M2120内圆磨床的改造设计【4张CAD图纸+毕业论文】

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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

AbstractIV

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。