新型丝杠磨床砂轮修整器设计【5张CAD图纸】【优秀】

新型丝杠磨床砂轮修整器设计

51页 18000字数+说明书+5张CAD图纸【详情如下】

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目录

　　1  绪论………………………………………………………………………………1

　　1.1  引言………………………………………………………………………… 1

　　1.2  砂轮修整器的发展现状…………………………………………………… 1

　　1.3  课题的来源和要求 ……………………………………………………… 4

　　1.4  论文的组织结构…………………………………………………………… 5

　　2  砂轮修整器总体方案设计 ………………………………………………… 5

　　2.1  丝杠磨床简介……………………………………………………………… 5

　　2.2  修整器的功能要求………………………………………………………… 5

　　2.3  砂轮修整器的总体设计…………………………………………………… 6

　　3  机构的运动学分析……………………………………………………… 9

　　3.1  机构的正反解……………………………………………………………… 9

　　3.2  基本尺寸的确定………………………………………………………… 10

　　3.3  修整力的计算…………………………………………………………… 11

　　4  机械结构设计与分析……………………………………………………… 12

　　4.1  电机的选择……………………………………………………………… 12

　　4.2  修整轮部分的机构设计………………………………………………… 19

　　4.3  丝杆螺母副轴承和联轴器的选取……………………………………… 28

　　4.4  机构底座部分的设计…………………………………………………… 36

　　4.5  砂轮修整器的三维总装图……………………………………………… 41

　　5  控制方法和流程…………………………………………………………… 42

　　结论 …………………………………………………………………………… 44

　　致谢 …………………………………………………………………………… 45

　　参考文献………………………………………………………………………… 46

毕业设计说明书（论文）中文摘要

本文对砂轮修整器作了较为系统的介绍，讲述了砂轮修整器的历史背景和将来的发展方向。基于砂轮修整器的发展现状，提出了一种新型丝杠磨床砂轮修整器结构。在设计过程中，对其结构进行了分析，使其能够完成修整砂轮外轮廓的动作。修整砂轮时修整轮与被修整轮的接触面能够保持垂直。对该机构进行了简单的受力分析；确定了各个零件的尺寸，并运用Pro/E软件设计出各零件的三维结构和组装图。用CAD软件画出了零件图和装配图。通过之前的计算选取电机，最后完成该机构的设计。

关键词  修整器    机械设计    丝杠磨床

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title       Design of A Newtype Grinding wheel Dresser for lead Screw Grinding Machine.                  

Abstract

In this paper, a newtypes griding wheel dresser was introduced. The historical background of grinding wheel dresser and future direction was described. Through the understanding of grinding wheel dresser, had a new screw design of grinding wheel dresser. In the design process, its structure was analyzed, so that it can complete trimming the outline of the griding wheel. The paper achieved when the dressing wheel and the contact was maintained vertical. Then the force of its simple analysis carried out to determine the size of each part, and use Pro/E software to design three-dimensional map of parts and assembly diagram. Using CAD software to draw diagrams and assembly drawings of parts. Selected by the calculation before the motor, the mechine was completed.

Keywords    Dresser    Mechanical Design    lead Screw Grinding Machine

　　　随着科学技术的迅速发展，国民经济各部门所需求的多品种、多功能、高精度、高品质、高度自动化的技术装备的开发和制造，促进了先进制造技术的发展。磨削加工技术是先进制造技术的重要领域，是现代制造业中实现精密加工、超精密加工最有效、应用最广的基本工艺技术[1]。齿轮传动系统是各种机器和装备中应用最广泛的动力和运动传递装置。

　　　磨床上的砂轮在对工件进行磨削时，砂轮磨削区的温度大约在1000°C左右，磨粒磨削点的温度也有几百度。在磨削过程中砂轮磨损经过磨耗磨损、磨粒磨损、脱落磨损三个周期以后，在它的表面会形成砂粒蜕化不锋利，并且还留下许多磨削颗粒堵塞砂轮气孔，这样就难以对工件进行磨削加工。所以，在磨削的过程中要不断地对砂轮进行表面修整或对成形砂轮形状的修整，达到去除钝化磨粒，保证有新磨粒和足够数量的有效切削刃，从而保证工件的尺寸精度和表面的粗糙度[2]。

　　　修整砂轮，主要是根据所加工工件几何形状以及表面精度要求等，对砂轮进行修整后再对工件进行修磨，达到保证磨切工件质量要求[3]。通常修整砂轮时，把若干个砂轮修整片装在砂轮修整架上，完全靠手支撑并左右移动修整架，利用砂轮的转动带动修整片旋转的差动力，实现砂轮的修整。这种传统修整砂轮方法会出现以下情况：第一，砂轮修整片磨损快并且在使用过程中孔的间隙变大，影响修整精度。第二，操作过程稳定性差，有一定的危险性。第三，被修整的砂轮表面较粗糙、圆柱度差。第四，不能完全消除砂轮运转产生的径向跳动，此项是影响砂轮使用的关键[4，5]。

1.2 砂轮修整器的发展现状

　　　砂轮修整是传统磨床上磨削时最困难的部分，也是相当复杂的几何学难题[6]。目前砂轮修整法大致可分为3种。一种是硬质合金轮滚轧法.这种方法修出的砂轮表面较锋利，但压碎的碎肩易堵塞砂轮，影响砂轮的磨削能力，修整效率低。另一种是用金刚石修整工具以车削方式修整砂轮，修出的砂轮较锋锐，磨削能力较强，但修整效率也低。第3种是用金刚石滚轮以“切入磨俐”的方式修整砂轮[7]。另外，砂轮修整器根据产品的不同要求有多种形状和形式组成。例如单粒精钢石、多功能单粒精钢石修整器，液压磨仿形修整器，NC数控控制修整器，成型平面磨床砂轮修整器等。下面三幅图是两种普通砂轮修整器：　　　近些年来，超硬材料在生产工程和科学技术领域的广泛使用，使超硬磨料砂轮的应用急剧增加，砂轮的修整问题变得日益突出，成为世界各国研究的重要课题[8]。超硬磨料砂轮具有优良的磨削性能，抗磨损能力强，不需经常修整。但在初始安装和使用磨钝后修整却比较困难。超硬磨料砂轮的修整，通常分为整形和修锐两个工序，整形是对砂轮进行微量切削使砂轮达到所要求的几何形状精度，并使磨料尖端细微破裂，形成锋利磨刃。修锐是去除磨粒间的结合剂，使磨粒间有一定的容屑空间，并使磨刃突出结合剂之外，形成切削刃。其中整形法有金刚石笔整形法、滚压整形法、磨削整形法、软钢磨削整形法等。而修锐的方法有很多，但主要是以下几种：游离磨粒挤轧修锐法、喷射修锐法、刚玉块切入修锐法、磨削修锐法、电解修锐法、液压喷射修锐法等。可以参考剃齿刀磨床砂轮修整器的数控化改型实例[10]、简便实用的导轨磨砂轮修整器[11] 、外圆磨床液压砂轮修整器[12]、S7332—64A自动圆弧砂轮修整器的结构分析与改进[13]、调心球轴承磨外沟用砂轮修整器[14]、磨削凸度用单点砂轮修整器的工作原理[15]。

　　　各国的研究者不仅对超硬磨料砂轮的修整机理进行了深入的研究，而且对常用的修整方法作了较大的改进并通过实验提出了新的修整工具和修整方法[9]。日本东京大学庄司克雄教授研制出了GC杯形砂轮修整器，该修整器解决了传统修整器的修整工具磨耗太快而导致的修正精度差的问题。日本理化研究所大森教授研制成功了在线电解修整法（简称ELID法）。ELID修锐法是近年来金属结合剂类超硬料修正技术的一项新成就。利用ELID法在线修锐金刚石砂轮磨削港片陶瓷或者其他超硬材料，目前已可以达到镜面的加工水平。而后在ELID法的基础上，又提出了一种简易的双电极在线修锐法（简称为T-ECD法）。该方法对ELID法作了进一步的工装改进和简化，从而更实用和方便。除了上述的修整法，还有弹性修锐法、超声波振动修整法和激光修锐法等。这些方法从各个方面提高了砂轮修整后的精度，石砂轮的修整进入了更高的水平。  

　　　为获得所需的工件轮廓和良好的精度，砂轮必须获得精确的轮廓形状，成形砂轮修整主要要达到以下要求：成形轮廓精度，廓形相对砂轮回转轴的位置精度，工作面的圆跳动，为此，必须严格控制修整进给量、修整速度和修整次数。所以新的修整工具、修整技术的发展将趋于高精、高效、柔性及自动化发展，具体如下：

　　　（1）开展实用的、成本低、高效率的修整技术研究。当前的金属基金刚石砂轮修整法或多或少的都存在着修整成本高、效率低、装置复杂、操作不易掌握等局限，所以开发新型的砂轮修整器十分的必要。

　　　（2）开发修整的在线监测、监控、故障自诊技术。利用声发射信号来判断砂轮的工况，对砂轮质量进行评价，应用计算机对修整过程进行控制，开发检测、处理、质量评价、控制一体化的修整系统。

　　　（3）应用自适应控制技术和专家系统技术，实现砂轮的智能化修整。这些高科技技术为砂轮修整技术的智能化提供了可靠的技术基础。

　　　（4）开发远程控制系统。应用网络技术对修整过程进行远程操作、管理、临控和诊断。1.3 课题的来源和要求

　　　本课题来源于江苏省自然基金项目——数控丝杠磨床精密智能磨削方法及关键技术研究。本课题是该项目的子课题，目的是研制出一种新型丝杠磨床砂轮修整器。

在本课题的研究中，主要由下面几个问题要解决：

　　（1）完成新型砂轮修整器的运动机构的设计。运用SolidWorks和CAD等软件设计出该机构的三维模型和二维平面图。

　　（2）完成其运动机构的运动分析和力学计算。针对已有的机构，分析它的运动过程，并进行其运动时的受力计算。

　　（3）掌握砂轮修整器的算法。根据砂轮修整器的运动轨迹，掌握其算法。

　　（4）完成砂轮修整器的运动仿真。仿真模拟机构的运动，完善其中的不足。　　

1.4 论文的组织结构

　　　本论文的组织结构如下：

　　　第一章简要介绍本课题的理论意义与实际价值、国内外研究现状及背景；

　　　第二章介绍砂轮修整器总体方案设计；

　　　第三章介绍运动的正反解和力学分析；

　　　第四章介绍机构设计与分析；

　　　第五章介绍砂轮修整器的控制方法和流程；

2  砂轮修整器总体方案设计

2.1 丝杠磨床简介

　　　机床主要由床身、工作台、头架、砂轮架、砂轮架托板、精密主轴、砂轮修整器、中心架、冷却及恒温装置、复合托架等主要部件组成。机床的螺纹运动是由头架主轴的旋转运动与砂轮架托板纵向运动实现联动而成的。

　　　机床配备砂轮修整器，利用包络成形原理实现复杂曲面的生成，一台砂轮修整器可以修整出多种齿形。在机床进行外圆磨削时，砂轮修整器可以很方便的修整外圆砂轮。

2.2 修整器的功能要求

　　　由于磨削过程中砂轮的损耗，会造成加工的工件不符合精度和技术要求。且砂轮的造价较高，如果砂轮出现损耗就更换砂轮的话，会加大生成成本，为了降低成本，就要对砂轮进行修整。

　　　砂轮在磨削过程中主要有以下几种磨损形式：

　　　（1）砂轮工作表面变钝。磨粒在工作中磨损，使刃口变钝，出现明显的小平面，以致磨削力增大、发热及出现明显的振动和噪声，不能很好的切下金属。

　　　（2）砂轮工作面堵塞。切屑粘附在磨粒切刃和结合桥上，阻塞了磨粒间的孔隙，使砂轮的磨削能力明显降低，磨削功率增大，工件发热，以致工件表面发生烧伤现象或出现明显的振动或噪声。

　　　（3）砂轮廓形畸变。磨粒脱落显著，自锐作用过强，不能使砂轮保持正确的轮廓形状（产生畸变）

　　　修整需要达到的目的：修整就是通过修整轮和磨削砂轮的撞击使磨削轮磨钝的磨粒脱落、碎裂，形成新的磨粒切削刃，使砂轮恢复利刃口和正确形状，达到去除钝化磨粒，保证有新磨粒和足够数量的有效切削刃，从而保证工件的尺寸精度和表面粗糙度。

2.3 砂轮修整器总体设计

2.3.1运动过程分析

　　　对砂轮的修整主要是针对砂轮的外缘，砂轮的外缘的平面投影是一条沿竖直方向对称的特殊的曲线，所以要实现对砂轮的完全修整，就必须使砂轮修整器的修整砂轮的轨迹能和被修整的砂轮外缘形状相吻合。这就要求修整砂轮不仅能实现在平面内X、Y方向的移动，同时还要实现绕垂直于平面的轴（Z轴）的转动。

　　　由于修整砂轮的平面运动是多自由度的运动，所以考虑用并联机构来实现这一运动。并联运动是一种用于传送运动的装置，它包括适合于提供至少一个自由度的并联运动传送结构，该自由度包括三个平移自由度。所以初步设计大致的机构如图2.1所示：

参 考 文 献

[1]崔丽琴. 立式磨床砂轮修整器及控制装置的研究与开发.工具技术[J],2006（3）:22-23.

[2]虞行国 谭晓丽.砂轮修整器在磨床上的应用.金属加工冷加工[J], 2009(1):62-64.

[3]姚德强 洪晓燕.砂轮修整器的设计.现代机械[J],2007(5):25-27.

[4]贾秀杰 张慧 李剑峰.多功能砂轮修整器的设计与应用.工具技术[J],2002(6)32-33.

[5]安玉魁 谢晁伟.砂轮修整器.机械工人[J],2006(7):39.

[6]任大力.可提高生产率及加工柔性的CNC砂轮修整器.磨床与磨削[J],1998(2):24-28.

[7]吴耀.碗形金刚石滚轮砂轮修整器.河南大学学报[J]，1999(2):74-78

[8] 王德泉.砂轮特性与磨削加工[M].北京:中国标准出版社,2001.

[9] 李伯民 赵波.现代磨削技术[M].北京:机械工业出版社,2003.

[10]魏巍.剃齿刀磨床砂轮修整器的数控化改型实例.制造技术与机床[J],2002(1): 48.

[11]苏沛群.简便、实用的导轨磨砂轮修整器.机械工人[J],2000(9):14.

[12]杨学锋.外圆磨床液压砂轮修整器.机械[J]，2001(6):57-64.

[13]仲兆松 喻群.S7332-64A自动圆弧砂轮修整器的结构分析与改进.制造技术与机床[J],2004(1):64.

[14]李利莉 姜梅.调心球轴承磨外沟用砂轮修整器.哈尔滨轴承[J],2008(4):24-27

[15]王世保 王素保.磨削凸度用单点砂轮修整器的工作原理.轴承[J], 2005(11):15-17.