各部件熱量。 （ 2）激光傳感器 激光傳感器（包括單 頻和雙頻激光）具有較高的測量精度，但測量成本也較高，對環(huán)境條件變化（如溫度、氣流、振動等）較敏感，在生產(chǎn)現(xiàn)場使用時必須采取措施保證測量的穩(wěn)定性和可靠性。 （ 2）螺距補(bǔ)償誤差：絲杠螺距誤差的補(bǔ)償，可以用下列兩種方法實(shí)現(xiàn)：一種是機(jī)械樣板的補(bǔ)償方法；另一種是采取當(dāng)量誤差達(dá)到一個脈沖當(dāng)量的地 方裝擋塊，用位置開關(guān)檢測并發(fā)出補(bǔ)償脈沖的方法。這樣精度高、振動小、為消除電機(jī)熱源影響，采用電機(jī)安裝在床身上，用同步帶傳動的方式。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 精密數(shù)控磨床的總體設(shè)計(jì) 29 常用的伺服執(zhí)行元件主要有直流伺服電動機(jī)、交流伺服電動機(jī)、步進(jìn)電動機(jī)和直接驅(qū)動電動機(jī)。 由于絲杠的啟動力矩計(jì)算得： T0=（詳細(xì)過程請參閱《 精密數(shù)控磨床的垂直立柱進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) 》相關(guān)部分）。 現(xiàn)選用高頻交流調(diào)速電動機(jī)，在磨頭中內(nèi)置式安裝，以減少振動，進(jìn)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 精密數(shù)控磨床的總體設(shè)計(jì) 27 行精密定位控制 （詳情請參閱《精密數(shù)控磨床的磨頭設(shè)計(jì)》相關(guān)部分） 。 （ 2）計(jì)算法 —— 按磨削原理公式計(jì)算，也可用估算公式計(jì)算。寬179。而臥式機(jī)床的占地面積相對較大，所以本課題采用立式機(jī)床。 結(jié)合本課題的加工要求，經(jīng)過研究（詳情請參閱《 精密數(shù)控磨床的垂直立柱進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) 》相關(guān)部分），決定采用第 ① 種方案。 （ 2）提高加工精度 提高精度的加工方法有以下兩種：刀具回轉(zhuǎn)、工具回轉(zhuǎn)。 磨床的總體布局 本項(xiàng)工作的基本要求： （ 1）保證刀具和工件間的相對位置和相對運(yùn)動。 磨頭是與加工零件直接接觸的部件，加工零件的加工要求很大程度上取決于磨頭自身的精度，所以磨頭運(yùn)動的復(fù)雜程度越小越好，而且應(yīng)該盡可能減免磨頭電動機(jī)所散發(fā)的熱量，所以方案（ 2）并不適合本課題，而方案（ 1）中電動機(jī)所產(chǎn)生的熱量可以用散熱片得以解決。 綜上所述，多油石磨削的散熱比較困難，容易引起熱變形，一般用于加工大尺寸類型的零件，由于本課題所加工的零件屬于中小尺寸，而且要求要求達(dá)到的精度比較苛刻，所以應(yīng)避免 排屑和散熱較為困難的工藝，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 精密數(shù)控磨床的總體設(shè)計(jì) 17 而且應(yīng)該盡可能減少磨具本身由于磨損所帶來的誤差，所以多油石磨削并不適合本課題。一般數(shù)控加工機(jī)床是用軸向方式加工，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。工件一次安裝，以保證精度。 1850mm 機(jī)器重量（約）： 620kg 其他類同機(jī)床可參閱有關(guān)資料。 2P 砂輪尺寸（外徑179。要求所加工的軸承孔的技術(shù)參數(shù)能達(dá)到： （ 1）圓柱度： ； （ 2）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 精密數(shù)控磨床的總體設(shè)計(jì) 11 圓度： ；（ 3）平直度： 。這樣做的目的是簡化機(jī)床結(jié)構(gòu)和更易于根據(jù)精度指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，而無需采取妥協(xié)（折衷）的辦法。m～8μ m 時，也能保證與液體靜壓導(dǎo)軌一樣的位移精度。 ），故剛度大（達(dá) 100N～ 1000N/μ m）和可實(shí)現(xiàn)微小的增量位移。傳動剛度為 50N～ 100N/μ m，拉力達(dá) 100N，可實(shí)現(xiàn)的移動增量為 5μ m。與此同時，為了消除和減少機(jī)床本身內(nèi)部振源，要盡量采用運(yùn)動平穩(wěn)的傳動系統(tǒng)，如非接觸的氣動和液體傳動，禁止或避免采用帶有沖擊力的傳動，如有間隙的換向機(jī)構(gòu)等。C 和 177。因此，超精密加工機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造的基本原則和要求是：消除或減少機(jī)床上的熱源和振源；提高機(jī)床的結(jié)構(gòu)剛度和幾何精度；減少機(jī)床的變形（含溫度變形和力變形）對機(jī)床加工精度的影響等。雙頻激光干涉儀具有高分辨率（如 ZYGO AX10MTM 2/20 分辨率為 ）與高穩(wěn)定性，測量范圍大，適合作磨床運(yùn)動線位移傳感器使用。我國國防 科技大學(xué)研制開發(fā)的 YH－ 1 型數(shù)控系統(tǒng)采用 ASW－ 824 工業(yè)一體化PC工作站為主機(jī)，用 ADSP2181信號處理器模塊構(gòu)成高速下位伺服控制器。在某種意義上，超精密加工擔(dān)負(fù)著支持最新科學(xué)發(fā)現(xiàn)和發(fā)明的重要使命。此磨床的加工方式采用切入式磨削方式，工件安裝在回轉(zhuǎn)工作臺上，隨工作臺回轉(zhuǎn)，同時砂輪回轉(zhuǎn)，砂輪的徑向進(jìn)給靠回轉(zhuǎn)工作臺沿 X 方向位移實(shí)現(xiàn)，上面的軸承孔及上端面加工好后，用同一砂輪加工下面的軸承孔及下端面，工件一次安裝，以保證精度。可以說，沒有高水平的超精密加工技術(shù)，就不會有真正強(qiáng)大的國防。超精密磨床往往與傳統(tǒng)磨床在結(jié)構(gòu)布局上有很大差別，流行的布局方式是 “T” 型布局，這種布局使磨床整體剛度較高，控制也相對容易，如 Pneumo 公司生產(chǎn)的大部分超精密磨床都采用這 一布局。 ，對環(huán)境要求低，安裝和使用方便，如 Nanoform2500 和 Opt imum2400 超精密磨床都使用了 Heidenhain光柵尺。與此同時也要盡量采用熱物理特性相同或相近的材料來制造機(jī)床的構(gòu)件和零部件。對個別強(qiáng)熱源處（如主軸軸承）所產(chǎn)生的熱量，必要時可采用專門的熱管帶走。正常情況下，鑄鐵的衰減指數(shù)為 ～ ，而天然大理石和人造大理石的衰減指數(shù)則分別為 ～ 和 ～ ；不清砂的雙層壁鑄件可以大大增加 結(jié)構(gòu)的內(nèi)阻尼，因而可大大提高衰減振動的效果。僅適合在小型機(jī)床上用。它是由涂有稀有材料的磁性混合物的絲杠與帶有線圈的螺母相互作用來實(shí)現(xiàn)傳動。此時，機(jī)床所能實(shí)現(xiàn)的精度在很大程度上取決于測量系統(tǒng)的有效性。這是因?yàn)楹茈y保證所要求的零件制造精度，同時也很難完全消除振動和熱因素帶來的負(fù)面影響。 1390179。 13179。 切入式磨削 切入式磨削 : 將磨頭沿軸向進(jìn)入工件被加工孔。 采取單油石磨削的加工工藝方案如圖 所示。油石的徑向進(jìn)給靠數(shù)控部件參數(shù)的設(shè)置來實(shí)現(xiàn)，通過 往復(fù)振 動 來進(jìn)行磨削， 上面的孔及上端面加工好后，多油石裝置通過垂直方向上的移動，繼續(xù)加工下面的孔及下端面。而且單油石磨削的控制相對比較復(fù)雜，由于控制復(fù)雜，執(zhí)行元件也將增加，精度就更難以保證。 回轉(zhuǎn)工作臺的運(yùn)動分配 根據(jù)加工工藝方案可知，回轉(zhuǎn)工作臺主要負(fù)責(zé)工件自身的回轉(zhuǎn)，所以其運(yùn)動的形式有兩種方案： （ 1） 自身的回轉(zhuǎn)； （ 2） 自身的回轉(zhuǎn)和 X 方向上的直線移動。 （ 4）材料消耗低，占地面積小。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 精密數(shù)控磨床的總體設(shè)計(jì) 20 磨床傳動形式 （ 1）磨頭的驅(qū)動 磨頭的運(yùn)動是自身的回轉(zhuǎn)，所以磨頭的驅(qū)動有三種可以采用的 方案 ： ① 由內(nèi)置電動機(jī)直接驅(qū)動； ② 由內(nèi)置電動機(jī)通過皮帶的傳動來驅(qū)動； ③ 通過外置電動機(jī)來直接驅(qū)動。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 精密數(shù)控磨床的總體設(shè)計(jì) 21 結(jié)合本課題的加工要求，經(jīng)過研究（詳情請參閱《精密數(shù)控磨床的回轉(zhuǎn)工作臺設(shè)計(jì)》相關(guān)部分），決定采用第 ① 種方案。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 精密數(shù)控磨床的總體設(shè)計(jì) 25 加工范圍的確定 加工孔徑范圍：Φ 145～ Φ 200mm 最大孔長： 250mm 主要結(jié)構(gòu)尺寸 回轉(zhuǎn)工作臺臺面直徑：直徑應(yīng)大于加工零件、刀具和砂輪休整器的和，考慮到其泛用性，所以取 800mm。 工作臺回轉(zhuǎn)速度 由于工件是固定在回轉(zhuǎn)工作臺上，所以工作臺的回轉(zhuǎn)速度即工件的回轉(zhuǎn)速度，為 30r/min。 如果無經(jīng)驗(yàn)公式，就需經(jīng)統(tǒng)計(jì)和分析比較同類型的機(jī)床，來確定電機(jī)功率。 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)：能夠驅(qū)動的力矩范圍為中小力矩，一般在 20Nm 以下，轉(zhuǎn)速最高達(dá)到 2021rpm，低速時有振動，但是如果使用細(xì)分型電動機(jī)可明顯改善，精 度 一般較低 （但在 細(xì)分型驅(qū)動時較高 ）， 高速時力矩下降快 ， 過載時會失步 （ 也可接編碼器防止失步 ），但只能 為開環(huán)控制，耐振動 ， 運(yùn)行溫度 ， 價(jià)格低 ， 基本可以免維護(hù) 。 伺服電動機(jī)的特點(diǎn)是：良好的可控性，運(yùn)行穩(wěn)定和快速響應(yīng)，在自動控制系統(tǒng)中用作執(zhí)行元件，它能對控制信號能作出快速的響應(yīng)。與直流伺服電動機(jī)相比，輸出相同功率，交流電機(jī)重量輕，而且交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固，適應(yīng)的安裝環(huán)境寬，可以承受高速運(yùn)轉(zhuǎn)。）電壓 60/12V 靜態(tài)力矩 20210μ N178。 微量進(jìn)給機(jī)構(gòu) 采用壓電陶瓷、作為微進(jìn)給控制機(jī)構(gòu)，設(shè)克服外負(fù)載 150kgf、總位移量約 20μ m、通入的控制信號為電壓量、輸入為位移量。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 精密數(shù)控磨床的總體設(shè)計(jì) 32 本課題應(yīng)用單點(diǎn)式，選用一只測量傳感器，高精度傳感器應(yīng)保證測量精度為 m （也可采用三點(diǎn)式測量，選用三只測量傳感器。零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)對理想幾何參數(shù)的偏離程度，稱為 加工誤差 。 從保證機(jī)器使用性能出發(fā)，每個機(jī)械零件應(yīng)具有足夠的加工精度，但沒有必要把每個零件都做得絕對準(zhǔn)確。分析和研究機(jī)床誤差及其對加工精度的影響，無論在理論上或是實(shí)際應(yīng)用上都具有重要的意義。 可見，前一種方法主要是分析各項(xiàng)誤差單獨(dú)的變化規(guī)律，后一種方法主要是研究各項(xiàng)誤差綜合的變化規(guī)律，且只適用于大批大量的生產(chǎn)條件。所謂校直率增加是生產(chǎn)的工藝過程不能滿足原設(shè)計(jì)要求的表現(xiàn)，必須采取相應(yīng)的措施，如增加投產(chǎn)數(shù)量，改變公差帶形成可修復(fù)超差件和修復(fù)工序等等。要得到確切的結(jié)果，可能要反復(fù)實(shí)驗(yàn)。尤其是在精密加工中，它是決定工件圓度的主要因素。 當(dāng)主軸采用滑動軸承時，主軸回轉(zhuǎn)精度，主要是受到主軸頸和軸承內(nèi)孔的圓度誤差和波度的影響（如圖 ）。在鏜床上加工箱體類零件上的孔 時，可采用鏜模加工，刀桿與主軸為浮動聯(lián)接，則刀桿的回轉(zhuǎn)精度與機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)精度無關(guān)，工件的加工精度僅由刀桿和導(dǎo)套的配合質(zhì)量決定。實(shí)際生產(chǎn)中，常采用定向裝配和分組選配，使誤差相互補(bǔ)償或抵消，以減小軸承誤 差對主軸回轉(zhuǎn)精度的影響。 所謂 主軸回轉(zhuǎn)誤差是指主軸實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線對其理想回轉(zhuǎn)軸線的漂移量。 軸承是磨頭系統(tǒng)中最重要的部件，它的類型、配置、精度和調(diào)整等因素都直接影響主軸系統(tǒng)的工作性能，主軸的旋轉(zhuǎn)精度在很大程度上是由軸承所決定。初步判別誤差的性質(zhì)。利用統(tǒng)計(jì)法分析的目的是找出影響加工精度的主 要因素，驗(yàn)證分析結(jié)果，提出解決問題的措施。 分析計(jì)算法，是分別研究各原始誤差對加工精度的影響。由于多種因素的影響，由機(jī)床、夾具、刀具和工件構(gòu)成的工藝系統(tǒng)中的各種誤差，在不同的條件下，以不同的方式反映為加工誤差。 （ 2）加工精度是零件圖紙或工藝文件以公差 T 給定的集合參數(shù)，而加工誤差則是零件加工后的實(shí)際測得的偏離值△。 （ 2）溫度控制：采用恒溫室保證 20℃177。根據(jù)工作原理，機(jī)床傳動誤差測量常用傳感器可分為以下幾類： （ 1） 光柵傳感器 光柵傳感器的最大優(yōu)點(diǎn)是信號處理方式簡單，使用方便，測量精度高（國外著名廠家如德國 Heidenhain、西班牙 Fagor 等公司制造的光柵傳感