【正文】 計的高精度磨床不是太適合。 這幾種運動實現(xiàn)形式各有各的特點。矩形工作臺平面磨床要順利的完成磨削任務，除了砂輪的轉(zhuǎn)動外，還要完成三個方向的進給運動，即 垂直進給，橫向進給和縱向進給。 機床的總體布局關系著機床的性能、質(zhì)量和整機的合理性。 [7] 機械制造裝備必須滿足五個方面的一般功能，分別是： 1） 加工精度方面的要求； 2） 強度、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） 技術經(jīng)濟方面的要求 [8]。 設計的主要內(nèi)容有： 1 磨床的總體布局設計； 2 磨頭垂直進給機構(gòu)的設計，伺服電機和滾珠絲杠副設計計算，垂直進給機械機構(gòu)裝配圖； 3 砂輪修整器設計； 4 磨床微機數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路 設計； 湖南大學畢業(yè)設計（論文） 第 6 頁 5 翻譯指定的英文專業(yè)文獻； 6 撰寫畢業(yè)設計論文（說明書）。 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 設計 3 磨 頭垂直進給機構(gòu)設計 4 磨床 砂輪修整器（杯形砂輪修整器）的設計 5 磨床 微機數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路設計 6 總結(jié) 7 致謝 8 參考文獻 設計研究的內(nèi)容 本課題設計一臺精密數(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。這臺磨床是國內(nèi)精度較高的高精度磨床，有不少的參考價值。 除了參考一些資料和書籍外，還通過參觀磨床實物充分的了解磨床各個部分的組成、工作原理和一些細節(jié)，進一步的了解磨床。通過參考有關的書籍，了解磨床的工作原理，以及在設計過程中應當注意的事項，尤其是如何保證設計的磨床有較高的加工精度以及精度保持性。 課題研究方法 本課題主要是通過一系列的設計計算，綜合運用所學知識，最終完滿的完成設計任務，鍛煉自己的能 力。 在磨床的核心部分 —— 數(shù)控系統(tǒng)，在國內(nèi)也有一些公司正在研究，也有一些產(chǎn)品問世，雖然在功能和性能上和國際著名廠家的產(chǎn)品有很大的差距，但在一些要求不是很高的機床上也有使用。我國數(shù)控機床的技術水平、性能和質(zhì)量與國外還有 很大差距，高檔數(shù)控機床及功能部件大多數(shù)依靠進口。我國應在完成平磨規(guī)格系列的完善后，跳出傳統(tǒng)的平面磨削的思維轉(zhuǎn)到曲線或輪廓等非平面磨削加工的思路上去進一步發(fā)展，形成具有我們自己特色的技術和產(chǎn)品?？梢哉f，平磨是磨床類機床中演變潛力最大的一種機型。 磨床是金屬切削機床中的一個大類，以精度高、品種多著稱，是能源、交通、冶金、航天、軍工等行業(yè)精密加工必備的設備之一。隨中國經(jīng)濟建設的發(fā)展，科學技術和國防事業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)外市場對數(shù)控磨床及數(shù)控磨削成套設備的需求就更加迫切。 “ 九五 ” 期間磨床產(chǎn)量的數(shù)控化率 為 %，產(chǎn)值的數(shù)控化率為 %，而 2020年分別為 %和 %。 我國磨床行業(yè)現(xiàn)狀 湖南大學畢業(yè)設計（論文） 第 4 頁 為適應市場多變形勢的需求， 我國 磨床行業(yè)近年來加強了產(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。 －－模塊化設計將是貫穿產(chǎn)品設計全過程的一條主線，無論是機床技術發(fā)展的潮流還是市場競爭的要求；無論是降低成本的需要，還是提高產(chǎn)品質(zhì)量的需要，都要求我們在今后產(chǎn)品的開發(fā)設計中，切實做好模塊化設計工作。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，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 工具磨的基礎就是平磨。另一方面，大量的工業(yè)清洗機和切削液處理機系統(tǒng)的展出，亦同時反映現(xiàn)代制造業(yè)對環(huán)保越來越高的要求。 －－環(huán)保要求越來越高。傳統(tǒng)的全自動機床是用一只氣動或液動的機械手實現(xiàn)工件的自動上、下料，但展覽上有超過 10 臺以上的加工中心和車削中心，采用真正意義的多關節(jié)串聯(lián)式機器人，來實現(xiàn)工件的上、下料， 包括完工零件的堆放。橫向系列、縱向系列、全系列、跨系列的模塊化設計，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床，還是 Haas、 Cincinnati等為代表的美國機床，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。 1μ m的機床已比比皆是；從主軸轉(zhuǎn)速來看， 主軸達 60000r/min， 13kW 達 42020r/min，高速已不是小功率主軸的專有特征；從剛性上看，已出現(xiàn)可加工 60HRC 硬度材料的 加工中心。 －－高速、復合、高精度、高剛性仍是金切機床的發(fā)展主調(diào)，但又有新的變化。 發(fā)展呈現(xiàn)四大變化 作為國際制造技術展覽會，金切機床歷來都是最大的展點， IMTS 亦不例外。數(shù)控平磨已形成一個市場潮流。 －－從控制上看， 70%以上的平磨展品為數(shù)控型，有單軸、雙軸及三軸數(shù)控，最多達五軸控制，尤其是 400 以上的大規(guī)格機型，全為數(shù)控型。 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)展趨勢和世界機床技術的一些特點。目前世界上最先進的超精密磨床當屬由Cranfield 大學精密工程所 (CUPE)研制的 QAGM2500，此設備可用于加工大型天文望遠鏡等大型超精密零件。 超精密加工技術已在諸如航空、航天、計算機、電子、能源等領域得到了廣泛應用。它是在機床無切深進給條件下，利用吸附在磨粒層本身厚度的增加來實現(xiàn)微量進給。做平面研磨運動的雙端面精密磨削技術，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。 國內(nèi)外都采用超精密磨削，精密修整，微細磨料磨具進行亞微米級以下切深磨削的研究，以求得到亞微米級的尺 寸精度。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。而在這一大批的磨床中仍有不少是低端產(chǎn)品，很難適應機械行業(yè)快速發(fā)展的需求。而磨學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，在機床中所在的比例也越來越大。 湖南大學畢業(yè)設計（論文） 第 1 頁 1 緒論 課題背景及目的 隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，對機械零件加工質(zhì)量的要求也是越來越高，在加工精度和表面粗糙度的這些主要的技術指標的要求更為嚴格。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，也不斷促進了機械加工行業(yè)的發(fā)展。據(jù)歐洲機床展覽會（ EMO）的調(diào)查表明： 25%的企業(yè)認為磨削是他們應用的最主要的加工技術，車削只占 23%，轉(zhuǎn)削占 22%，其它的占 8%； 而磨床在企業(yè)中占機床 的比例高達 42%，車床占 23%，銑床占 22%，鉆床占 14%[1]。尤其是在國內(nèi)，這種情況就是更我嚴重，并且大多數(shù)磨床并沒有實現(xiàn)數(shù)控化。這一系列的情況都要求我國研究適合國情的高精度磨床 [1,2]。日本見面磨削時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到 － m? ，日本開發(fā)了電解在線修整（ ELID）超精密境面磨削技術，使得用超細微超硬磨料制造砂輪成為可能，可實現(xiàn)硬脆材料的高精度，高效率超精密磨削。電泳磨削技術也是一種新的超精密級納 米磨削技術。在普通機床上應用該技術，不僅可以有效地降低工件表面粗糙度，同時還可以實現(xiàn)微米級的磨削精度。超精密磨學技術是其一個重要鑄成部分。我國對于超精密磨削技術的研究剛剛起步，其中一個重要原因就是缺乏超精密磨削設 備，所以研制超精密磨削設備，特別是大型超精密磨削設備已成為 湖南大學畢業(yè)設計（論文） 第 2 頁 當務之急 [35]。 平面磨床發(fā)展趨勢 據(jù)不完全統(tǒng)計，本屆展覽會有 20 多家平磨專業(yè)生產(chǎn)廠以平磨實物形式參展，包括了歐、美、日及我國的主要平磨制造廠，有 60多臺平磨，主要特點是： －－從規(guī)格上看，以小型平磨為主，在全部平磨展品中，臺面寬 200mm 以下的幾乎占 50%，小規(guī)格機床的運輸及布展 比較方便；國外平磨不分普通、精密、高精度的精度等級，相對小規(guī)格機床，精度容易做得很高；在國際市場上，中、小規(guī)格平磨的潛在需求很大。由于技術水平的發(fā)展導致功能變化，平磨已從傳統(tǒng)的平面磨向成形磨轉(zhuǎn)變，常規(guī)控制已難以實現(xiàn)功能的要求。 －－從功能上看， 50%以上的平磨不僅僅用于水平平面加工，而且轉(zhuǎn)向成形、臺階、切入、快速抖動、三維空間曲線等表面磨削加工 ，如 ELB、 BLM 公司以平磨為基礎變化而成的五軸聯(lián)動磨削中心，可實現(xiàn)非平面型復雜曲面的磨削； Unison、 Trutech 公司的柔性磨削系統(tǒng)，可實現(xiàn)成形、無心、外圓、工具、輪廓等磨削工藝；還有裕福、 Parker公司等的快速抖動磨等，反映出平磨是磨床類機床中演變潛力最大的一種機型。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)代設計理念和先進的控制技術相融合 而成的金切機床，代表了世界機床的發(fā)展方向和趨勢。復合，已從原來的為復合而復合轉(zhuǎn)為從實用高效考慮為主，如車、銑復合，車、銑、鉆的復合，銑床和電火花的復合；從功能上看，復合型機床的針對性很強，針對某類零件考 湖南大學畢業(yè)設計（論文） 第 3 頁 慮；從精度上看，定位精度＜ 2μ m，重復定位精度≤177。 －－模塊化的設計在機床制造中已應用得爐火純青。 －－全自動的概念已發(fā)生變化?？刂频姆秶哟螅M線的靈活性加強，同時輔助配套的機械大大減少。在展出的展品中，絕大部分的機床產(chǎn)品都采用全封閉的罩殼，絕對沒有切屑或切削液外濺的現(xiàn)象。 根本在于設計創(chuàng)新 －－平磨是磨床類機床中發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮臋C床，這是本屆展覽會給筆者帶來的一個全新概念。我國應在完成平磨規(guī)格系列的完善后，跳出傳統(tǒng)的平面磨削的思維轉(zhuǎn)到曲線或輪廓等非平面磨削加工的思路上去進一步發(fā)展，形成具有我們自己特色的技術和產(chǎn)品。 －－世界機床工業(yè)的發(fā)展，根本一點是設計創(chuàng)新理念的發(fā)展，美國芝加哥展覽會，是世界上第一臺虛 擬軸機床的展示地，本屆展覽會上的大量先進機床展品亦無不昭示著一點：傳統(tǒng)的金屬切削原理，用一種全新的現(xiàn)代設計理念，結(jié)合先進的控制技術，正在推動機床技術發(fā)生重大變化。同時數(shù)控磨床的顯著增長優(yōu)化了磨床的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，在銷售總額中的占有率正快速提高。 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。由於國內(nèi)及國外的數(shù)控系統(tǒng)日趨成熟，使磨床制造企業(yè)可與國際同步選用數(shù)控系統(tǒng)，為數(shù)控技術在磨床及磨削成套設備上的應用創(chuàng)造了客觀條件 。 當今平磨的發(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。 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，可以演變成外圓、曲線、工具、無心等磨床。 數(shù)控機床是現(xiàn)代制造業(yè)的關鍵設備，一個國家數(shù)控機床的產(chǎn)量和技術水平在某種程度上就代表這個國家的制造水平和競爭力。我國機床市場現(xiàn)狀是，消費第一、進口第一，高端失守，低端混戰(zhàn)。相信通過我們的努力一定會在這個領域有新的進步，不斷學習，不斷探索，不斷研究，我國的磨床事業(yè)一定會上到一個新的臺階 [26]。為了完成本次設計采用的方法主要是通過所學的知識進行設計、計算以及校核。同時綜合各 湖南大學畢業(yè)設計（論文） 第 5 頁 類精密機床中運用的一些較好的機構(gòu)和設計理念，上網(wǎng)和查閱相關的資料，充分的了解磨床的發(fā)展狀況和發(fā)展趨勢，尤其是了解一些國內(nèi)外先進的磨床，這些產(chǎn)品中有許多巧妙的設計可以運用到本次設計中來。主 要是在汽車工程學院高效磨削與精密