数控专用磨床头架及尾架设计答辩PPT

数控专用磨床头架与尾架设计 专业 机械设计制造及其自动化学号 04480617姓名 郑麟指导教师 姚蓉芳 前期准备充分了解毕业设计的目的 任务 步骤和要求 对产品零件进行工艺性分析头架与尾架部件设计筛选方案 多个方案的比较 选取最优的 进行总体结构设计 进行必要的工艺计算绘制总装图和零件图总装 零件图绘制 要求清晰标准编写设计说明书系统的将设计思路转换为说明书 设计过程主要分为四个阶段 本次毕业设计的课题是数控专用磨床头架与尾架的设计 所设计的是一台数控专用水晶外圆磨床 专门用来磨削圆柱形水晶零件的 最大磨削直径 20mm 磨削长度180mm 我所设计内容分为两个部分 1头架部分设计 2尾架部分设计 头架 是磨床上用来带动工件旋转的关键部件 主要用来保证工件的回转精度 由传动部分与主轴轴承部分组成 尾架则是辅助头架顶杆一起完成对工件的支承 定心 夹持及带动回转等作用 主要部件有顶尖和尾架套筒 数控专用磨床头架与尾架设计 头架部分是由电动机 带轮 头架主轴和主轴轴承等零部件组成 其运动简图如图所示 其中1为电动机 2头架主轴 3主轴轴承 4主轴带轮 其工作原理是 电动机带动皮带轮旋转 通过O形三角带带动主轴带轮旋转 从而带动头架主轴与平顶杆完成旋转运动 头架部分设计 1电动机 2头架主轴 4主轴带轮 3主轴轴承 头架设计要点 设计头架时主要应考虑下列几个方面的问题 主轴与轴承 轴向窜动与轴向止推 润滑与密封 振动与平衡 发热与冷却等 从表面上看 问题似乎很多 又各不相同 实际上它们之间是有内在联系的 整体设计过程 就是如何使这些问题在整个头架上得到比较合理的解决 主轴与轴承是头架的关键部分 因此对头架设计提出的基本要求主要也是针对主轴与轴承部分的 头架设计应满足下列四点基本要求 1 主轴旋转精度高且稳定 2 主轴轴承系统刚性好 3 振动小 发热低 不漏油 4 制造装配简单 调整维修方便 头架部分设计 头架部分设计 提高主轴旋转精度的措施 选择合适的主轴轴承 由于头架主轴转速并非很高 且不需要经常变速 故目前绝大部分使用滚动轴承 这里我采用了一对角接触球轴承 和一对深沟球轴承 两端定位 且可调整间隙 因为角接触球轴承既能承受径向力又能承受轴向力以及通过轴向移动内外圈来调整间隙实现预紧外 还能达到较高的转速 此外 在安装时采用了面对面的排列方式 这样轴承的接触角线向里收敛 减小了支撑宽度 较稳定 轴承内圈不会滑出 主轴结构较简单 减小振动措施 主轴轴承系统的振动 一般分强迫振动和自激振动两种 强迫振动是外界干扰力引起的 因此他的振动频率和外界干扰里的频率相等 或是其倍数 自激振动是运转或磨削过程中本身所引起并维持的振动 头架上的旋转零件如果不平衡 则在回转时 更容易引起振动 因此需要注意回转零件的平衡 对于头架电动机 在装配前必须先进行动平衡 装配时在电动机底座下垫一层橡皮或者硬木 可起吸振和防振作用 为了减小振动 我还在机构中加入了皮带轮卸荷机构 虽然结构上比较复杂 但这样减少了主轴变形和轴承受力 头架部分设计 尾架是配合头架对工件起支承 定心作用的另一个主要部件 其中心高度 顶尖位置及与工作台结合面的结构形式均与头架相同 尾架设计的要求 1 体积小 重量轻 使尾架在工作台上移动轻便 2 尾架的刚性要好 这里的刚性是指出顶尖和套筒的接触 套筒和体壳的接触以及套筒的伸出长度和支承长度外 还包括体壳的刚性要好 3 弹簧的设计和选择要正确 弹簧力太小 会使工件顶不牢 不但影响磨削精度 甚至会产生事故 弹簧力太大 又会使小工件或者细长轴变形 4 结构简单 使用方便 加工和装配的工艺性要好 尾架部分设计 尾架套筒结构形式比较 轴向固定套筒这种尾架套筒在顶尖顶牢工件后没有伸缩余地 一般用于加工精度要求较低 支承重量较大的机床上 如车床尾架 使用时只要转动手轮 丝杆直接推动套筒顶紧工件 它的结构简单 支承重量大 但在加工时 由于切削力大 再加上套筒与体壳之间的配合间隙 往往使顶尖因振动而引起松动 因此这类尾架一般都备有套筒锁紧装置 尾架部分设计 轴向自位套筒是一般中小型外圆磨床大都采用的结构 数控专用磨床的尾架套筒也是采用这样的结构形式 它由压缩弹簧的推力顶紧工件 这样当工件热伸长时 顶尖可自动后退 而工件冷却时 顶尖又借弹簧的作用向前移动 使顶尖始终以一定的力顶住工件 即套筒有一定的自位作用 但这种套筒的支承重量较小 且套筒的移动量也较小 特别是在设计时 必须使弹簧的推力大于磨削时工件可能产生的最大轴向力 以免发生事故 尾架部分设计 尾架结构中我采用了一对角接触球轴承 两端定位 且可调整间隙 因为角接触球轴承既能承受径向力又能承受轴向力以及通过轴向移动内外圈来调整间隙实现预紧外 还能达到较高的转速 此外 在安装时采用了面对面的排列方式 这样轴承的接触角线向里收敛 减小了支撑宽度