超声波磨床设计任务书

太 原 理 工 大 学 毕业设计（论文）任务 书 第 1 页 毕业设计（论文）题目： 超声波外圆磨床设计 毕业设计（论文）要求及原始数据（资料）： 随着科技的发展对硬脆性材料、难加工材料和新型先进材料的需求日益增多，对关键零件的加工效率、加工质量和加工精度提出了更高的要求。传统磨削方法因不可避免的产生较大的磨削力以及磨削热，引起工件表面 /亚表面损伤以及砂轮寿命低等一系列问题。尤其在精密与超精密加工领域， 这些加工缺陷的存在严重制约着零件加工精度及加工效率的提高。为解决这些问题，超声振动被引入到磨削加工中。国 内外广泛研究证实超声振动磨削在提高材料去除率、提高加工表面质量与加工精度、降低工件表面损伤以及延长砂轮寿命等方面具有显著优势。 本课题要求将超声振动引入外圆磨床的主轴系统中，设计超声波外圆磨床，以提高难加工材料的磨削精度，提高加工效率，减小砂轮的损耗。 第 2 页 原始数据： 以 超声振动附加在磨床的主轴上，超声波换能器的型式为压电式换能器，其输出功率为 2200W，发生器的工作频率在 20 续输出功率为 1200W。换能器的冷却方式为空冷，因 此，要求在设计中解决旋转情况下的冷却问题。机床主轴的旋转由伺服电动机驱动，功率在 3轴的转速应达到 5000r/此，主轴轴承的选择应考虑精度和极限转速问题。机床的纵向工作台为滚动导轨支撑，靠滚珠丝杠及伺服电动机驱动。砂轮架安装在直线导轨上由滚珠丝杠和伺服电动机实现横向进给。工件头架由伺服电动机驱动，工件的圆周方向进给可实现数控。 设计要求： 1 根据变幅杆设计理论，对换能器、传振杆、变幅杆及金属砂轮组成的振动系统进行分析，确定波节点及辅助支撑点，使砂轮周边得到最大振幅；设计砂轮架结 构，解决主轴的旋转加电的问题；解决换能器的冷却问题等。 2进行砂轮架横向进给机构设计，保证横向进给的精度及稳定性。 3进行机床纵向进给工作台设计，采用直线导轨和伺服电动机的驱动方式。 4进行工件头架的结构设计，使工件的圆周进给能实现数控。 第 3 页 毕业设计（论文）主要内容： 1. 机床超声振动主轴系统设计 主要内容包括：分析超声振动主轴系统的振动特性，确定相应的尺寸参数，进行砂轮架结构设计。 2. 机床纵向横向进给系统结构设计 主要内容包括：砂轮架横向进给系统的结构设计，机床纵向进给工作台结构设计。 3工件头架结构设计 主要内容包括：设计工件头架结构，实现工件圆周方向的数控进给。 学生应交出的设计文件（论文）： 1砂轮架结构装配图（ 1 张）； 2机床总体装配图（ 1 张）； 3工件头架装配图（ 1 张）； 4设计计算说明书。 第 4 页 主要参考文献（资料）： 1超声波加工技 术曹国辉主编，化学工业出版社， 2004年。 2超声波加工技术张云电主编，国防工业出版社， 1997年。 3旋转式超声波加工技术资料（英文）。 4伺服电机产品说明书。 5滚动导轨及滚珠丝杠产品说明书。 6机械零件设计手册杨黎明编，机械工业出版社， 1998年