会员注册 | 登录 | 微信快捷登录 支付宝快捷登录 QQ登录 微博登录 | 帮助中心 人人文库renrendoc.com美如初恋!
站内搜索 百度文库

热门搜索: 直缝焊接机 矿井提升机 循环球式转向器图纸 机器人手爪发展史 管道机器人dwg 动平衡试验台设计

   首页 人人文库网 > 资源分类 > DOC文档下载

数控导轨磨床设计说明书

  • 资源星级:
  • 资源大小:581.03KB   全文页数:37页
  • 资源格式: DOC        下载权限:注册会员/VIP会员
您还没有登陆,请先登录。登陆后即可下载此文档。
  合作网站登录: 微信快捷登录 支付宝快捷登录   QQ登录   微博登录
友情提示
2:本站资源不支持迅雷下载,请使用浏览器直接下载(不支持QQ浏览器)
3:本站资源下载后的文档和图纸-无水印,预览文档经过压缩,下载后原文更清晰   

数控导轨磨床设计说明书

本科毕业设计说明书1中文摘要数控导轨磨床MM52160整体采用双柱式龙门框架结构,由床身、工作台、立柱、横梁、滑板、磨头等主要部件组成。M52160的主运动是周边磨头、万能磨头带动砂轮的旋转运动。机床的纵向进给由液压系统驱动工作台运动来实现,床身、工作台为双V型自定位导轨,提高了工作台运动的直线性。其中一条导轨体是横向可浮动的,补偿了由于导轨副运动摩擦发热而引起的导轨中心距的变化。水平和垂直方向的进给均由伺服电机通过滚珠丝杠螺母副驱动执行元件(横滑板和垂直滑板)运动来完成。该机床的控制系统采用主从式模块化控制结构,微机作为中央控制器,实现对进给系统控制模块、主运动速度控制模块、以及辅助系统的集中控制管理。进给系统的控制由PLC来完成。关键词数控导轨磨床整体结构控制系统外文摘要TitleThedesignofNumericalcontrolguidewaygrinderAbstractNumericalcontrolguidewaygrinderMM52160isformedofbodysection,workbench,uprightcolumn,beam,slidingplateandgrindinghead.The外文摘要2rotationalmovementoftheperipherygrindingheadandtheuniversalgrindingheadistheprimarymotionofthisnumericalcontrolguidewaygrinder.Thelongitudinalfeedisrealizedbythehydraulicssystem.Theworkbenchisdrivenbyahydraulicscylinder.TherearetwoVmodepieceofguidewayontheworkbench,oneofwhichisrelocatable.Sothestraightnessofthelongitudinalfeedisgreatlyadvanced.Andthesametime,itcancompensatethevariationoftheguidewayscenterdistancecausedbyfrictionfever.ThefeedmovementonbothhorizonandverticaldirectioniscompletedbyslidingplateandballscrewdrivenbyA.Cservoactuator.Thecontrolsystemofthisnumericalcontrolguidewaygrinderadoptsmasterslavemodeandmodularcontrolstructure.Asacentralcontrolunit,themicrocomputercentralizedcontrolandsupervisetheinputsystemcontrolmodule,theprimarymotionvelocitycontrolmodule,aswellasthesubsystem.Theinputsystemcontrolmoduleiscontrolledbyaprogrammablelogiccontroller.Thevelocityofprimarymotionischangedbytransducer.Keywordsnumericalcontrolguidewaygrinderstructurecontrolsystem本科毕业设计说明书3目录1引言42机床总体方案及主要参数确定52.1机床总体方案52.2机床主要参数确定73周边磨头部件设计73.1运动和动力参数计算73.2周边磨头主轴部件设计计算83.3周边磨头垂直滑板设计计算184床身工作台设计204.1床身工作台总体尺寸确定204.2床身工作台导轨设计205控制系统设计225.1控制对象的描述225.2总体控制方案确定235.3电气控制系统硬件的选择245.4控制系统程序设计26毕业设计总结33致谢34参考文献34附录A36第一章引言41引言近些年来,随着机械工业在我国的迅猛发展,被称为工作母机的金属切削机床也有了前所未有的进步。2003年开始,中国就成了全球最大的机床消费国,也是世界上最大的数控机床进口国。磨床是机械加工后道工序的关键设备。车、铣、刨、镗床等金切机床上难以加工的淬硬材料和难加工材料或达不到精度要求的机械零件都在磨床上加工。随着科学技术的发展和社会进步,机械产品的加工精度越来越高,表面粗糙度越来越低,使得磨床在国民经济各部门的作用越来越大。因而专用于导轨和平面加工的导轨磨床的需求量越来越大。而且,国内外实践证明,用磨削方法加工的导轨表面,在工作中能很好形成油膜,耐磨性亦比刮研的导轨面高,况且磨削加工机床导轨面比刮研的方法生产率要高。尽管近年来国内的导轨磨床有了较大的发展,但与国外设计、生产的先进的导轨磨床相比尚有很大的差距,特别是在精度和自动化方面,从而导致每年必须进口相当数量的数控导轨磨床。由此可见,加大力度设计和研制具有自主知识产权的数控导轨磨床是必要的也是必须的。下面首先简单介绍一下国内外数控导轨磨床的发展情况。目前,在国际上德国、日本和瑞典的机床制造水平最高。其中德国、瑞典在制造精度方面处于领先地位,日本则产量和自动化方面占有优势。在诸多龙门导轨磨床制造厂之中,以德国瓦德利希柯堡WaldrichCoburg公司水平最高。该公司从70年代开始发展数控导轨磨床。近年来在S系列的基础上,相继开发了SPS系列部分自动华化龙门导轨磨床、SNC系列全自动导轨磨床和SZ系列超级自动化的磨削中心。SPS系列磨床采用Siemens810M数控系统,控制万能磨头垂直z轴和水平y轴运动,以及万能磨头在垂直平面内的回转运动轴控制周边磨头的垂直轴和水平轴轴的运动。SNC系列垒自动导轨磨床采用Siemens850M或880M本科毕业设计说明书5的数控系统。除少数监督功能外,自动完成全部磨削加工,开发了导轨磨床的专用软件,其最多控制轴可达l1轴。SZ系列超级自动磨削中心,采用Siemens850或880M数控系统,横梁固定,用一个万能磨头,其功率可达l8.5kW和22kW。垂直拖板的行程可达l250mm。装备有砂轮库,可自动换砂轮和砂轮罩壳,具有双工作台驱动,以提高机床的生产效率。除装卸工件外,机床自动完成全部磨削加工。包括砂轮的自动修正和补偿,按NC要求进行砂轮的动平衡,磨头主轴的自动定位,按NC要求实现机床的磨削自动工作循环。尽管近年来国内的导轨磨床有了较大的发展,但与国外设计、生产的先进的导轨磨床相比尚有很大的差距。主要体现在下列几个方面1.装备方面机床精度,切削效率,自动化程度,吸尘防护以及操作性能与国外有关资料介绍的还有很大差距。另外,机床的一些基础件,如各种液压、气动、电子元件等可靠性不好,从而影响了整机的性能。特别是机床关键零部件,如导轨,箱体件,齿轮副,丝杠,轴等的加工工艺与国外相比还很落后,不能满足高精密机床的要求。2.加工方面国内生产的导轨磨床的磨削精度,表面粗糙度,表面波纹度等与国外先进水平相比尚存在一定差距。3.测量方面与国外先进水平相比,国内在对用导轨磨床加工好的导轨副的测量技术也是落后的。国外普遍在生产车间直接采用精密测量设备来测量机床导轨,如激光测量仪,电子水平仪,电子千分尺三坐标测量机等。而国内对于导轨副的测量还没有普遍采用自动测量。目前国内数控导轨磨床的主要生产厂家有上海重型机床厂、杭州机床集团、长春第一机床厂等。2机床总体方案及主要参数的确定2.1机床总体方案数控导轨磨床M52160整体采用双柱式龙门框架结构,由床身、工作台、第二章机床总体方案及主要参数的确定6立柱、横梁、滑板、磨头等主要部件组成。其总体布局如图1所示。1.横梁2.周边磨头横滑板3.周边磨头垂直滑板4.周边磨头5.万能磨头垂直滑板6.万能磨头7.万能磨头横滑板8.立柱9.床身10.工作台图21机床总布局图M52160的主运动是周边磨头、万能磨头带动砂轮的旋转运动。周边磨头砂轮直径大,磨削功率大,效率高,精度高,适合于磨削水平导轨以及大平面。万能磨头可以绕中心回转90度,能够磨削不同角度的导轨面。机床的纵向进给由双活塞杆液压缸驱动工作台运动来实现,横向进给由伺服电机通过滚珠丝杠螺母丝杠螺母副带动横滑板沿横梁导轨作水平运动来实现。由于两个磨头不可以同时工作,因此用同一台伺服电机来控制两个磨头的横向运动,通过横向进给箱中的电磁离合器来选通需运动的磨头。垂直方向的进给由伺服电机、滚珠丝杠螺母副来实现垂直滑板与横滑板之间的相对运动。磨头的水平及垂直运动均采用滚动导轨,以消除爬行,导轨体为淬硬钢条,提高寿命和精度保持性。机床床身浮置于地基之上,磨削受热之后,可以在水平方向内自由伸缩,从而提高了工件在垂直方向的直线度。其次,工作台与立柱之间采用分离型结构,以减小床身工作台由于导轨之间的摩擦及液压进给系统发热变形而对立柱、横梁造成的影响,提高了磨头的横向运动精度。立柱与工作台均有垫铁支承,便于调整横梁与工作台的精度。另外,床身、工作台为双V型自定位导轨,使工作台在运动中受到对称摩擦力,消除了一V一平导轨由于摩擦不对称而产生的弯曲和震动,提本科毕业设计说明书7高了工作台运动的直线性,工作台导轨表面贴塑,减小了滑动摩擦系数,从而减小了所需的驱动力和爬行现象,磨损小,寿命长并有良好的抗震性。可以降低对导轨材质的要求,而且由于液体有吸震性,且刚性好,因而导轨有良好的抗震性及较大的承载能力。此外这种导轨有低速不爬行,运动均匀性好,以及驱动力小等优点。工作台上的一条V型导轨与工作台作为一体,另一条V型导轨体用横向键与其保持横向滑动定位,称为自位导轨,由于这一条V型导轨体是横向可浮动的,工作台和床身配合的二个V型导轨中心距能自动调整正,补偿由导轨副运动摩擦发热而引起的中心距变化。2.2机床主要参数确定根据导轨磨床的现有标准,参考其它普通导轨磨床的尺寸参数,数控导轨磨床M52160的基本参数确定如下最大磨削宽度1600mm立柱间距2000mm最大磨削长度6000mm最大磨削高度1000mm工件最大重量9000Kg工作台最大行程6500mm工作台速度5~30m/min水平方向快速移动速度2000mm/min垂直方向快速移动速度2000mm/min砂轮尺寸周边磨头平面砂轮600100305万能磨头平面形40063127杯形40063127碗形40063127加工精度为满足一般机床的要求,导轨要达到如下精度在水平面内的直线度小于0.01mm/lOOOmm,在垂直平面内的直线度小于0.Olmm/lOOOmm,导轨平行度小于0.O2mm/lOOOmm,导轨表面粗糙度R0.4。3周边磨头部件设计3.1运动参数和动力参数设计计算3.1.1主轴极限转速和转速范围(周边磨头)由金属切削加工手册查得平面磨削砂轮的线速度范围为v=20~30m/s,则主轴的转速范围n=36010vd=637~955r/min由于其转速变化范围不是很大,可采用三相异步电机变频调速来实现。第三章周边磨头部件设计83.1.2最大磨削功率的确定由机床的实际加工过程可知,在粗磨大平面时机床消耗的功率最大,因此需根据该工况的工艺参数来计算主轴的最大功率。根据金属切削加工手册,平面粗磨的切削用量如下工作台速度v100mm时,2h。=(0.00040.0006)d0.0440.066取2h。=0.045(6)油腔深度020100h0.442.2tZmm~为保证足够的承载面积,取2tZmm第三章周边磨头部件设计10(7)轴承的壁厚r保证不形成薄壁零件,考虑油孔空间r=25(8)轴与轴承的配合间隙2h。的公差h。h。0075hh,因此取h。=0.005(9)轴与轴承的几何精度误差(圆度、圆柱度、同轴度)00510hh取D=0.005(10)轴承外圆与箱体孔的配合过盈量0~0.02mm(11)两个向心轴承中心跨距ll=(4~6)d=400~600取l=400mm(12)选择节流比,液阻比考虑油温变化而引起的值的变化,应使油温为20~50度时=1.5~3.0,液阻比1。一般情况下,当=0.71,=1.71时轴承具有最佳刚度,即=1.71为最佳节流比(13)确定供油压力sP粗选供油压力为2.5MPa则油腔压力rP=sP/=14.6MPa(14)计算一个油腔的有效承载面积eA321230452sin25510811sin7.9710mm22eARla。。=(15)计算轴承油膜刚度J36130121cos127.97102.5100.71cos30J210.0225101.7121.711esAph。=91.5810/Nm(16)轴向推力轴承的结构尺寸本科毕业设计说明书11轴肩半径4231.61761.21321.4154dddddd轴肩的厚度当d=50~200mm时,H。=(0.1~0.2)d=11~22mm取H。=20mm3.2.3主轴带传动的设计计算为了有效地将电机产生的振动与主轴隔离,在电机与主轴之间采用带传动。因为带传动有很好的缓冲、减震和吸阵作用。不需要减速因此传动比选11。考虑传动的扭矩比较大且转速较高,选用多楔v带传动。多楔带又称为复合三角带,是一种新型的三角胶带,由于它综合了普通V带和平胶带的优点,在机床的传动中正在获得越来越广泛的应用。它与普通V带相比较,且有下列优点1传动功率大。由于多楔带和带轮的接触好,各工作面间的裁荷分布均匀,故多楔带的承裁能力高。2消除了多根胶带长短不齐的现象。多楔带振动小,发热少,运转平稳。3伸长率小,使用寿命高。4运转速度高。由于多楔带的断面尺寸小,重量轻,强力层的耐曲挠性能好,适于以较小的带轮直径在高速下达40m/s运转。多楔带的具体计算如下,参考机床设计手册(零件设计)表5.226(1)确定计算功率jNKN查表5.25,K=1.21.218.522.2jN(2)选择多楔v带型号1600970/minnr根据jN和1n查图5.2~16,选M型多楔带。(3)确定带轮计算直径1D由表5.220选带轮推荐直径1D=180mm,由传动比=1得2D=1D=180mm(4)初定中心距A。(中心距过大易振动,过小则寿命低)第三章周边磨头部件设计1220123DADD,即1800A1080考虑到结构需求,初选0A=1000mm(5)求胶带计算长度L221012022565.224DDLADDmmA按表5.218选最接近的长度为L=2583mm6计算准确中心距2221128,28aaDDAaLDD得225833604035.6a,A=a/41008.9mm带的中心距是可以调整的,考虑安装调整和补偿初拉力(如带伸长而松弛后的张紧)的需要,中心距的变动范围为min0.015970.2AALmmmax0.031086.4AALmm7确定多楔带的齿数Z012iNZNCC查表5.225得,iN=1.972Kw1C=1.002C=1.00则Z=11.3,取Z=12齿。多楔带的具体断面尺寸如下齿距t=9.5H=1.67h=9.6h。=13.05401。(8)多楔带轮的基本尺寸外径wD218023.55172.9DC宽度12119.5210124.5BZtg,取B=125带轮材料为45钢(9)多楔带的张紧装置本科毕业设计说明书13带经过一定时间的运转后,就会由于塑性变形而松弛,使初拉力F。降低。为了保证传动能力,应定检查初拉力的数值。如发现不足时,必须重新张紧,才能正常工作。具体张紧装置如周边磨头装配图中所示,将安装有带轮的电机安装在基座上,基座用螺栓固定在垂直滑板上,基座上的螺栓孔为长槽,可使基座相对于垂直滑板上下滑动。要调节带的张紧力时,松开基板上的各螺栓,旋动调节螺钉,将电机推到所需的位置,然后拧紧基座与垂直滑板的连接螺栓。3.2.3主轴端部卸荷带轮结构设计由于带的张紧力对主轴的刚性影响很大,因此在主轴端部设计了卸荷带轮结构,将带的拉力直接传递到主轴箱体上,而扭矩通过带轮端盖螺钉和键来传递到轴上,从而大大减小了主轴的径向力,提高了主轴的刚性。由于端盖螺栓以及键传递很大的扭矩,因此需校核其强度。(1)螺栓组联接设计计算采用圆周均布,螺栓数Z4,均布直径d=180。螺栓仅受扭矩T=295Nm,则每个螺栓所受的工作剪力为/4FTr=819.4N螺栓所需的预紧力1.1737.560090.15spKFQNf选择螺栓材料为Q235,性能等级为4.6的螺栓,查表得240sMPa,S=1.5/240/1.5160sSMPa因此螺纹小径141.341.360097.88160pQdmm按粗牙普通螺纹标准,选用螺纹公称直径d=10(小径1d=8.3767.88mm)2联接平键的校核根据轴径查表选择键的尺寸是161032,普通平键联接,其主要失效形式是工作表面被压溃,强度条件为332102264.710601000.5103255ppTMPakldMPa可见,联接键的强度足够。3.2.4主轴强度校核主轴B点的在水平和垂直方向的弯矩分别为第三章周边磨头部件设计14垂直方向32.8210176496320vvMPaNmm水平方向882.3176155284HHMPaNmm由前面的计算可得扭矩264700TNmm主轴弯矩与扭矩如图31所示,图31主轴弯矩与扭矩图合成弯矩222249632015584520045vHMMMNmm按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩及扭矩的截面(即危险截面B)的强度。则当量弯矩本科毕业设计说明书1522225200450.6264700543756caMMTNmm235437564.94/0.1110cacaMNmmW前以选定轴的材料为40rG,调质处理,查表得许用弯曲应力170rbGMPa因为ca=4.94MPa170bMPa,故安全。精确校核轴的疲劳强度判断危险截面时,综合分析考虑以下三方面的影响载荷大小、轴径大小、应力集中程度。从受载情况来看,显然截面B处的caM最大,但该处基本没有应力集中。而用来承受推力的轴肩处,载荷较大并且由于轴径变化大,应力集中严重,因此确定该截面为危险截面。计算安全系数此处省略NNNNNNNNNNNN字。如需要完整说明书和设计图纸等.请联系扣扣九七一九二零八零零另提供全套机械毕业设计下载该论文已经通过答辩3.2.5主轴刚度校核主轴的受力情况如下图所示,轴承跨距l=400mm悬伸量a=176mm图32主轴垂直方向受力图主轴的变形主要由两部分组成,主轴自身的受力变形和静压轴承油膜第三章周边磨头部件设计16的受力变形,主要的精度要求是C点的挠度cf0.01mm1)由主轴变形产生的挠度P在C点的挠度213cPaflaEI444104916464DIcm22416282017.64017.61.7103320010491cPaflacmEI(E取200GPa)2)由油膜变形引起的挠度假设轴为刚性,则其受力变形情况如图33,图33静压轴承油膜变形图A、B两点的支反力分别为2.821761.24400APaRKNl2.824001764.06400BPlaRKNl油膜刚度由前面计算可知J=91.5810/Nm3691.24100.78101.5810/AARNfmJNm3694.06102.57101.5810/BBRNJNm则6621763072.5710410307cf

注意事项

本文(数控导轨磨床设计说明书)为本站会员(docin)主动上传,人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知人人文库网([email protected]),我们立即给予删除!

温馨提示:如果因为网速或其他原因下载失败请重新下载,重复下载不扣分。

copyright@ 2015-2017 人人文库网网站版权所有
苏ICP备12009002号-5