【正文】 的研究起步并不晚。 基本發(fā)展過(guò)程與日本有著類似之處 。 70年代后期制成了 ST186高精度磁盤車床。最近哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制成功 HCM1亞微米超精密加工車床，起技術(shù)性能如表 14示。 ??8 例如：廣東機(jī)械廠是一家具有五十年歷史，專業(yè)生產(chǎn)平面磨床的制造廠，它從 80 年代中期開(kāi)始生產(chǎn)數(shù)控平磨，先后開(kāi)發(fā)生產(chǎn)了 MGB7132 臥軸 矩 臺(tái)高精度平磨， MG7130 系列普通數(shù)控平磨， MLK7140 數(shù)控緩進(jìn)給成型磨， MGB71 ML716 ML7150 臥 軸距 臺(tái)數(shù)控平磨， MKL7760 立軸數(shù)控雙端面磨， MKY7660、 MKY7650/101臥軸數(shù)控雙端面磨，以及 HZK1610， HZK2020， HZ050 CNC，HZKD20 HZK301 HZK30 HZK4020 等專用數(shù)控龍門式平面與導(dǎo)軌磨床。 我國(guó) 在磨削過(guò)程建模與模擬、聲發(fā)射過(guò)程監(jiān)測(cè)與識(shí)別、工件表面燒傷及殘余應(yīng)力預(yù)報(bào)、磨削加工誤差在線檢測(cè)、評(píng)價(jià)與補(bǔ)償?shù)确矫娑加性S多成果，并已開(kāi)發(fā)出了新型磨削機(jī)器人。 近幾年來(lái)國(guó)外精密磨床技術(shù)發(fā)展迅速，例如對(duì)硬 脆材料 磨削機(jī)理及工藝的研究，利用于磨削熱量同時(shí)進(jìn)行工件熱處理，以及不使用磨削液的無(wú)污染磨削等方面，我國(guó)均有一定差距。只有這樣，才能使我國(guó)的精密磨床技術(shù)盡快趕上國(guó)外先進(jìn)水平，并能做到有所發(fā)展與創(chuàng)新。 本課題的研究方法 此畢業(yè)設(shè)計(jì)以 廣東機(jī)械廠的 MGB6120 為原型，分析它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，然后對(duì)它進(jìn)行改進(jìn)。液壓筒導(dǎo)致工作臺(tái)在低速進(jìn)給時(shí)產(chǎn)生“爬行”，大大地降低了工件表面的磨削質(zhì)量。 為了提高 MGB6120的幾何、工作精度，我們采用機(jī)電一體化設(shè)計(jì)原理，進(jìn)給機(jī)構(gòu)用似服電機(jī) 滾珠絲杠副驅(qū)動(dòng)。它可以控 制四個(gè)數(shù)字進(jìn)給軸和一個(gè)主軸，能實(shí)現(xiàn)三軸聯(lián)動(dòng)。使用西門子 SINUMERIK840D型數(shù)控系統(tǒng)極大提高了 MGB6120的進(jìn)給靈敏度和準(zhǔn)確度、可靠性和自動(dòng)化程度。本機(jī)床為高精度機(jī)床。進(jìn)給靈敏度、準(zhǔn)確度高，磨削自動(dòng)化程度較高，當(dāng)每次磨 削循環(huán)結(jié)束后，工作臺(tái)停止在縱向運(yùn)動(dòng)的右端。工作臺(tái)的縱向運(yùn)動(dòng)和托板的橫向運(yùn)動(dòng)都由西門子伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)過(guò)齒輪減速，通過(guò)滾珠絲桿副做往復(fù)運(yùn)動(dòng)；磨頭垂直導(dǎo)軌為立柱前后雙導(dǎo)軌形式的貼塑滑動(dòng)導(dǎo)軌；磨頭主軸系統(tǒng)前后各位雙聯(lián)成對(duì)高精度滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)，主軸的旋轉(zhuǎn)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)通過(guò)彈性聯(lián)軸器使主軸運(yùn)轉(zhuǎn)；磨頭的垂直運(yùn)動(dòng)是由交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸桿，傳動(dòng)與其相嚙合的渦輪，轉(zhuǎn)動(dòng)與渦輪剛性連接的絲桿副的螺母而使與絲桿固 定連接的磨頭作垂直運(yùn)動(dòng)。工件磨削平面的形成由工作臺(tái)的縱向運(yùn)動(dòng)和托板的橫向運(yùn)動(dòng)而形成，磨頭僅作垂直上下運(yùn)動(dòng)。能用于機(jī)械制造業(yè)及工具模具制造業(yè)，能加工各種難加工材料（如陶瓷材料）。 磨床總體布局設(shè)計(jì) 圖 磨床總體外觀圖 磨床的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 電機(jī)電機(jī)作為機(jī)床的動(dòng)力來(lái)源，它的位置需要根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)來(lái)確定，它將直接與 IFK6伺服電機(jī)連接，推動(dòng)主軸電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，不將電機(jī)與工作 臺(tái)直接連接，可以有效的減少工作狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)振幅，從而更好的提高了機(jī)床的加工精度。為提高機(jī)床剛度，磨床床身一般為箱型結(jié)構(gòu)，內(nèi)部裝有液壓傳動(dòng)裝置，上部有縱向和橫向兩組導(dǎo)軌以安裝工作臺(tái)和砂輪架。 (3) 磨頭 磨頭的轉(zhuǎn)動(dòng)， 由主軸電機(jī)通過(guò)柔性聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)，前后支撐均為成對(duì)的高精度滾動(dòng)向心推力球軸承。砂輪架安裝在床身的橫向?qū)к壣希赏ㄟ^(guò)手動(dòng)或液壓傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)橫向運(yùn)動(dòng)。 (6) 頭架 用于安裝工件，其主軸由電動(dòng)機(jī)經(jīng)變速機(jī)構(gòu)帶動(dòng)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)周向進(jìn)給；主軸前端可安裝卡盤或頂尖。它在 工作臺(tái)上的位置可根據(jù)工件長(zhǎng)度任意調(diào)整。 b) 手動(dòng)進(jìn)給 在床身后，與伺服電機(jī)相連接的蝸桿軸上裝有一直吃錐齒輪，轉(zhuǎn)動(dòng)相嚙合的另一錐齒輪軸，通過(guò)蝸桿螺旋齒輪副可獲得磨頭上下調(diào)整移動(dòng)，在平時(shí)，錐齒輪對(duì)始全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 終處于非嚙合的脫開(kāi)位置。 b) 手動(dòng)微進(jìn)給 基本上與手搖進(jìn)給相同，此時(shí)應(yīng)將捏手?jǐn)Q緊，使挾持輪與收斂?jī)?nèi)結(jié)合在一起，然后使齒形離合器結(jié)合，轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿上的捏手（圖中未示出）經(jīng)蝸桿，斜齒輪嚙合傳動(dòng)軸，其余傳動(dòng)與 a 同。 本章小結(jié) 設(shè)計(jì)了磨床的基本構(gòu)架，分析并選擇了工作臺(tái)設(shè)計(jì)中不可或缺的部件，參照科學(xué)合理的設(shè)計(jì)理念，對(duì)設(shè)計(jì)模型有大概的認(rèn)識(shí)。 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 3 砂輪的特性和 修整 砂輪的特性 砂輪是由磨料家結(jié)合劑用制造陶瓷的工藝方法制成的。磨料、粒度、結(jié)合劑、硬度和組織這五個(gè)因素決定了砂輪的特性。 砂輪架旋轉(zhuǎn)精度是指主軸前端的徑向跳動(dòng)和軸向穿動(dòng)，它直接影響工件表面的光度和表面質(zhì)量。高精度的小于 。 由于砂輪主軸做高速旋轉(zhuǎn)，所以振動(dòng)和發(fā)熱對(duì)砂輪架正常工作影響較大。砂輪架發(fā)熱會(huì)使砂輪主軸膨脹，伸長(zhǎng)，位移?？梢圆捎靡韵麓胧﹣?lái)減小振動(dòng)和發(fā)熱：靜平衡砂輪、對(duì)傳動(dòng)砂輪的電機(jī)進(jìn)行動(dòng)平衡、避免在主軸上裝不對(duì)稱零件、選用粘度比較低的潤(rùn)滑油。本磨床使用西門子 IPH7 型主軸電機(jī)，然后通過(guò)彈性聯(lián)軸器把主軸電機(jī)和主軸連接起來(lái)，而主軸加上工出錐度，方便定位砂輪。前端固定，后端游動(dòng)，裝配方便。 軸承前端一對(duì)軸承的內(nèi)圈，由迷宮式 螺母和軸肩固定，外圈由迷宮式螺母和軸體殼臺(tái)階固定，軸承后端一對(duì)軸承的內(nèi)圈，由螺母和軸肩固定，外圈軸承蓋和軸體殼臺(tái)階固定。 (2) 滾動(dòng)軸承的密封采用迷宮式密封裝置，工作性可靠，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，使用時(shí)要在間隙中填滿潤(rùn)滑脂。軸承的預(yù)緊措施采用修磨墊片法和調(diào)整不同長(zhǎng)度的外殼套、內(nèi)殼套，使軸承內(nèi)、外圈移動(dòng)行程預(yù)緊。傳統(tǒng)的砂輪修整是通過(guò)砂輪修整筆進(jìn)行手工修整 （圖 ） ，或者采用成型修整器 (如滾輪 )進(jìn)行修整。 砂輪與砂輪修整器兩者中心距的水平 間距 。 在使用磨床的過(guò)程中 ， 在利用 外圓 進(jìn)行 磨削時(shí)，砂輪半徑可在 mm160 到 mm200 的范圍內(nèi)變化， 所以 取 mm160r1 ? 進(jìn)行計(jì)算，另 外，將其與 mm190r1 ? 作對(duì)比， 再 分別取mm1Z ?? 、 mm2 ， mm2mm 、1 .4 1 0Y B ? ；參照 以上數(shù)據(jù) 可以 得出下表 33。即 在 mm2Z?? 這種情況下，砂輪半徑取最小值，即 mm160r1 ? 、 0?BX 時(shí)， RB?的最大值也僅 。 圖 為砂輪修整器 零件 圖 ， 砂輪修整的關(guān)鍵在于得到較高的修整精度，較好的表面質(zhì)量。 圖 砂輪修整器零件圖 修整器 擺角 的設(shè)計(jì) 當(dāng)砂輪位置固定時(shí)，為了保證修整刀具能夠充分的工作，同時(shí)保證砂輪修整的精度要求，并且修整完畢修整刀具能夠充分的脫離砂輪而不刮傷砂輪。如圖 ： 圖 修整器運(yùn)動(dòng)示意圖 其中 1： 端面修整 C— B— D 2： 圓弧修整 A— B 3： 端面返回 D— B— C 4： 圓弧返回 B— A 砂輪修整的展望 得到較高的修整精度，較好的表面質(zhì)量 以及較高的修整精度是砂輪修整器的主要功能。 新的修整工具、修整技術(shù)的發(fā)展 應(yīng)該 趨于 搞效率 、 高精度 及 高度 自動(dòng)化， 因此，賦予了 砂輪修整技術(shù)研究者新的使命： (1) 研究并開(kāi)拓新的檢查檢測(cè)系統(tǒng)。 (2) 以節(jié)約成本為宗旨展開(kāi)砂輪修整的研究 。 (3) 對(duì)成 形 砂輪的修整技術(shù)展開(kāi)研究。 因此， 在成形砂輪修整器的基礎(chǔ)上做出改進(jìn)也是對(duì)修整技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵提升。 在不增加加工誤差的情況下，增強(qiáng)砂輪的實(shí)用壽命，并因此提高加工工件的加工精度，可見(jiàn)砂輪修整器在該工作臺(tái)中的重要功能。 1985 年美國(guó) LLNL 國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研制成為用于大型光學(xué)金剛石車床的快速微動(dòng)伺服刀架 FTS。該系統(tǒng)最大位移 ? ，分辨率為 。此外日本 Osaka 大學(xué)研制的微進(jìn)給刀架的分辨率可達(dá) ? ，最大行程為 ，響應(yīng)頻率為 KHz2 。 此外，中國(guó)長(zhǎng)沙國(guó)防科技大，廣東工學(xué)院等院校也都在進(jìn)行這方面的研究，已經(jīng)取得顯著的進(jìn)展。 近年來(lái)，隨著微電子技術(shù)，宇航、生物工 程等學(xué)科的發(fā)展，對(duì)精密機(jī)械的精度要求越來(lái)越高，要求精密機(jī)械和檢測(cè)設(shè)備具有亞微米甚至納米精度。 高精密的微進(jìn)給系統(tǒng)是精密加工中的關(guān)鍵裝置，它除了具有微量控制切削厚度的功能外，還可用來(lái)進(jìn)行機(jī)床導(dǎo)軌直線度補(bǔ)償，主軸回轉(zhuǎn)誤差補(bǔ)償及非對(duì)稱表面和非球面的加工等。近年來(lái)，微位移技術(shù)得到迅速發(fā)展，廣泛應(yīng)用于宇航、機(jī)械、微電子領(lǐng)域，成為現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)的基礎(chǔ)。微位移機(jī)構(gòu)是具有高靈敏度高精度的機(jī)構(gòu)。 圖 微位移工作臺(tái)控制結(jié)構(gòu)框圖 微位移機(jī)構(gòu)由微位移驅(qū)動(dòng)器和微動(dòng)工作臺(tái)組成。 根據(jù)行程微位移機(jī)構(gòu)的機(jī)理，微位移器可以分為機(jī)械式和機(jī)電式兩類。 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 圖 微位移器的分類 微位移系統(tǒng)的廣泛實(shí)用性 微位移系統(tǒng)在精密機(jī)械和儀器中主要用于提高運(yùn)動(dòng)的靈敏度和精度。根據(jù)當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用的范圍，可以分為以下三個(gè)方面： (1) 精度補(bǔ)償：精密工作臺(tái)是高精度儀器和設(shè)備的核心，它的性能的優(yōu)劣直接 影響整機(jī)的精度。但是，高速度帶來(lái)的運(yùn)動(dòng)慣量較大，對(duì)高精度有一定的影響。 (2) 微進(jìn)給機(jī)構(gòu)：在精密加工中，為了提高加工質(zhì)量，往往采用微量進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，例如，超光滑表面的精加工，要求每次進(jìn)給量為微米級(jí)，這是一般機(jī)械所難于達(dá)到的，用微位移機(jī)構(gòu)很容易實(shí)現(xiàn)。 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 微位移器件在磨床中所需要具備的條件 位移的壓電器件，應(yīng)滿足下列要求： (1) 壓電靈敏度高，即單位電壓變形大。 (3) 體積小，穩(wěn)定性好、不易老化。所以在設(shè)計(jì)微位移器件時(shí)，應(yīng)該盡量提高壓電陶瓷的變形量，以滿足設(shè)計(jì)的要求。 (2) 減少壓電陶瓷的厚度，可使變形量增加，但是減少壓電陶瓷的厚度，會(huì)使機(jī)械強(qiáng)度下降，如果是承受較大的軸向載荷時(shí)，可能會(huì)破壞器件，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該兼顧機(jī)械強(qiáng)度。 (4) 壓電晶體在不同的方向施加電壓，產(chǎn)生的壓電系數(shù)不同。它本身具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、分辨率高、控制簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，并且它沒(méi)有熱問(wèn)題，這意味著它不會(huì)對(duì)該精密平面磨床產(chǎn)生因發(fā)熱而引起的附加誤差。 壓電與電致伸縮效應(yīng) —— 機(jī)電偶合效應(yīng) 電介質(zhì)在外加電場(chǎng)作用下，應(yīng)變與電場(chǎng)的關(guān)系為： 2MEdE ??? ； 式中 ? ：應(yīng)變； dE ：逆壓電效應(yīng)； d ：壓電系數(shù) ? ?Vm/ ； E ；電場(chǎng) ? ?mV/ ； 2ME ；電致伸縮效應(yīng)； M ：電致伸縮系數(shù) ? ?22/Vm ； 電介質(zhì)在電場(chǎng)的作用下，會(huì)產(chǎn)生兩種效應(yīng)，即逆壓電效應(yīng)和電致伸縮效應(yīng)，統(tǒng)稱機(jī)電耦合效應(yīng)。 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 逆壓電效應(yīng)：電介質(zhì)在外界電場(chǎng)的作用下，產(chǎn)生應(yīng)變，應(yīng)變的大小與電場(chǎng)成正比，應(yīng)變的方向與施加電場(chǎng)方向有關(guān)。壓電單晶體如石英、羅息鹽等的壓電系數(shù)比電致伸縮系數(shù)打幾個(gè)數(shù)量級(jí)，在低于 1MV/m 的電場(chǎng)作用下，只有逆電壓效應(yīng) ??14 。根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，并從位移精度、位移范圍、機(jī)構(gòu)剛度、預(yù)緊結(jié)構(gòu)、剪應(yīng)力傳遞和密封性能等等方面綜合考慮，微位移工作臺(tái)設(shè)計(jì)成立時(shí)結(jié)構(gòu)，以電致伸縮陶瓷制動(dòng)器作為驅(qū)動(dòng)元件，推動(dòng)板彈簧產(chǎn)生變形，并在計(jì)算機(jī)控制下輸入精度的電壓信號(hào)以產(chǎn)生相應(yīng)的微位移。首先，機(jī)床工作臺(tái)進(jìn)行粗進(jìn)給，即一級(jí)進(jìn)給，粗進(jìn)給工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)，滿足磨削加工的高響應(yīng)、高效率的要求。 圖 微位移工作臺(tái)結(jié)構(gòu)圖 1電阻應(yīng)變片； 2壓盤； 3電致伸縮陶瓷； 4子緊彈簧； 5子緊螺栓； 6密封圈； 7密封帽； 8上平臺(tái)； 9壓緊圈； 10板彈簧； 11支撐套； 12基座。無(wú)機(jī)械摩擦、無(wú)間隙等優(yōu)點(diǎn)。 由 圖 可見(jiàn) ，它由電致伸縮陶瓷制動(dòng)器、板彈簧、支撐套、后套、基座、上平臺(tái)、壓緊圈、壓盤、預(yù)緊螺栓、密封帽及 O 形圈等零部件組裝而成。 彈簧是一種對(duì)負(fù)荷很敏感的蓄能裝置，其主要性能是能夠容許很大的擾度而不致?lián)p壞并當(dāng)負(fù) 荷除去之后能回復(fù)到它原來(lái)的大小和形狀，盡管大多數(shù)彈簧是機(jī)械彈簧，其效果能來(lái)自金屬構(gòu)件固有的彈簧；也可以采用液壓彈簧和空氣彈簧。根據(jù)定義，功等于作用力的平均值乘以距離。而儲(chǔ)存在彈簧里的能量可用來(lái)減振或推動(dòng)機(jī)構(gòu)。微位移工作臺(tái)的行程很小，約小于 μm20 ，所以板彈簧在強(qiáng)度能滿足 的前提下，變形量卻不大，為此主要計(jì)算板彈簧在電致伸縮陶瓷推動(dòng)力作用下其變形量是否能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。因此，板彈簧，上平臺(tái)與壓盤連接部分不發(fā)生形變，則板彈簧可簡(jiǎn)化為外徑 2a，內(nèi)徑 2b 的彈性圓環(huán)，內(nèi)嵌直徑為2b 的剛體，二者之間剛性連接。 圖 工作臺(tái)受力模型 預(yù)緊力與系統(tǒng)分辨率 分辨率是指機(jī)構(gòu)輸入信號(hào)改變某一最小量值時(shí)，微位移機(jī)構(gòu) 最大的變化量，其值為： 02S/f ? ； 式中 f ： 系統(tǒng)的分辨率； 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 s ： 微位移機(jī)構(gòu)最大的位移量； n ： 控制系統(tǒng)的精度。電致伸縮陶瓷制動(dòng)器的位移量隨著載荷的增加而減小。 預(yù)緊力增加，可以使微進(jìn)給機(jī)構(gòu)的剛度、頻響和分辨率提高，但同時(shí)會(huì)減少微進(jìn)給機(jī)構(gòu)的工作行程。 本章小結(jié) 微位移系統(tǒng)的分類、設(shè)計(jì)、實(shí)用性的合理分析是本章內(nèi)容的關(guān)鍵，也是整個(gè)精密平面磨床設(shè)計(jì)的核心骨干，在設(shè)計(jì)方面查閱了很多的資料，篩選的過(guò)程數(shù)據(jù)雖然冗雜但是在耐心仔細(xì)鉆研下都被一一攻克。