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精密磨床-工作台设计【6张CAD图纸+毕业论文】【答辩优秀】

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精密磨床-工作台设计

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小锥齿轮.dwg

总体图.dwg

手轮.dwg

纵向进给机构图.dwg

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关键词：: 精密磨床工作台设计全套 cad 图纸毕业论文答辩优秀优良

资源描述：

1 绪论 …………………………………………………………………………………3

1.1课题研究背景及目的……………………………………………………………3

1.2 国内外发展状况…………………………………………………………………4

1.3 毕业设计任务与论文组成………………………………………………………5

2 精密平面磨床总体设计 …………………………………………………………… 9

2.1磨床简介 ………………………………………………………………………… 9

2.2磨床技术规格……………………………………………………………………… 9

2.3主要结构及说明………………………………………………………………… 11

2.4磨床总体传动设计……………………………………………………………… 12

2.5 磨床总体布局设计……………………………………………………………… 12

3 理论计算……………………………………………………………………………… 14

3.1功率计算……………………………………………………………………………14

3.2电动机选用…………………………………………………………………………16

3.3滚珠丝杆副选用与校核……………………………………………………………16

3.4锥齿轮尺寸计算……………………………………………………………………20

4 机构设计…………………………………………………………………… 22

4.1传动部件设计………………………………………………………………………22

4.2导轨设计……………………………………………………………………………25

4.3机构设计……………………………………………………………………………26

5 机床设计方案的改进………………………………………………………………… 28

结论…………………………………………………………………………………………29

致谢…………………………………………………………………………………………30

参考文献……………………………………………………………………………………31

附录…………………………………………………………………………………………32

精密磨床——工作台设计

摘要

本文对所设计的磨床作了详尽的论述，分别从精密数控平面磨床的总体布局、横向进给、纵向进给和硬件电路设计等几个方面进行了阐述。

绪论：介绍该课题研究背景和国内外发展状况，以及此次毕业设计的任务。

数控平面磨床总体设计：简单介绍了此次设计的数控平面磨床，给出该数控平面磨床的技术规格和主要结构及说明，并说明了磨床的总体传动设计和总体布局设计。

理论计算：包括机床功率的计算，电动机选用，滚珠丝杆副选用与校核以及锥齿轮尺寸计算。

方案设计：详细说明了精密数控平面磨床的传动部件设计和导轨设计的要点和要求，并提出纵向进给机构和横向进给机构的设计方案。

硬件电路设计：详细说明了硬件的选用和电路的连接。

最后，针对本设计中不够完美的地方的改进想法，以及对本次毕业设计的总结和对我国超精密发展方向进行了展望。

关键词：平面磨床，数控，纵向进给，横向进给

Precise Numerical Control Plane Grinding Machine

Author:Memg Dan

Tutor:Deng Zhaohui

Abstract

This paper makes a thorough exposition of the designed grinding machine from the aspects of its overall design,horizontal and portrait give and hardware circuit design.The following is a brief introduction of the composition of this paper.

INTRODUCTION: It introduces the background of this subject research ,the development in this field internal and international, and the assignment of this graduation project.

THE OVERALL DESIGN OF THE NUMERICAL CONTROL PLANE GRINDING MACHINE: It gives a brief introduction to the design of the numerical control plane grinding machine, and provides its technical specification , main structure and explanation of the numerical control plane grinding machine , and show the design of the overall transmission of the grinding machine and the design of the overall arrangement.

THE THEORETIC CALCULATION: It introduces the calculation of the power of lathe , the selection of the motor, the selection and check of the ball pole and the theoretic calculation of the size of the cone gear wheel.

CONCEPTUAL DESIGN: It introduces the main points and requirements of the design of the drive parts, and puts forward the design of the horizontal and portrait give parts.

THE DESIGN OF HARDWARE CIRCUIT: The election of the hardware and the connection of circuit are explained at length.

In view of the flaws of the design, it puts forward some measures to make impovement. Besides, a conclusion of this graduation project and prospect of the development of precise machine are given in this part.

Keyword: plane grinding machine , numerical control, portrait give, horizontal give

第1章绪论

1.1 课题研究背景及目的

1.1.1 课题研究背景

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。同时，随着社会进步，人们对加工精度的要求越来越高，对精密和超精密加工的需求也日益增多，精密加工广泛的应用于制造生产中，对机床精度的要求也进一步提高。磨削是一种重要的精密和超精密加工方法，因此磨削的应用也愈加广泛。磨削加工技术是先进制造技术中的重要领域，是现代机械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。

精密、超精密加工技术市场是国家尖端技术集中的市场，它既是高代价、高投入的工艺技术，又是高增值、高回报的工艺技术，世界工业先进国家都把它放在国家技术和经济振兴的重要位置[1]。

当今，在光学和电子零件加工中，都力图提高精度和集成度，不仅是零件加工，而且对作为精密模具、机械零件、测试仪器零件最终加工工序的磨削加工也提出了超精密化的要求。此外，随着新材料的开发，陶瓷等作为结构零件材料在某些特殊场合已经得到了应用，这些新材料均属于难切削材料，其结果不仅提高了磨削的比重，而且还促进了磨床、磨削加工方式和工艺以及其它相关技术的发展。

随着以工程陶瓷为主体的非金属材料逐渐成为工程技术重要材料，各国还开发了适应加工这类工程陶瓷的超精密平面磨床。陶瓷材料的特点是硬而脆，其硬度是碳钢的1O至20倍，而断裂韧性仅为碳钢的几十分之一。陶瓷材科的性能对粗糙度、破损度、平面度等平面参数十分敏感。陶瓷材料的磨削机理与金属材料不同，主要有三个特点：砂轮损耗大，磨削比低3磨削力大，磨削效率低3由于磨削条件不同，会使加工零件的强度发生变化。

根据以上这些特点，各国都致力开发了适合进行纳米磨削的超精密平面磨床，并且进行了脆性材料的可延性磨削技术的研究。

随着社会的不断发展，高效是各个生产商不断追求的目标，数控技术得到推崇。

当今，磨削加工技术的发展趋势是向着采用超硬磨料磨具，发展高速、高效、高精度磨削新工艺，装备CNC数控磨床的方向发展。

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内容简介：: 姓名职称学位2005181220 黄倩长株潭服务外包产业发展策略研究优湛泳副教授博士自拟论文 172005181203 李博对中国医疗器械和医药进出口贸易的现状分析及发展建议良刘长庚教授博士自拟论文 112005181205 李龙斌 FDI对长株潭地区的经济增长效应分析良韦剑讲师硕士自拟论文 112005181225 刘丹跨国公司人才本土化战略对大学生就业的影响良湛泳副教授博士自拟论文 112005181227 刘瑛外资并购对我国装备制造业的影响及对策良张珉副教授博士自拟论文 122005181228 陆佳妮上海利用外商直接投资的问题良张珉副教授博士自拟论文 142005181230 彭璐关于我国陶瓷出口遭遇反倾销的分析良张珉副教授博士自拟论文 112005181231 皮盼中国机电产品进出口贸易分析良张珉副教授博士自拟论文 182005181232 孙玉璇中国软件外包业存在的问题及对策良张珉副教授博士自拟论文 132005181233 谭慧兰我国旅游服务贸易国际竞争力分析及对策研究良张珉副教授博士自拟论文 142005181234 谭乐 “零关税”协议实施后中泰果蔬贸易的发展、问题及对策分析良张珉副教授博士自拟论文 142005181235 谭椰我国服务贸易的国际竞争力分析良张珉副教授博士自拟论文 13备注湘潭大学兴湘学院2010届国际经济与贸易专业一班学生毕业论文情况一览表（2010年6月）毕业论文题目姓名学号成绩题目来源论文或设计指导教师页码nts姓名职称学位备注毕业论文题目姓名学号成绩题目来源论文或设计指导教师页码2005181239 王思园我国加工贸易转型升级的动因、制约因素及对策良资树荣教授博士自拟论文 112005181240 王艺外商直接投资对我国对外贸易的影响良资树荣教授博士自拟论文 152005181254 赵望我国体育用品出口贸易的现状、问题及对策分析良刘长庚教授博士自拟论文 112005181328 刘娟中国加工贸易存在的问题及对策研究良刘长庚教授博士自拟论文 102005183342 罗薇我国玉米出口竞争力的研究良良刘长庚教授博士自拟论文2005181307 柳锋金融危机对义乌小商品市场的影响分析良李辉文教授博士自拟论文 92005181309 石中玉跨国公司在华 R&D投资技术溢出效应分析良李辉文教授博士自拟论文 102005181314 周泳铨论中国内地与香港之间服务贸易的发展与合作良李伍荣讲师硕士自拟论文 102005181323 黄蓉中美贸易逆差的成因及对策研究良王启云教授博士自拟论文 122005181326 李畅跨国公司在华撤资的原因、负面影响及对策思考良王启云教授博士自拟论文 172005181330 刘恋当前金融危机下外资反向流入中国的影响及对策分析良欧定余教授博士自拟论文 152005181333 罗凌云美国次贷危机对中国出口的影响及应对措施良欧定余教授博士自拟论文 92005181336 苏蓉当代新贸易保护主义的发展及影响良欧定余教授博士自拟论文 14nts姓名职称学位备注毕业论文题目姓名学号成绩题目来源论文或设计指导教师页码2005181337 谭署燕新一轮经济危机下如何推进东亚区域经济的合作与发展良欧定余教授博士自拟论文 152005181345 叶红根全球化背景下我国制造业发展对策分析良姜军松教授博士自拟论文 102005181346 易璐薇经济全球化下新贸易保护主义的发展及中国的对策良姜军松教授博士自拟论文 192005181347 曾姝金融危机背景下我国外贸出口企业的现状及应对措施良姜军松教授博士自拟论文 92005181348 曾婷消费差异对中美贸易差额的影响研究良姜军松教授博士自拟论文 122005181349 张婧 “次贷危机”对我国出口贸易的影响及应对策略良姜军松教授博士自拟论文 102005181350 赵新新时期国际直接投资对中国就业效应的分析良姜军松教授博士自拟论文 112005181351 周欢人民币升值对中国农产品进出口的影响良姜军松教授博士自拟论文 172005181352 周敏波人民币国际化的前景分析良姜军松教授博士自拟论文 132005181354 周水晶浅析国际金融危机下的新贸易保护主义良陈立荣副教授硕士自拟论文 122005181355 邹悦国际金融危机对我国林产品出口贸易的影响及对策良陈立荣副教授硕士自拟论文 92005181201 陈阳我国出口企业应对汇率风险的策略研究中刘长庚教授博士自拟论文 102005181202 韩峰中国对外服务贸易现状和体制改革研究中刘长庚教授博士自拟论文 9nts姓名职称学位备注毕业论文题目姓名学号成绩题目来源论文或设计指导教师页码2005181204 李泓江中国外部经济失衡的原因与对策中刘长庚教授博士自拟论文 102005181207 李真关于我国出口型企业如何应对当前困境问题研究中韦剑讲师硕士自拟论文 132005181208 田邦飞我国石油对外贸易存在的问题及对策研究中韦剑讲师硕士自拟论文 132005181209 王实我国加工贸易转型升级的必要性与对策分析中伍再华讲师硕士自拟论文 102005181210 王伟中国高新技术产品出口问题探析中伍再华讲师硕士自拟论文 142005181211 魏外味中国商标海外维权反思中伍再华讲师硕士自拟论文 132005181212 徐文安浅析温州民营企业国际化经营战略中伍再华讲师硕士自拟论文 102005181213 张状武全球自由贸易背景下的反倾销研究中李时华讲师博士自拟论文 112005181214 章杰金融危机对我国房地产市场的影响中李时华讲师博士自拟论文 102005181215 戴凤浙江省外贸企业遭受反倾销的原因和对策研究中李时华讲师博士自拟论文 92005181216 何麓文人民币汇率走势及其对中国经济的影响中李时华讲师博士自拟论文 112005181217 胡辉美国次贷危机对中国出口的影响及对策中李时华讲师博士自拟论文 122005181219 胡敏湖南茶叶出口遭遇绿色贸易壁垒的原因及对策分析中李时华讲师博士自拟论文 12nts姓名职称学位备注毕业论文题目姓名学号成绩题目来源论文或设计指导教师页码2005181221 蒋勤论宁波服装产业出口贸易的发展中湛泳副教授博士自拟论文 122005181222 蒋思思论中国义乌小商品博览会的发展中湛泳副教授博士自拟论文 122005181223 李罗夏子人民币升值对我国玩具出口的影响及对策分析中湛泳副教授博士自拟论文 102005181224 梁漫外商直接投资对我国就业效应的研究中湛泳副教授博士自拟论文 172005181226 刘学 FDI对我国城乡居民收入分配差距的影响分析中湛泳副教授博士自拟论文 132005181229 彭婧人民币升值对我国出口贸易的影响及对策分析中张珉副教授博士自拟论文 132005181236 唐璟思人民币升值趋势下对我国贸易顺差居高不下的思考中资树荣教授博士自拟论文 112005181238 童玉琴论美国次贷危机对我国中小企业的影响中资树荣教授博士自拟论文 102005181241 肖蕾中国农产品出口贸易现状及战略调整中资树荣教授博士自拟论文 122005181242 肖潇人民币汇率波动对我国出口贸易的影响分析中资树荣教授博士自拟论文 92005181243 谢娟加工贸易对我国新型工业化的影响及应采取的对策中资树荣教授博士自拟论文 152005181244 谢苏论FOB项下出口商的风险及其防范中资树荣教授博士自拟论文 92005181246 杨花对我国家电品牌国际竞争力的分析中资树荣教授博士自拟论文 13nts姓名职称学位备注毕业论文题目姓名学号成绩题目来源论文或设计指导教师页码2005181247 杨科成中国农产品出口遭遇技术性贸易壁垒的原因及对策中资树荣教授博士自拟论文 102005181248 易嫱金融危机对中国中小出口企业的影响及其对策中伍再华讲师硕士自拟论文 92005181249 余佳倩从美国次级债危机看中国房地产金融市场的发展中伍再华讲师硕士自拟论文 112005181250 袁旭简析我国承接IT服务外包的现状及对策中伍再华讲师硕士自拟论文 92005181251 张莉源全球金融危机给我过银行业带来的影响、机遇及采取的措施中韦剑讲师硕士杂志报道论文 132005181252 张琳金融危机下“中国制造”的困境与出路中韦剑讲师硕士自拟论文 112005181253 赵花香我国加工贸易转型升级的现状及对策中韦剑讲师硕士自拟论文 122005181255 周静企业对外贸易汇率风险及其防范中刘长庚教授博士自拟论文 102005181328 刘娟中国加工贸易存在的问题及对策研究中刘长庚教授博士自拟论文 102005181301 丁华军人民币升值的影响与对策分析中陈立荣副教授硕士自拟论文 142005181302 冯外朋浅析我国高额外汇储备的成因及负面影响中陈立荣副教授硕士自拟论文 142005181304 胡玮日本 “ 肯定列表制度 ” 对我国农产品出口贸易的影响与对策中陈立荣副教授硕士自拟论文 92005181305 李佩奇我国旅游业服务贸易竞争力状况分析中李辉文教授博士自拟论文 12nts姓名职称学位备注毕业论文题目姓名学号成绩题目来源论文或设计指导教师页码2005181306 李鹏杰外商直接投资的贸易效应分析中李辉文教授博士自拟论文 152005181308 罗永松我国汽车企业国际化发展线路研究中李辉文教授博士自拟论文 112005181310 谭蔚论经济全球化下中国服务业对外直接投资存在的问题中李辉文教授博士自拟论文 102005181311 王涛中美蜂蜜贸易摩擦浅析中李辉文教授博士自拟论文 132005181312 夏明健人民币升值对中国进出口贸易的影响中李辉文教授博士自拟论文 132005181313 张日我国农产品出口贸易现状与发展对策中李伍荣讲师硕士自拟论文 82005181315 蔡苏乐论日本循环经济发展模式及对我国的启示中李伍荣讲师硕士自拟论文 192005181316 陈梦芸我国机电产品应对欧盟技术性贸易壁垒的对策中李伍荣讲师硕士自拟论文 182005181317 陈倩人民币升值的利弊及应对措施的研究中李伍荣讲师硕士自拟论文 182005181318 陈莎我国农产品出口受绿色贸易壁垒的影响分析中李伍荣讲师硕士自拟论文 132005181319 陈英芝我国服务贸易竞争力分析中李伍荣讲师硕士自拟论文 102005181321 冯艳浅析新贸易壁垒对我国出口贸易的影响及对策中王启云教授博士自拟论文 122005181322 洪静我国外汇储备激增的原因及相关措施中王启云教授博士自拟论文 21nts姓名职称学位备注毕业论文题目姓名学号成绩题目来源论文或设计指导教师页码2005181324 黄夕汝有效利用在华跨国公司技术溢出效应的对策研究中王启云教授博士自拟论文 132005181325 黎硕当前我国名族品牌存在的问题及对策研究中王启云教授博士自拟论文 122005181327 李江中美贸易摩擦的原因及对策中王启云教授博士自拟论文 132005181329 刘娟区域经济一体化与我国的对策建议中王启云教授博士自拟论文 222005181331 卢思思论中小企业加工贸易问题中欧定余教授博士自拟论文 152005181332 鲁霞近年来人民币升值对我国出口贸易的影响及对策中欧定余教授博士自拟论文 112005181334 闵晋我国零售业国际化之路中欧定余教授博士自拟论文 102005181335 卿黎明美国经济衰退对中国经济的影响中欧定余教授博士自拟论文 92005181338 谭熙子美国次贷危机对中国纺织品服装出口的影响中李海海副教授博士自拟论文 212005181339 王慧金融危机背景下中国企业对外投资的战略分析中李海海副教授博士自拟论文 122005181340 王谭朝金融危机下我国外向型企业发展战略分析中李海海副教授博士自拟论文 102005181341 魏薇金融危机背景下我国保理业务的发展分析中李海海副教授博士自拟论文 92005181342 文天甲金融危机背景下中国鞋业发展的问题与对策分析中李海海副教授博士自拟论文 10nts姓名职称学位备注毕业论文题目姓名学号成绩题目来源论文或设计指导教师页码2005181343 吴月圆我国承接跨国公司服务外包的问题与对策分析中李海海副教授博士自拟论文 172005181344 杨思佳人民币升值对我国进出口贸易结构的影响基于金融危机的考虑中李海海副教授博士自拟论文 142005181353 周琦我国服装产品遭遇困境的因素分析及对策探讨兼论自主品牌建设中陈立荣副教授硕士自拟论文 102005183325 占思晗对当前金融危机下中国金融业发展的思考中李伍荣讲师硕士自拟论文 112005181206 李毅论我国出口企业的品牌建设及格韦剑讲师硕士自拟论文 11nts姓名职称学位2.011E+09 何思乐街道护栏自动清洗机构良好李明富讲师博士工程设计设计 422.011E+09 李小冬半自动平压模切机的设计中等赵友红副教授博士工程设计设计 542.011E+09 周会琪超声波洗碗机的设计中等李玉平副教授博士工程设计设计 402.011E+09 庹智精密磨床纵向进给设计及格张高峰教授博士工程设计设计 402.011E+09 郭洪波滚齿机工作台设计及格张高峰教授博士工程设计设计 32备注湘潭大学兴湘学院2014 届_专业一班学生毕业论文情况一览表（201 4年6月）学号姓名毕业论文题目成绩指导教师题目来源论文或设计页码ntsnts 湘潭大学兴湘学院本科毕业设计（论文）开题报告题目精密磨床工作台纵向进给系统设计姓名庹智学号 2010962931 专业机械设计制造及其自动化班级二班指导教师张高峰职称教授填写时间 2014 年 3 月 22 日 2014 年 3 月 nts 本科毕业设计 (论文 )开题报告学生姓名庹智学号 2010962931 专业机械设计制造及其自动化指导教师张高峰职称教授所在系机械工程系课题来源横向课题课题性质应用设计课题名称精密磨床工作台纵向进给系统设计一、选题的依据、课题的意义及国内外基本研究情况课题的目的、意义：金属切削机床的技术性能直接影响机械产品的质量及其制造的经济性，进而决定着国民经济发展水平。毕业设计是培养学生设计能力的重要实践环节，通过设计掌握机械设计的一般规律，树立正确的设计思想，培养学生分析和解决实际问题的能力，使学生成功的走向工作岗位。通过本次设计毕业设计对普通机床组成、控制、结构运动、设计加以了解；通过机床设计掌握普通机床设计的基本方法 ,并且对专用机床的设计作进一步了解；通过机床设计培养和锻炼自身的工程素质和工程实践能力。国内外基本研究情况精密磨床在工业发展过程中应用相当广泛，成为当今机械行业中不可缺少的加工机器。在国外，磨床技术已经发展到相当高的一个水平，磨削精度越来越高已经基本能够达到所需精度。国内磨床发展程度稍稍低于德美等国。一些精度较低的磨床机械依然存在于各加工车间，随着科技的发展，国内的磨床制造业还有很大的提升空间。 nts 二、研究内容，完成课题的方案和主要措施研究内容：精密磨床的组成结构，运行方式。当前磨床的发展趋势和应用范围以及磨床的主流应用技术。加工工件时的精度，和提高磨床精度的方法。磨床设计方案和实用性。预计达到的目标：了解磨床结构，掌握磨床操作方法。能够自主设计磨床。课题的方案和主要措施：（一）产品规划阶段 1、调查研究 2、预测 3、可行性分析 4、编制设计任务书 (二 ) 方案设计阶段 1、对设计任务的抽象 2、建立功能结构 3、寻求原理与求解方法 4、设计方案的形成（三）技术设计阶段 1、确定结构原理方案 2、总体设计 3、结构设计（四）工艺设计阶段 1、零件图设计 2、完善装配图 3 编写技术文档三、工作进度 nts 工作进度：序号各阶段完成内容完成时间 1. 了解磨床结构，查阅资料。 3 月中 2. 撰写开题报告，拟定设计方案。 3 月末 3. 开始着手设计精密磨床，对各部件初步设计。 4 月初 4. 整合设计内容，大致完成磨床总体设计。 4 月中 5. 设计检查优化 4 月中 6. CAD 画图，完成说明书五月中 7. 准备进行答辩。五月末四、主要参考文献（按作者、文章名、刊物名、刊期及页码列出） nts 1 兰雄侯，王继先，高航磨削温度理论研的现状与进展 A，沈阳：东北大学机械工程及自动化学院 . 2 徐鸿钧，磨削温度的测量技术磨料磨具与磨削， 1986. 3 王霖、秦勇等，磨削温度场的研究现状与发展趋势，济南：山东大学， 2001. 4 徐鸿钧，高航，磨削温度的测量技术，徐鸿钧，高航，沈阳：东北大学机械工程及自动化学院 . 5 田志勋，徐明信，崔云惠，隋金福 .热电现象与热电偶理论，金属热处理， 1994 年第 6 期 . 6 钱立宗，热电偶及应用 J，安庆师院学报 (自然科学版 )， 1995 年 8 月 . 7 袁希光，传感器技术手册 .国防工业出版社， 1986 年 12 月 . 8 王西彬，任敬心，磨削温度及热电偶测量的动态分析 J，中国机械工程， 1997 年第 8 卷第 6 期 . 9 崔亦飞，曹云乾，简易热电偶制作原理与标定 J，仪器仪表学报， 1994 年 5 月第 15 卷第 2 期 . 10 陈守仁主编，工程检测技术（下册），北京：中央电视大学出版社， 1984. 11 任敬心，华定安，磨削原理，西安：西北工业大学， 2000. 指导教师意见指导教师签名：年月日系意见系主任签名：年月日院意见教学院长签名：年月日 nts 湘潭大学兴湘学院毕业设计说明书题目：精密磨床设计工作台纵向进给设计专业：机械设计制作及其自动化学号： 2010962931 姓名：庹智指导教师：张高峰完成日期： 2014 年 5 月 14 日 nts 目录 1 绪论 3 1.1 课题研究背景及目的 3 1.2 国内外发展状况 4 1.3 毕业设计任务与论文组成 5 2 精密平面磨床总体设计 9 2.1 磨床简介 9 2.2 磨床技术规格 9 2.3 主要结构及说明 11 2.4 磨床总体传动设计 12 2.5 磨床总体布局设计 12 3 理论计算 14 3.1 功率计算 14 3.2 电动机选用 16 3.3 滚珠丝杆副选用与校核 16 3.4 锥齿轮尺寸计算 20 4 机构设计 22 4.1 传动部件设计 22 4.2 导轨设计 25 4.3 机构设计 26 5 机床设计方案的改进 28 结论 29 致谢 30 参考文献 31 附录 32 nts 精密磨床工作台设计摘要本文对所设计的磨床作了详尽的论述，分别从精密数控平面磨床的总体布局、横向进给、纵向进给和硬件电路设计等几个方面进行了阐述。绪论：介绍该课题研究背景和国内外发展状况，以及此次毕业设计的任务。数控平面磨床总体设计：简单介绍了此次设计的数控平面磨床，给出该数控平面磨床的技术规格和主要结构及说明，并说明了磨床的总体传动设计和总体布局设计。理论计算：包括机床功率的计算，电动机选用，滚珠丝杆副选用与校核以及锥齿轮尺寸计算。方案设计：详细说明了精密数控平面磨床的传动部件设计和导轨设计的要点和要求，并提出纵向进给机构和横向进给机构的设计方案。硬件电路设计：详细说明了硬件的选用和电路的连接。最后，针对本设计中不够完美的地方的改进想法，以及对本次毕业设计的总结和对我国超精密发展方向进行了展望。关键词：平面磨床，数控，纵向进给，横向进给 nts 1 Precise Numerical Control Plane Grinding Machine Author:Memg Dan Tutor:Deng Zhaohui Abstract This paper makes a thorough exposition of the designed grinding machine from the aspects of its overall design,horizontal and portrait give and hardware circuit design.The following is a brief introduction of the composition of this paper. INTRODUCTION: It introduces the background of this subject research ,the development in this field internal and international, and the assignment of this graduation project. THE OVERALL DESIGN OF THE NUMERICAL CONTROL PLANE GRINDING MACHINE: It gives a brief introduction to the design of the numerical control plane grinding machine, and provides its technical specification , main structure and explanation of the numerical control plane grinding machine , and show the design of the overall transmission of the grinding machine and the design of the overall arrangement. THE THEORETIC CALCULATION: It introduces the calculation of the power of lathe , the selection of the motor, the selection and check of the ball pole and the theoretic calculation of the size of the cone gear wheel. CONCEPTUAL DESIGN: It introduces the main points and requirements of the design of the drive parts, and puts forward the design of the horizontal and portrait give parts. THE DESIGN OF HARDWARE CIRCUIT: The election of the hardware and the connection of circuit are explained at length. In view of the flaws of the design, it puts forward some measures to make impovement. Besides, a conclusion of this graduation project and prospect of nts 2 the development of precise machine are given in this part. Keyword: plane grinding machine , numerical control, portrait give, horizontal give nts 3 第 1 章绪论 1.1 课题研究背景及目的 1.1.1 课题研究背景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。同时，随着社会进步，人们对加工精度的要求越来越高，对精密和超精密加工的需求也日益增多，精密加工广泛的应用于制造生产中，对机床精度的要求也进一步提高。磨削是一种重要的精密和超精密加工方法，因此磨削的应用也愈加广泛。磨削加工技术是先进制造技术中的重要领域，是现代机械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。精密、超精密加工技术市场是国家尖端技术集中的市场，它既是高代价、高投入的工艺技术，又是高增值、高回报的工艺技术，世界工业先进国家都把它放在国家技术和经济振兴的重要位置 1。当今，在光学和电子零件加工中，都力图提高精度和集成度，不仅是零件加工，而且对作为精密模具、机械零件、测试仪器零件最终加工工序的磨削加工也提出了超精密化的要求。此外，随着新材料的开发，陶瓷等作为结构零件材料在某些特殊场合已经得到了应用，这些新材料均属于难切削材料，其结果不仅提高了磨削的比重，而且还促进了磨床、磨削加工方式和工艺以及其它相关技术的发展。随着以工程陶瓷为主体的非金属材料逐渐成为工程技术重要材料，各国还开发了适应加工这类工程陶瓷的超精密平面磨床。陶瓷材料的特点是硬而脆，其硬度是碳钢的 1O至 20 倍，而断裂韧性仅为碳钢的几十分之一。陶瓷材科的性能对粗糙度、破损度、平面度等平面参数十分敏感。陶瓷材料的磨削机理与金属材料不同，主要有三个特点：砂轮损耗大，磨削比低 3 磨削力大，磨削效率低 3 由于磨削条件不同，会使加工零件的强度发生变化。根据以上这些特点，各国都致力开发了适合进行纳米磨削的超精密平面磨床，并且进行了脆性材料的可延性磨削技术的研究。随着社会的不断发展，高效是各个生产商不断追求的目标，数控技术得到推崇。 nts 4 当今，磨削加工技术的发展趋势是向着采用超硬磨料磨具，发展高速、高效、高精度磨削新工艺，装备 CNC 数控磨床的方向发展。 1.1.2 课题研究目的本次设计目的是设计一台精密数控平面磨床，精度等级为 1 m ，用砂轮周边磨削平面，也可以磨削台阶平面。能用于机械制造业及工具模具制造业，能加工各种难加工材料 (如陶瓷材料 )。 1.2 国内外发展状况超精密加工技术是以高精度为目标的技术，它具有单项技术的极限、常规技术的突破、新技术综合三个方面永无止境的追求的特点。实现超精密加工的主要条件应包括以下诸方面的高新技术：超精密加工机床与装、夹具；超精密刀具和磨料，刀具刃磨技术；超精密加工工艺；超精密加工环境控制（包括恒温、隔振、洁净控制等）；超精密加工的测控技术等。毫无疑问，超精密加工机床技术是最关键的技术，它直接代表了国家制造业的水平 1。大学和研究所保持着对超精密机床研究的持续热情，对高技术进行超前研究，并使得研究型超精密试验机床尽可能采用高技术作产业的先导，对超精密机床产业化和商品化起着推动作用。美国 LLNL 实验室开发了一系列超精密试验研究型机床， 1984 年研制成功的大型光学金刚石车床 LODTM 是至今为止精度最高的大型超精密机床 2。该机床可加工直径为 2.1m 质量 4.5t 的工件。采用高压液体静压导轨在 1.07m 1.12m 范围内直线度误差小于 0.025 m （在每个溜板上装有标准平尺，通过测量和修正来达到）。位移误差不超过0.013 m （用氦屏蔽光路的激光干涉仪来测量和反馈控制达到）。主轴溜板运动偏摆小于 0.001 (通过两路激光干涉仪测量 ,压电陶瓷修正来实现 ).激光测量系统有单独的花岗岩支架系统 ,不与机床联结 ,油喷淋冷却系统可将油温控制在 20 C 0.0025 C .采用摩擦驱动 ,推力可达 1360N，运动分辨率达 0.005 m 。在商品化实用超精密机床方面，世界上最负盛名的是英国的 Tayler/Hobson-Pneumo公司。该公司生产 Optoform,Microform 和 Nanoform 三个系列的超精密机床。典型产品nts 5 Nanoform250 车床采用空气静压主轴，其径向、轴向刚度分别为 88MN/m 和 62MN/m，径向和轴向精度 0.05 m ，采用液体静压捣鬼，水平和垂直线度分别为 0.2 /250mm 和0.5 /250mm，定位精度为 0.3 /250mm，数控系统采用 Nanopath，分辨率为 0.001 m 。测量系统采用光栅迟或激光干涉仪，分辨率分别为 8.6nm 和 1.25nm。加工型面精度达0.2 m ，表面粗糙度aR优于 0.01 m 。美国洛切斯特大学光学中心（ COM） 3开发了 POTICAM 系列的超精密光学加工机床； OPTICAM 超精机床系列设备包括： OPTICAM/SM 平面抛光机床， OPTICAM/AM非球面加工机床和 OPTICAM/PM 棱镜加工机床。 2000 年开始进行“保形光学制造技术”的研究，开发了 Nanotech 150AG 非球加工机床； Q22 磁流变加工机床等。英国的 Granfield 大学的精密工程研究所研究的 OAGM2500 六轴 CNC 超精密磨床 4、 Nanocenter250、 600 非球面光学零件车窗和大型超精密金刚石镜面磨床，是超精密机床研究的先锋。 1超精密磨削及磨粒加工工艺技术当前精密磨削是指被加工零件的加工精度达 10.1 m ，表面粗糙度aR为0.20.01 m 的加工技术。超精密磨削的加工精度小于 0.1 m ，表面粗糙度 mRa 025.0，磨床定位精度的分辨率和重复精度小于 0.01 m 。现在超精密磨削正从微米、亚微米（ 10.1 m ）的加工向纳米级 m32 1010 加工发展。用磨具进行磨削和用磨粒进行研磨和抛光是实现精密及超精密加工的主要途径。用于超精密镜面磨削的树脂结合剂金刚石砂轮的磨料平均粒径可小至 4 m ，使用 20nm 的超微细磨粒的磨片，所磨削加工的集成电路板的沟槽边沿没有崩角现象；用铸铁结合剂粒度为 #8000 的、金刚石砂轮精磨SiC 镜面，表面粗糙度可达aR25nm。日本还用激光在研磨过的人造金刚石上切割出大量等高性一致的微小切削刃，对硬脆材料进行精密加工，效果很好。对极细粒度的模具而言，砂轮锋锐性的保持是一个大问题。金属基微细超硬磨料砂轮在线电解修整（ ELID）技术，很好地解决了这一问题。用 60008000 目粒度的钢结合剂金刚石砂轮和 ELID 技术精磨 )4(100 inmm 硅片，去除率为 min/53 m ，平面度为 6/ 5。 nts 6 2超精密机床轴系的研究与发展气浮主轴的最大优点是回转精度高。由于气浮误差均化效应，通常主轴回转运动精度比主轴加工的圆度精度要高出 35 倍。主轴和电机采用一体化结构直接驱动。电动机与株洲的动平衡问题，电动机电磁振动消除、电动机热消除、主轴热伸长补偿以及新型气浮结构设计与制造等都是一直在研究改善的问题。为了提高主轴的径向和轴向刚度，采用半球型气浮主轴如德国 Kugler 公司 EK 系列气浮轴承。为了进一步提高回转精度和刚度，近年来很多人研究控制节流量反馈方法来实现运动的主动控制。最近，用电磁技术和气浮结合的控制方法也在研究之中。但电磁技术的缺点很多，如热效应严重等，还不能达到很高精度。日本学者 6研究了一种用永磁体加压电陶瓷微位移驱动和电容传感器位置测量的方法来改善气浮主轴的精度。主动控制增加了系统的复杂程度和降低了可靠性，目前尚不到使用的程度。但使用永磁体增加止推气垫的刚度的成功实例并不少见，这种气磁轴承和加开真空负压槽的真空吸附加强型气浮轴承相似。这种综合轴承在一定程度上可改善气浮轴承的动态特性，如增大阻尼。 3超精密驱动技术的新进展为了获得高的运动精度和运动分辨率，超精密导轨直线运动的驱动对伺服电动机的要求很高，既要求有平稳的超低速运动特性，又要又大的调速范围，好的电磁兼容性。美国 Parker Hannifin 公司的 DM 和 DR 系列直接驱动伺服执行器，输出力矩大，位置控制分辨率高达 1/640 000。主轴驱动电动机可以采用印刷板电动机，它的惯性小，发热量小。精密滚珠丝杆式超精机床目前采用的驱动方法，但丝杆的安装误差、伺杆本身的弯曲、滚珠的跳动及制造上的误差，螺母的预紧程度等都会给导轨运动精度带来影响。通常超精密传动机构应有特殊设计，例如丝杆螺母与气浮平台的联结器应保证轴向和滚转刚度高，而水平、垂直、俯仰和偏转四自由度为无约束的机构，电动机预丝杆的联结器也应采用纯扭矩无反转间隙的联轴器。气浮丝杆和磁浮丝杆可进一步减小滚珠丝杆的跳动误差和因摩擦和反向间隙引入控制系统的非线性环节。俄罗斯研制的气浮 /磁浮丝杆 78其电磁丝杆的传动主要指标如下：丝杆直径 62mm，螺距和螺纹齿高 4mm，丝扣宽度 1mm，间隙 =0.1mm，承载能力和静刚度分别为 700N 和 75MN/m 和气浮平台联合使用时驱动装置的分辨率为0.01 m 。 Fanuc 公司的超精密车、铣床 R0B0nano Ui 就采用了面节流式空气静压丝杆螺nts 7 母副。超精密加工的意义重大，我国超精密加工技术的发展要赶超世界先进水平，就应优先考虑适度、稳定高精度的战略。最求高精度从理论上是无穷尽的，但根据我国国情，选择适当的投入 /精度比，追求适度、稳定高精度，依靠自己的力量开发廉价化的超精加工技术。 1.3 毕业设计任务与论文组成 1.3.1 毕业设计任务 1设计一台精密数控平面磨床，用砂轮周边磨削平面，也可以磨削台阶平面。能用于机械制造业及工具模具制造行业，能加工各种难加工材料； 2确定磨床的总体方案 3工作台纵向进给机构的设计，伺服电机和滚珠丝杆副设计计算，绘制纵向进给机构的机械结构装配图；绘制相关零件图； 4工作台横向进给机构设计，绘制横向进给机构机械结构装配图； 5翻译指定的英文专业文献； 6撰写毕业设计论文（说明书）。 1.3.2 论文组成论文由以下几章组成 1绪论：介绍课题研究背景和国内外发展状况，以及此次毕业设计的任务。 2 精密平面磨床总体设计：简单介绍此次设计的精密平面磨床，给出所要设计的精密平面磨床的技术规格和主要结构及说明，并说明了磨床的总体传动设计和总体布局设计。 3理论计算：包括机床功率的计算，电动机选用，滚珠丝杆副选用与校核以及锥齿轮尺寸计算。 4方案设计：详细说明了精密数控平面磨床的传动部件设计和导轨设计的要点及要求，并提出纵向进给机构和横向进给机构的设计方案。 5机床改进：针对本设计中不够完美的地方的改进想法。 6结论：包括这次毕业设计的总结，和对精密数控平面磨床的发展方向进行了展望。 nts 8 7致谢 8参考文献 nts 9 第 2 章精密平面磨床总体设计 2.1 磨床简介本次设计是一台精密数控平面磨床，它除了可以磨削平面外，还可以磨削台阶平面，不仅适用于机械加工行业亦适用于模具行业。它采用机电一体化设计原理，通过采用 CBN砂轮，滚珠丝杆副，数控系统等措施保证加工精度。该精密数控平面磨床主要包括磨头及垂直进给系统、工作台纵向及横向驱动系统、床身及防护罩装置、冷却及润滑系统和数控系统五大部分。该机床的磨头为普通平面磨床磨头，垂直进给的高精度由丝杆副和数控系统来保证。该机床的横向驱动系统及纵向进给机构采用滚珠丝杆加交流伺服电机驱动，提高加工精度。纵向进给导轨镶装塑料，以降低摩擦系数，提高耐磨性和抗撕伤能力，并防止低速时出现爬行。该机床的冷却系统包括磨削液冷却、强制过滤等装置。为减少磨削液对砂轮制功功率的损耗，冷却压力为 2Mpa。机床的总体布局分为十字拖板型，拖板上下纵横导轨均为双 V 型滑动导轨，工件摩削平面的形成由工作台的纵向运动和拖板的横向运动而成，磨头仅做垂直上下运动。工作台纵向运动由伺服电机带动，拖板横向运动也有伺服电机驱动。通过一对减速齿轮传动，滚珠丝杆转动而使拖板横向往复运动，磨头垂直导轨为立柱前后导轨形式的贴型滑动导轨，磨头主轴系统为前后各为双联成堆高精度滚动轴承结构。主轴的旋转运动由伺服电机驱动，通过柔性连轴器使主轴运转，磨头的垂直运动是由伺服电机驱动蜗杆、涡轮传动与其向啮合的螺旋齿轮，转动与螺旋齿轮刚性连接的丝杆副的螺母而使与丝杆固定联结的磨头做垂直运动。本级床为高精密数控机床，几何精度、工作精度很高，性能可靠性稳定，垂直进给、横向进给、纵向进给具有数控系统，进给灵敏度、准确度高，磨削自动化程度高，当每次自动磨削循环结束，工作台始终停止在纵向运动的右端 2.2 磨床技术规格 1工作台面尺寸 200 630mm 2加工范围：最大磨削尺寸（宽长高） 200 630 380mm nts 10 最大工件载重量（包括电磁吸盘） 130KG 3工作台：最大纵向行程 750mm 最大横向行程 220mm T 型槽数和槽宽 4 14mm 4工作台纵向运动：进给速度 0.325m/min 手动进给手轮每转 180mm 5拖板横向运动：连续进给 0.21m/min 手动机给手轮每转 5mm 手轮每格 0.02mm 微进给手轮每大格 0.005mm 6磨头垂直运动：砂轮主轴中心线至工作台面之距 160480mm 砂轮转速 3000r/min 磨头垂直快速升降速度 400mm/min。磨头垂直自动进给量 0.0010.02mm 最小进给量 0.0001mm 手动进给旋钮每转（ 1/ 10/ 100） 0.01/0.1/1mm 旋钮刻度（ 1/ 10/ 100） 0.0001/0.001/0.01mm 快速进给 400mm/min 7砂轮尺寸：外径 200mm 宽度 25mm 孔 32mm 8占地空间：长 2405mm 宽 1593mm nts 11 高 1786mm 机床重量 2000kg 2.3 主要结构及说明 2.3.1 磨头磨头主轴的转动，由主轴电机通过柔性联轴器驱动具有前后支承均为成对高精密滚动向心推力球轴承而使砂轮转动。 2.3.2 垂直进给机构由伺服电机驱动蜗杆，传动与其相啮合的螺旋齿轮，转动与螺旋齿轮刚性联结的丝杆副的螺母，移动丝杆使与其固定联结的磨头体垂直运动。垂直运动具有数控系统基础，进给有自动与手动。 1自动快速运动按住点动式快速上升键，磨头上升，当释放时磨头停止上升，按住点动式快速下降键，磨头下降，当释放时，磨头停止下降，其运动速度为 400mm/min。点发进给运动点按点发进给键，每次进给量为 0.001/mm。自动进给运动在自动磨削时，分粗磨、精磨和无进给磨削，其进给量为0.00050.02 定量分级任意选择，且具有预置和粗磨、精磨和无进给磨削次数的自动转换，当无进给磨削次数结束，工作台固定的在右端停止，在磨削过程中有数字显示。 2手动手动进给由手动脉冲发生器控制器进给量，根据需要任意选择既定的定量分级的进给，其进给量为 0.00010.01/格。根据预先选择的进给量和转动、手动脉冲发生器就可获得所选择的进给量。调整用手动机构，在床身后面，在与伺服电机相联接得蜗杆轴上装有一直齿齿轮，转动相啮合的另一锥齿轮轴，通过蜗杆螺旋齿轮副和垂直丝杆副可获得磨头上下调整已动，在平时，锥齿轮对始终处于非啮合状态的拓开位置。 2.3.3 横向进给机构 nts 12 拖板（或工作台）横向进给运动可分为手摇进给、手动微动进给和自动进给。 1手摇进给时应将捏手松开，使斜齿轮与手轮空转，然后将手轮向前推，使齿型离合器相接合（此时拉杆以将齿轮副脱开）摇动手柄，经手轮、轴、联轴器，转动滚珠丝杆，使滚珠螺母移动，带动拖板做横向进给运动。 2手动微动进给基本上与手摇进给相同，此时应将捏手拧紧，使斜齿轮与手轮结合在一起，然后使齿型离合器接合，转动蜗杆上的捏手，经蜗杆、斜齿轮啮合传动轴，其余传动与上面相同，微动把手上的最小刻度值为 0.005 毫米。 3自动进给自动机给的动力为伺服电机，在它的输出轴上装有齿轮，经与它啮合的齿轮而传动轴（此时应将齿型离合器分开）经联轴器使滚珠丝杆转动，滚珠丝母是紧固在拖板上的，因此式拖板做横向自动进给，横向进给量：断续为 0.512 毫米 /次，连续为 0.21 米 /分。 2.3.4 纵向进给机构拖板（或工作台）纵向进给运动可分为手摇进给和自动进给。 1手摇进给时应将捏手松开，使斜齿轮与手轮空转，然后将手轮向前推，使圆柱齿轮和托板上的齿条相捏合（此时拉杆以将齿轮副脱开）摇动手柄，经手轮带动圆柱齿轮转动，圆柱齿轮和尺条捏合带动拖板做纵向进给运动。 2自动进给自动机给的动力为伺服电机，在它的输出轴上装有齿轮，经与它啮合的齿轮而使滚珠丝杆转动，滚珠丝母是紧固在拖板上的，因此式拖板做纵向自动进给，纵向进给量 0.325m/min。 2.4 磨床总体传动设计磨床总体传动图，见图 2.1。（详见 A33号图） 2.5 磨床总体布局设计磨床的总体布局图，见图 2.2。 (详见 A32号图 ) nts 13 图 2.1 精密数控平面磨床传动系统图图 2.2 精密数控平面磨床总体布 nts 14 第 3 章理论计算 3.1 功率计算如下图 3.1 所示：图 3.1 磨削力示意图 tF 切向磨削力 (N)； pa吃刀量 (mm)； sV砂轮线速度（ m/s）； wV工件纵向进给速度（ m/min）；由于本机床既要求能加工普通钢材，又要能加工硬脆陶瓷材料；所以计算切削功率时分为两种情况。（ 1）当磨削普通钢材时，平面磨削力的公式为： tF 28282 0.86 0.44 1.06p w sa v v9 （ 3.1）由公式（ 3.1）得： tF 28282 0.86 0.44 1.06p w sa v v 0 . 8 6 0 . 4 4 1 . 0 62 8 2 8 2 0 . 0 2 2 5 3 1 . 4 105N nts 15 其中 pa=0.02 为磨床加工的最大磨削量； wV 25 为磨床工作台最大进给速度；由经验公式 9可知：径向力nF=1000N 砂轮所受的的轴向力很小，在这里忽略不计。纵向进给机构所受的垂直力 1F 等于砂轮所受的径向力，由于实际中角很小，所以纵向机构所受的轴向力 2F 约等于砂轮的切向力。纵向进给机构轴向所受的合力为： 21 )( FmgFF 9 (3.2) 由公式（ 3.2）得： 21 )( FmgFF tn FmgF )(1 0 5)5 0 0101 0 0 0(1.0 N705 .加工时纵向最大进给速度 V=9.6m/min 纵向进给机构的切削功率为： kwVFp 11.060/6.9705 当磨削硬脆材料时，在同样的工作条件下，根据以往的经验，nF 1000N，nF/tF=20, tF=50N, 纵向进给机构轴向所受的合力为： 21 )( FmgFF 9 （ 3.3）由公式 (3.3)可得 NFmgFFmgFFtn65050)500101000(1.0)()( 21nts 16 纵向进给机构的切削功率为： kwvFp 10.060/6.96 5 0 3.2 电动机选用综合以上两种磨削方式，选取磨削功率tp 0.11kw。由于机床设计选择的数控系统是西门子 SINUMERIK802D 型，所以选择与选择与西门子数控系统相匹配的 IKF6 伺服电机。 3.3 滚珠丝杆副选用与校核 1工作寿命选择查表取 Th=15000h9 2等效负荷和等效转速等效负荷计算导轨摩擦力： fF=W9 （ 3.4）由公式（ 3.4）可得 fF=W =0.1 5000 =500N 轴向力： 1000N 切向力： 105N Fm=500+1000+100=1605N 等效转速计算伺服电机最高转速 maxn=3000r/min 丝杆转速 sn=30005230=2143r/min 丝杆导程 mmPh 66.112143100025 ，取 mmPh 12nts 17 丝杆转速快速移动 2143r/min 一般加工 800r/min 精密加工 400r/min 调整 50r/min 等效转速 m i n/52010025501004040010030800100 52143 rn m 3丝杆选择等效轴向动负荷查表得 8.0tf7.0af35.1wf1hf62.0kf3161060 mhkahtmmae nTffff fFC9 （ 3.5）由公式（ 3.5）得 3161060 mhkahtmmae nTffff fFC N96.6215105201 5 0 006062.017.08.035.11600 316 查表选择插管埋入式双螺母垫片预紧滚珠丝杆副，型号为 CMD3212-2.5，aC=25837N， NCoa 56808， NKc 951，螺母长度 L=151mm，余程为 45mm9 螺纹长度 mmLu 990991452151750 支承跨踞 mmL 11001 丝杆全长 mmL 1200 采用 F-F 式支承，丝杆一般不会受压缩力作用，可不校核压杆稳定性。丝杆弯曲振动临界转速： 22229910 ccr Ldfn 9 （ 3.6） nts 18 查表得 730.42 f mmDddw 38.2435.62.1322.102 mmmLc 976.05.9752 9901200452151750 由公式（ 3.6）得 m i n/2143m i n/5674976.0 024 3 8.0730.49910 22 rrn cr 预拉伸量：取温升为 C5.3 ；螺纹伸长量： 1tLLu 9 （ 3.7）由公式（ 3.7）得 1tLLu m11.3899.05.31011 6 丝杆全长伸长量： 1tLl 9 （ 3.8）由公式（ 3.8）得 1tLl m35.421.15.31011 6 取预拉伸量 mml 045.0 预拉伸力： LuAEtFl 9 （ 3.9）由公式（ 3.9）得 LuAEtFl nts 19 NN31 6 0 04 4 1 299.0101.20 2 4 3 8.041045 1126 4轴承选择采用成对 60 接触角推力球轴承为固定端，轴承型号 7304C。其尺寸参数为： d=20mm，D=52mm， Z=13，wD=7.144mm。技术参数为： C=29200N 0C=28000N 计算轴承动负荷 C： tahFffC （ 3.10）式中 hf 寿命系数 af 转速系数 3 10500hh Lf 9 （ 3.11）由公式（ 3.11）得 3 10500hh Lf 11.3500150003 3 3133mn nf 9 （ 3.12）由公式（ 3.12）得 nts 20 3 3133mn nf 55.052031333 把hf、af代入，由公式（ 3.10）得 tah FffC 441255.0 11.3 =24947N 28000N 满足强度要求 9 3.4 锥齿轮尺寸计算 10 分锥角 983.295230a r c ta n1 017.603052a r c ta n2 大端分度圆直径 ee mzd 11=30 3=90mm ee mzd 22=52 3=156mm 外锥距 11 sin2 ee dR =90/2sin19.983=90.046mm 齿宽系数 R =1/3 齿宽 b= ReR=(1/3) 90.046=30mm 大端齿顶高 ea mxh )1( 11 =1 3=3mm 2ah=3 大端齿根高 ef mxch )1( 1*1 =（ 1+0.2-0） 3=3.6 nts 21 ef mxch )1( 2*2 =（ 1+0.2-0） 3=3.6 全齿高 emch *2 =（ 2+0.2） 3=6.6 齿根角 290.2046.906.3a r c t a na r c t a n 11 eff Rh 290.2046.906.3a r c t a na r c t a n 22 eff Rh 齿顶角 290.211 fa 2 9 0.222 fa顶锥角 2 7 3.322 9 0.29 8 3.29111 aa 307.62290.2017.60222 aa根锥角 693.27290.2983.2911 ffi 307.62290.2017.60222 ff大端齿顶圆直径 1111 c o s2 aeae hdd90+2 3 cos29.983=95.197 2222 c o s2 aeae hdd 156+2 3 cos60.017=159.000 nts 22 第 4 章纵向进给机构设计 4.1 传动部件设计 4.1.1 进给传动系设计应满足的基本要求进给运动的传动质量直接关系到机床的加工性能，故对进给运动有如下要求： 1具有足够的静刚度和动刚度； 2具有良好的快速响应性，做低速进给运动或微量进给时不爬行，运动平稳，灵敏度高； 3抗震性好，不会因摩擦自振而引起传动件的抖动或齿轮传动的冲击噪音； 4具有足够宽的调速范围，保证实现所要求的进给量（进给范围、数列），以适应不同的加工材料，使用不同刀具，满足不同的零件加工要求，能传动较大的扭矩； 5进给系统的传动精度和定位精度要高； 6结构简单，加工和装配工艺性好。调整维修方便，操纵轻便灵活。 11 7消除传动间隙，进给系统的传动间隙（多指反向间隙）存在于各传动副和各联结结构中，直接影响机床的加工精度。为尽量消除其影响，应采用消隙传动件和消隙联系结构； 8速度稳定性要好，进给部件在低速运动时，不产生“爬行”，高速运动或负载变化时不发生振动。 12 4.1.2 传动部件设计 1齿传动间隙的消除传动副为齿轮传动时，要消除其传动间隙。齿轮传动间隙的消除有刚性调整法和柔性调整法两类方法。刚性调整法时调整后的齿侧间隙不能自动补偿，如偏心轴套调整法、变齿厚调整法、斜齿轮轴向垫片调整法等。特点是结构简单，传动刚度较高。但要求严格控制齿轮的齿厚及齿距公差，否则将影响运动的灵活性。柔性调整法是指调整后的齿侧间隙可以自动进行补偿，结构比较复杂，传动刚度低些，会影响传动的平稳性。主要有双片直齿轮错齿调整法，薄片斜齿轮轴向压簧调整法，双齿轮弹簧调整法等。 nts 23 纵向进给机构中采用的是锥齿轮对降速传动，由于纵向运动精度要求不高，并且受到的轴向力较大，为了使得运动稳定、结构简单，所以采用传动刚度高的刚性调整法轮轴箱垫片调整法消除锥齿轮间隙。由于横向进给运动精度直接影响加工精度，故精度要求较高，必须消除传动间隙。横向进给机构采用的是一对直齿轮降速，所以才用柔性调整法（双片直齿轮错齿调整法）消除齿侧间隙。 2滚珠丝杆螺母副及其支承滚珠丝杆螺母副是直线运动与回转运动能相互转换的新型传动装置。其具有螺旋槽的丝杆与螺母之间装有中间传动元件滚珠。滚珠丝杆螺母机构由丝杆、螺母、滚珠和反向器等四部分组成。当丝杆转动时，带动滚珠沿螺纹滚道滚动，为防止滚珠从滚道端面掉出，在螺母的螺旋槽两端设有滚珠回程引导装置构成滚珠的循环反向通道，从而形成滚珠流动的闭合通路。滚珠丝杆副与滑动丝杆副或其他直线运动相比，有下列特点：摩擦损失小，传动效率高。一般滚珠丝杆副的传动效率达 92% 96%，滑动丝杆副的传动效率仅为 20% 40%。丝杆螺母之间预紧后，可以完全消除间隙，提高传动刚度。摩擦阻力小，几乎与运动速度无关，动静摩擦力之差极小，能保证运动平稳。磨损小，寿命长，精度保持性好。工作寿命长。滚珠丝杆螺母副摩擦表面为高硬度（ HRC58 62）、高精度，具有较长的工作寿命和精度保持性。寿命约为滑动丝杆副的 4 10 倍以上。定位精度和重复定位精度高。由于滚珠丝杆副摩擦小、温升少、无爬行、无间隙，通过预紧进行预拉伸的补偿热膨胀。因此可达到较高的定位精度和重复定位精度。同步性好。用几套相同的滚珠丝杆副同时传动几个相同的运动部件，可得到较好的同步运动。可靠性高。润滑密封装置机构简单，维修方便。不能自锁，有可逆性，即能将螺旋运动转换为直线运动，或将直线运动转换为螺旋运动。因此丝杆立式使用时，应增加制动装置。经济性差成本高。由于结构工艺复杂，故制造成本较高。 nts 24 滚珠丝杆副轴承选用及定位方式纵向进给机构中的滚珠丝杆承受的轴向载荷和径向载荷均较大，因此对丝杆轴承的轴向和径向的精度和刚度要求都较高。由于该磨床为小型数控机床，故采用角接触推力球轴承。横向进给机构中的滚珠丝杆主要承受径向力，因此采用推力轴承和滚子轴承的配合。纵向进给机构和横向进给机构中的滚珠丝杆长度均较长，同时转速也较高，因此滚珠丝杆的支承方式采用两端固定法。滚珠丝杆螺母副间隙消除和预紧滚珠丝杆在轴向载荷作用下，滚珠和螺纹滚道接触区会产生接触变形，接触刚度与接触表面预紧力成正比。如果滚珠丝杆螺母副间存在间隙，接触刚度较小；当滚珠丝杆反向旋转时，螺母不会立即反向，存在死区，影响丝杆的传动精度。因此，同齿轮的传动副一样，滚珠丝杆螺母副必须消除间隙，并施加预紧力，以保证丝杆、滚珠和螺母之间没有间隙，提高螺母丝杆副的接触刚度 10。本设计中采用齿差式双螺母结构，可通过调整两个螺母之间的轴向位置，使两螺母的滚珠在承受工作载荷前，分别与丝杆的两个不同的侧面接触，产生一定的预紧力，以达到提高轴向刚度的目的。齿差式调整法：作用螺母法兰外圆上制有外齿轮，齿数常相差 1。这两个外齿轮又与固定在螺母体两侧的两个齿数相同的内齿圈相啮合，调整方法是两个螺母相对其啮合的内齿圈同向都转一个齿。 4.2 导轨设计 4.2.1 导轨应满足的要求机床导轨是用来引导机床上运动不见的运动方向，使刀架、溜板和工作台等沿一定的轨迹准确的相对运动，并使机床部件得到准确定位。故导轨是机床的关键部件之一

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