摘 要
本次设计主要针对数控磨床做部分改造，以适应加工产品时可以简单加工、精确定位、保证尺寸，提高加工效率，减轻工人劳动强度。
此次改造对机床的导轨和驱动等进给部件做一定的修改，以适应产品的需要，保证在生产中的精度及效率。
液压驱动对重复定位及尺寸的精度很难保证，使得在生产中很难提高效率。改用伺服电机驱动进给部件，可以保证机床的重复定位，使产品的精度不会因为操作者的原因而无法得到保证。
导轨是数控控制精度的一个方面，数控方式对导轨要求是具有高灵敏度，低摩擦阻力，高寿命等，所以对导轨的要求也比较高。一般的磨床采用的是滚动导轨，精度较低，摩擦阻力大，寿命不高，所以本次设计导轨采用的是滚动导轨
丝杠是控制精度的另一个方面，以前沿用的滑动丝杠传动效率低、导程精度低，不能满足高精度、高效率的要求，因此该用滚珠丝杠，滚珠丝杠传动系统是以滚珠为媒介的滚动螺旋传动的体系，它的传动效率高，是传统滚珠丝杠的2～4倍，运动平稳性好，精度高，较高的耐用性，可靠性高，无间隙，刚性好。
对于生产时产品的尺寸能进行补偿，保证产品一致性。另外对于产品的变更能及时进行调整，以适应不同的产品，尽量降低加工成本。
关键词：内圆磨床；数控；伺服
Abstract
The design focuses on CNC grinding machines to do part of the transformation to adapt to the processed products can be simple processing, precise positioning to ensure that the size, improve processing efficiency, reduce labor intensity.
The transformation of feed components on the the machine rails and drive to do some modifications to accommodate the needs of the product to ensure accuracy and efficiency in production.
The hydraulic drive to repeat the positioning and dimensions of precision is difficult to ensure, so that is difficult to improve efficiency in production. Switch to servo motor drive feed parts can guarantee repeat positioning of the machine, the accuracy of the product will not be because of the operator's reasons can not be guaranteed.
Rails to one aspect of the numerical control precision CNC pair of guide rails requirements having a high sensitivity and low frictional resistance, high life, etc., and so on rails requirements are relatively high. The grinder is rolling guide, low accuracy, friction, life is not high, so the design rail is rolling guide
The screw is another aspect of the control accuracy, sliding screw previously used transmission efficiency is low, the lead accuracy is low, can not meet the requirements of high precision, high efficiency, so that the ball screw, ball screw drive system is based on a ball media rolling screw drive system, the transmission efficiency is high, the traditional ball screw 2 to 4 times and good, smooth motion, high accuracy, high durability, high reliability, no gap, good rigidity.
To compensate for the size of the product in the production to ensure product consistency.
In addition to the change of the product can be adjusted in a timely manner, in order to adapt to the type of product and to minimize processing costs.
Keywords: Internal grinder; CNC; Servo
目 录
摘 要 III
Abstract IV
目 录 V
1 绪论 1
1.1本课题的研究内容和意义 1
1.2国内外的发展概况 1
1.3本课题应达到的要求 1
2 总设计方案 2
2.1 主要规格与参数 2
2.2 总设计方案分析与选定 3
2.2.1机床设计改造的基本要求 3
2.2.2机床设计改造的研究方法 3
2.2.3机床设计的方案分析 4
2.3 主要结构与性能 8
2.3.1床身 8
2.3.2 进给箱 8
2.3.3 磨架 8
2.3.4 床头 8
2.3.5 砂轮修整器 8
2.3.6 砂轮轴 8
3 传动系统 9
3.1 工件传动 9
3.2 砂轮传动 9
3.3 进给传动 9
3.4 机床所用滚动轴承明细表 9
3.5 传动带明细表 10
3.6 丝杠副明细表 10
4 X轴进给伺服系统的设计与计算 11
4.1 进给伺服系统的控制方式的选择 11
4.2 伺服系统机械传动结构设计特点 12
4.3 伺服电动机的选择计算 12
4.3.1选择伺服电机的三个指标及其计算 12
4.3.2电动机转子惯量与负载惯量匹配 12
4.3.3空载加速转矩 13
4.3.4电动机的选择 13
4.4 滚珠丝杠副 14
4.4.1滚珠丝杠特点 14
4.4.2滚珠丝杠的消隙和预加载荷 14
4.4.3滚珠丝杠的支承 14
4.4.4滚珠丝杠的选择计算 14
4.4.5 选择丝杠轴承 16
4.5 半闭环进给系统的精度 16
4.5.1伺服刚度 16
4.5.2滚珠丝杠的螺母的接触强度 17
4.5.3 丝杠的拉压强度 17
4.5.4 轴承的轴向刚度 17
4.5.5 综合刚度 17
4.5.6 定位精度 17
4.6 导轨的选择 18
4.7 涨紧套 18
4.7.1 涨套的联接特点 18
4.7.2涨套的选用计算 18
5电气系统 20
5.1概述 20
5.2机床夹紧动作 20
5.3工件夹紧 20
5.4维护检查 20
6 冷却系统 21
7 润滑系统 22
7.1润滑油的选择 22
7.2注意事项 22
7.3使用和维修 22
7.4其他润滑 22
8结论与展望 23
8.1结论 23
8.2不足之处与未来展望 23
致 谢 24
参考文献 25
附 录 26
1 绪论
1.1本课题的研究内容和意义
磨削技术及磨床技术在机械制造行业占有极其重要的位置，磨削技术发展很快，在机械加工中起着非常重要的作用。随着高精度、高硬度机械零件数量的增加，以及精密铸造和精密锻造工艺的发展，磨床的性能、品种和产量都在不断的提高和增长。
1.2国内外的发展概况
由于内圆磨床应用十分广泛，近年来，磨削技术得到了飞速发展，各种磨削新技术、新工艺和新成品层出不穷。国际上有不少著名制造商，如日本的OKAMMOTO、MITSUI三井，德国的BLOHM、ELB、ABA，瑞士的MAGERLE，意大利的FAVRATO等。在发展数控内圆磨床生产数量的同时，还要努力提高数控磨床的质量和精度。由于CBN砂轮的使用，强力磨削突破传统磨削的限制，生产倍率成倍提高，目前磨削线速度已高达120m/s，大吃深缓进给的强力磨削也得到了广泛应用。现代高精度磨削技术的发展，磨削尺寸精度达到0.1～0.3μm，表面粗糙度达到0.2～0.05μm，磨削表面变质层的残留应力均很小，明显提高了加工零件的质量。数控是内圆磨床发展的重要方面。在相当长的时期里，国外磨床的数控化率远远低于车床和铣床。在近十年来，由于数控技术的发展，适用于磨床的数控系统也有了较大发展，数控系统的性价比大大提高。目前国内高速磨削应用面不广，磨削速度一般不超过60m/s，与国外相差较大，磨削效率也相对较差，大吃深缓进给的强力磨削方法在我国生产中应用不多。随着我国机械制造业迅猛发展，国内对数控机床的要求也越来越高，自主研发了高精度机床，在控制技术方面与国外差距还很大，，主要采用PLC控制为主。国内各机床厂和机床研究所对数控磨床及磨削技术的发展投入很大，取得了一些初步进展，如CIMT展出的上海机床厂的MKY7875、云南MIGHTY公司的SGS-618II、威海机床厂的MJ7116等。
1.3本课题应达到的要求
本次设计主要针对数控磨床做部分改造，以适应加工产品时，可以简单加工、精确定位、保证尺寸、提高加工效率、减轻工人劳动强度。此次改造对机床的导轨和驱动等进给部件做一定修改，以适应生产中精度和效率。需要采用伺服电机做驱动元件实现自动控制，把原来滑动丝杠螺母副，把回转运动转变为直线运动，并且采用滚动导轨，以提高精度。
2 总设计方案
2.1 主要规格与参数
1. 磨孔直径 50～200mm
2. 磨孔最大深度 当磨孔直径 50～80mm 120mm
80～160mm
160～200mm
3. 工件最大旋径
在罩内 400mm
在罩外 120mm
4．工作台最大行程 600mm
5．床头箱最大回转角度 30°
6. 床头箱主轴中心至床身底面距离 1200mm
7.床头箱最大横向移动量 200mm
8.工件转速 （无级调整） 低速 120～320r/min
高速 220～650r/min
9.工作台运动速度
修整速度 0.2～1m/min
磨削速度 1.5～6m/min
最高速度 7m/min
10.砂轮进给
刻度盘刻度 每格 0.001；0.01；0.1三种
每转 0.1；10；100三种
11.砂轮最大横向移动量 与装配图参数一致
12.砂轮转速 110000，8000，6000，4800，4000r/min
13.冷却泵流量 25L/min
14.工件电动机 功率 1.5KW
15.砂轮电动机 功率 4KW
16.冷却电动机 功率 0.09KW
17.进给伺服电动机 型号：HC-SF152(B)
功率比例：25.6KW/s
额定转速：2650r/min
额定转矩：7.16N·m
进给速度：12m/min
18.静变器容量 2.2KVA
19.引接电源 3相380V 50HZ（或60HZ）
20.机床外形尺寸 3100*1464*1470mm
21.机床重量 3350Kg
2.2 总设计方案分析与选定
2.2.1机床设计改造的基本要求
设计改造机床时应力求达到重量轻、体积小。质量好、效率高、成本低使用维修方便。要达到上述要求，设计人员应考虑机床的技术、经济指标，如加工范围。加工精度、粗糙度、生产率、工艺性、成本，采用新技术和“三化”程度等。各项技术、经济指标之间的相互联系和相互影响的，因此在设计时必须全面的加以考虑，根据具体要求确定若干指标为重点，处理好相互之间的关系。设计改造机床，除了考虑上述各项指标外，机床的“三化”是不容忽视的问题。
2.2.2机床设计改造的研究方法
机床为了加工不同形状的和技术要求的工件的需求，因此品种很多，类型不一，但不论设计哪一类机床，归纳起来大致有一个基本相似的步骤。
（1）工件的工艺分析：设计机床前，首先对工件进行必要的分析，了解工件的尺寸、材料、技术要求、批量，确定加工方法、余量、定位基准、装夹方法等。
（2）调查研究：通过三个途径（访问用户和承制单位，参阅技术资料）的调查研究和分析，为拟定初步设计方案打下基础。
访问使用单位，主要了解操作人员对机床的要求，现有的工件加工方法，同类机床的使用情况和存在问题，使用单位的自然条件、设备条件、生产经验等。访问承制单位，主要了解制造部分的设备条件、技术能力及原有生产经验。参阅有关技术材料，包括国内外有关技术文献，同类机床的技术蓝图及总结。
（3）工作图设计：包括确定机床的布局，技术参数和工作循环等，绘制机械部件装配图，零件图，编制设计说明书，标准件、外购件。通用件明细表等。
（4）现场服务：参加制造、装配、试磨和鉴定总结工作，进一步修改图纸，上述设计过程的各项工作，是不可分割的，是相互穿插同时进行的。
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