【文章內(nèi)容簡介】 啟動。品種單調(diào)，如采用滾動導軌，數(shù)顯等的高檔手動平面磨床，不能滿足行業(yè)多層次不同需求 [ 20]。 本次設計的主要內(nèi)容 對 M250 手動平面磨床的進給機構進行改進，以達到提高精度的目的。實現(xiàn)縱向進給機構往復運動，以及橫向進給機構的連續(xù)、斷續(xù)、手動的進給方式。多種加工方式相結合，擴大機床的加工范圍，提高加工精度，滿足行業(yè)多層次的不同需求。 該課題的主要工作內(nèi)容是了解平面磨床進給系統(tǒng)基本組成、作用，以 及平面磨床縱橫向進給系統(tǒng)的連接方式，并進行進給系統(tǒng)的設計計算，最后要進行進給系統(tǒng)的維護。 該課題的設計要求是確定M250 手動平面磨床的類型為臥軸矩臺平面磨床；通過 M250 平面磨床的改造過程 ,對進給系統(tǒng)進行設計改造，在盡量不改動原方案基礎上使之實現(xiàn)縱向進給機構往復運動，以及橫向進給機構的連續(xù)、斷續(xù)、手動的進給方式，設計后性能滿足具有改善加工精度特性，完成總圖等主要圖紙設計；橫向進給機構由微型直流電機驅(qū)動，能實現(xiàn)斷續(xù)、快速、自動進給，砂輪端面磨削工件的側面 [ 21]。 第 1 章 緒論 7 本章小結 通過了解磨床的分類以及工作 原理、組成以及發(fā)展趨勢，和國內(nèi)外發(fā)展狀況和趨勢，對設計內(nèi)容有了充分的理解，也對磨床有了初步的認識，明確設計方案。 東北電力大學本科畢業(yè)設計論文 8 第 2 章 手動平面磨床的總體設計 設計方案 確定設計的 M250 手動平面磨床的類型為臥軸矩臺平面磨床。 設計方案一 方案一：拖板移動式： 磨頭主軸做垂直進給運動，工作臺做橫 /縱向進給運動。如圖 21所示： 圖 21 臥軸矩臺平面磨床 — 拖板移動式 設計方案二 方案二 :磨頭移動式： 磨頭主 軸做垂直進給運動以及橫向進給運動，工作臺做縱向進給運動。如圖 22 所示： 第 2 章 手動平面磨床的總體設計 9 圖 22 臥軸矩臺平面磨床 — 磨頭移動式 設計方案對比 方案 1 的結構熱邊形小，精度穩(wěn)定性好，垂直進給靈敏度高，操作方便；橫向進給穩(wěn)定性好，但結構較復雜，工藝要求高。 方案 2 的結構磨頭做垂直進給和橫向進給，其中重心位置變化會引起結構變形；熱變形影響大，故橫向進給精度低；磨頭攻率大，磨削效率高，但因剛度低，垂直進給靈敏度差。 通過兩個方案的對比，根據(jù)本設計的機床是用于 精加工，所以采用方案 1。 臥軸矩臺平面磨床的橫向進給機構由微型直流電機驅(qū)動，能實現(xiàn)斷續(xù)、快速、自動橫向進給，砂輪端面磨削工件側面橫向進給運動。此橫向進給運動還設計有橫向進給手輪和微量進給機構，可以實現(xiàn)手動進給以及微進給，提高加工精度。 對進給機構進行改進的目的是為了提高精度，因此使用滾珠絲杠作為傳動元件，滾珠絲杠副作為精密、高效的傳動元件在精密機床、數(shù)控機床得到廣泛應用，可用精密定位自動控制、動力傳遞和運動轉換。 設計改進 本設計是在原機床設計的基礎上加以改進，針對設計的要求對M250 手動平面磨床 的橫向以及縱向進給機構進行改進。 原設計的 M250 手動平面磨床采用的是滑動絲杠，并且設計了橫東北電力大學本科畢業(yè)設計論文 10 向以及縱向手動進給裝置，相對精度較低。 改進設計中，用滾珠絲杠代替原有的滑動絲杠，在保留橫向以及縱向手動進給裝置的基礎上 為了適應不同型號砂輪，以及不同類型的工件，在加工中都能達到同等精度要求，所以在橫向進給機構中設計使用齒輪變速機構以及微量進給裝置 ，提高了加工精度，操作簡單、省力 [ 18]。 進給系統(tǒng)的組成 機動進給裝置 手動平面磨床的進給系統(tǒng)包括縱向進給和橫向進給兩部分。對于縱向進給裝置機動進給系統(tǒng) 主要是完成工作臺在縱向快速移動的需要和實現(xiàn)零件加工時工作臺的往復運動。機動進給裝置采用三相交流異步電動機，調(diào)速方式是變頻無級調(diào)速。工作臺由行程開關組成的電氣系統(tǒng)控制電動機的正反轉，實現(xiàn)工作臺的往復運動。 橫向進給裝置的機動進給系統(tǒng)同樣可以完成工作臺在橫向進給方向上的快速移動，由于橫向進給系統(tǒng)對磨削過程起到至關重要的作用，因此橫向進給系統(tǒng)在調(diào)速時要平穩(wěn)，因此選用直流電動機。直流電動機的調(diào)速范圍較交流異步電動機的范圍窄，在設計的同時為擴大調(diào)速范圍滿足更大的加工范圍，設計了 2 級變速 [ 19]。 手動進給裝 置 設計中的手動進給裝置包括兩部分，手動進給和微量進給。主要的作用就是人為的調(diào)整進給量，擴大加工范圍 ,提高加工精度 [ 2 0]。 機床的手動進給由：床鞍 1,滾珠絲杠副 2,螺母座 3,滑板 4,連接套 5,步進電機 6 等部分組成 ,見圖 21。由步進電機 6 通過連接套5 帶動滾珠絲杠副 2 至螺母座 3,實現(xiàn)滑板 4 的橫向機動進給。在滾珠絲杠的前端加一螺孔 ,用內(nèi)六角螺釘 7 及套 8 與之連接 ,這樣用內(nèi)六角扳手就可實現(xiàn)滑板 4 的橫向手動進給運動。 第 2 章 手動平面磨床的總體設計 11 圖 21 手動進給裝置簡圖 本章小結 本章通過兩個方案的對比，確定了最終的設計方案。 工作臺由電動機或手動裝置驅(qū)動進行橫向以及縱向運動，還在橫向進給機構中增設了變速機構以及微量進給裝置，提高適用范圍。 東北電力大學本科畢業(yè)設計論文 12 第 3 章 進給機構設計計算 縱向進給機構的設計計算 切削力的計算 磨削用量的選擇原則通常是：在保證工件表面質(zhì)量的前提下盡量提高生產(chǎn)率。換言之，磨削用量是在保證磨削溫度較低、磨削表面粗糙度較低的條件下，盡量選取較大的徑向進給量 rf 、軸向進給量 af 和工件速度 wv 。 砂輪速度 sv 一般為 sm35~30 ，普通磨削時砂輪速度固定不變，不必選擇；高速磨削時 smvs 100~40?或更高些。砂輪速度一般比車削時的速度大 15~10 倍左右。 工件速度 wv 在粗磨時常取為 min85~15 m 精磨時為 min50~15 m 。外圓磨削時，速比 150~60?ws vv ；內(nèi)圓磨削時 80~40?ws vv ， wv 太低時，工件易燒傷； wv 太高時機場可能產(chǎn)生振動 [ 21 ]。 背吃刀量 pa 或徑向進給量 rf ：粗磨時可取 ~ ，精磨時可取 ~ ，鏡面磨時可取 ~ 。 砂 輪 的 軸 向 進 給 量 af ： 粗 磨 時 可 取 ? ? ~ 。精 磨 時 可 取? ? ~ ， sb 為砂輪寬度， af 是指工件每轉或每一個工作行程時砂輪的軸向位移量。 因此 磨輪寬度 B=63 mm 砂輪直徑 sd =500 mm 進給吃刀量 rmmbasf ?? 第 3 章 進給機構設計計算 13 磨削吃刀量 mmap ? 砂輪線速度 1000sss ndv ?? （ 31） 根據(jù)已知砂輪轉速 min2850Rns ? 所以 smndv sss 00 00 ????? ? 工件速度 10002 tw Lnv ? （ 32） L— 工作臺行程長度 mmL 530? tn — 工作臺往復頻率 min10?tn 所以 10530210002 mLnv tw ????? 表 31 切削用量 磨 輪 寬度 B 進給吃刀 量 fa 砂 輪 線速度 sv 砂 輪 直徑 sd 磨 削 吃刀量 pa 工 件 速度 wv 63mm 12 rmm sm 500mm minm 選取工件材料為淬火鋼 由《機械工程手冊》查得公式 ??? wspFc vvaGF c ?? （ 33） ?pc FF （ 34） 其中， pa —— 磨削吃刀量，取 mmap ? ， sv —— 砂輪線速度，由計算得 smvs ?， wv —— 工件速度，由計算得 mvw ?，東北電力大學本科畢業(yè)設計論文 14 由《機械工程手冊》表 — 9 查得 22?PG ?? ?pc FF 將上述參數(shù)帶入式 （ 33）解得磨削力 NF c ??? 知背 向吃刀力： NFp ?? 3. 磨削功率 mP 由《機械工程手冊》查得磨削功率公式 scm vFP 310?? （ 35） 其中： cF —— 磨削力，由計算得 NFc ? ， sv —— 砂輪線速度， smvs ? 由公式 （ 35）計算得 kWvFP scm 33 ????? ?? 滾珠絲杠的設計與計算 主要尺寸參數(shù)的選擇應根據(jù)機床使用要求全面綜合考慮，因為絲杠副的公稱直徑、基本導程、預緊力、負載滾珠的有效圈數(shù)與絲杠的壽命、位移精度、剛度、驅(qū)動力矩等有密切關系。如果某一項特性不能滿足時，可以重新選擇絲杠直徑、導程、有效圈數(shù)等，直到完全滿足 [ 2 2]。 為使?jié)L珠絲杠受力均勻，提高耐用度和精度保持性，螺母不應受徑向力和傾覆力矩，并應盡量使作用在螺母上的軸向合力通過絲杠軸心。 以螺母外圓柱面和凸緣面為安裝基面，螺母安裝直徑和座孔的配合為67gH ，應保持螺母座孔與絲杠支撐軸承孔同心且螺母座孔端面與軸心線垂直。 第 3 章 進給機構設計計算 15 設計單螺母的滾珠絲杠副時，應使絲杠和螺母同時受拉應力壓應力，而不要一個受拉一個受壓，以使?jié)L珠受力均勻。 如果絲杠不轉，螺母旋轉，則應將螺母和齒輪安裝在套筒上，套筒由軸承支撐以承受軸向和徑向力，這就可以避免螺母承受徑向載荷 [23]。 如果要使?jié)L珠絲杠和螺母分開，可在絲杠軸徑上套一個輔助套筒，套的外徑略小于絲杠螺紋滾道的前徑，這樣在擰出螺 母時，滾珠不致失落。 支撐滾珠絲杠軸的兩軸承座孔與滾珠螺母座孔應保證同軸。同軸度公差建議取 6— 7 級或高于 6 級。螺母座軸線與導軌面軸線要保證平行，平行度公差可取為 mm，當插管式滾珠絲杠副水平安裝時，應將螺母上的插管，置于滾珠絲杠副軸線的下方。這樣的安裝方式可使?jié)L珠易于進入插管，滾珠絲杠副的摩擦力矩較小。 要注意螺母座、軸承座及其緊固螺釘?shù)脑O計保證有足夠的剛度。 有恒溫要求的高精度滾珠絲杠可將絲杠軸做成中空，通過恒溫油，以降低絲杠軸的溫升。 為了減少滾珠之間的相互摩擦可 以采用間隔滾珠或在閉合回路內(nèi)減少幾個滾珠的方法，采用間隔滾珠時，間隔滾珠的直徑比負載滾珠小數(shù) m?10 ，可消除滾珠之間的摩擦，對提高滾珠絲杠副的靈敏度有非常明顯的效果。但負載滾珠數(shù)只剩了一半，因此剛度和承載能力也都相應降低 [ 24 ]。 滾珠絲杠副的承載能力用額定負載荷表示，其定義、計算和選用方法與滾動軸承基本相同。一般根據(jù)額定動載荷選用滾珠絲杠副，只有當 min10rn? 時按額定靜載荷選用。對于細長承受壓縮的滾珠絲杠副需作壓桿穩(wěn)定性計算，對轉速高 、支撐跨距大的滾珠絲杠副作臨界轉速的校核，對精度要求高的傳動進行剛度驗算，轉動慣量校核，對閉環(huán)控制系統(tǒng)還要進行諧振頻率的驗算。 由額定壽命公式 mwkahtmah nf ffffFCL 6010)( 63 ?? （ 36） 東北電力大學本科畢業(yè)設計論文 16 其中 L 、 hL —— 修正后的額定壽命 aC —— 額定軸向動負荷 N mF —— 絲杠的軸向當量負荷 N mn —— 絲杠的當量轉速 tf —— 溫度系數(shù) hf —— 硬度系數(shù)，常取 1?hf af —— 精度系數(shù) wf —— 負荷性質(zhì)系數(shù) kf —— 可靠性系數(shù) 知kahtmhwma ffffnLfFC3 61060? （ 37） 由《實用機床設計手冊》查得（取機床精度為 5 級） 1?tf ， 1?hf ，?af ， 1?kf ， ?wf 初 選 電 動 機 型 號 為 Y90S — 4 型 異 步 電 動 機 ， 額 定 轉 速min1400 rnN ? ，取使用時最高轉速為 min1000r ，電動機與絲杠通過減速器 連接 。 工作 臺最 大 進給 速度 max mv ?， 故絲 杠導 程 應為mmPh 10? 。 絲 杠 轉 速 ： 磨 削 時 取 min90 rnm ? ， 快 速 移 動 時 取min1000max rn ? 。 由《實用機床設計手冊》查得絲杠所受總的軸向力由公式 )(39。 WFfKFP Pc ??? （ 38） 式中 K —— 載荷系數(shù) ，取 ?K