文档包括:
说明书一份，29页，13000字左右。
开题报告一份。
中期报告一份。
外文翻译一份。
图纸共11张，如下所示
A0-数控铲磨床纵向进给系统装配图.dwg
A1-支撑架.dwg
A1-电机座.dwg
A2-丝杠.dwg
A2-轴承座.dwg
A2-连接体.dwg
A3-轴承端盖.dwg
A4-挡块.dwg
A4-端盖1.dwg
A4-端盖2.dwg
A4-轴承端盖.dwg
数控铲磨床纵向进给系统的设计
摘 要
铲磨床是滚刀、成型铣刀等复杂刀具的精加工机床。由于传统铲磨床加工精度下降、生产效率低，工人劳动强度大，本设计对传统铲磨床的纵向进给机构进行数控化改造来改善其上述不足之处。
通过对目前工厂中传统的铲磨床进行研究，参考数控机床的相关文献，了解铲磨床纵向进给部分的工作原理，并深入分析铲磨床在加工的过程中各个零部件的受力情况，按寿命计算选择了丝杠的尺寸规格，并校核了额定动载荷、传动效率、刚度，最终选择了汉江机床厂生产的滚珠丝杠。通过对主轴受力的分析选择了用推力球轴承承受轴向力，用深沟球轴承承受径向力的形式。导轨的选取参考了汉江机床厂生产的滚动导轨，对导轨的寿命以及额定载荷进行了校核，均能满足要求。电机根据滚珠丝杠的导程计算出的最高转速，和传动过程中的最大转矩选取了富士公司的伺服电机并对转动惯量进行了校核。由于采用了闭环系统，在查阅了光栅尺的相关参数后，选择FAGOR公司的光栅尺能使在规定的行程内定位分辨率达到要求。
通过上述设计实现了铲磨床纵向进给系统的数控化改造，满足了加工精度的要求，具有加工稳定可靠，效率高等优点。
关键词: 数控铲磨床;纵向进给系统;精加工;闭环系统
Design of Longitudinal Feed System of CNC Relief
Grinding Machine
Abstract
CNC relief grinding machine is a complex tool finishing machine for hobbing cutter, formed mill cutter. Because traditional relief grinding machine’s accuracy and production efficiency is low, the workers labor intensity is too big .The purpose of the numerical control reformation for the longitudinal feed system of traditional relief grinding machine is to improve the performance.
After the traditional relief grinding machine had been researched in the factory at present, and reference related literature of CNC machine tools, The longitudinal feed part of relief grinding machine of working principle, and in-depth analysis of relief grinding machine in the process of machining force situation of every parts and components.
According to the life of screw，chosed the size of screw. And checked the dynamic load rating, transmission efficiency, stiffness. Ultimately chose the ball screw produced by Hanjiang Machine Tool Factory . Through the analysis of the force acting on the spindle. A thrust ball bearing under axial force had been chosed, and a deep groove ball bearings bear radial force. With reference to the rolling guide produced by Hanjiang Machine Tool Factory, and calculating the life of rail and rated load, All parameters of guide can satisfied the requirements. According to the highest speed of the motor which is calculated according to the lead of ball screw and maximum torque of transmission process, The servo motor Fuji Corp had been chosed. And the moment of inertia is checked. Due to the adoption of the closed-loop system, the related parameters of grating ruler lookup, The grating ruler produced by FAGOR company had been chosed, which can satisfied that Positioning resolution meet the requirements stipulated in the distance.
Through the design , Implementation of the NC transformation of relief grinding machine longitudinal feed system, It meet’s the requirement of processing precision , and the processing is stable and reliable, high efficiency.
Key words:CNC relief grinding machine; Longitudinal feed system; Finish machining;Closed loop system
目 录
1 绪论 1
1.1概述 1
1.2数控机床的优点 2
1.3数控机床的组成 3
2 总体方案设计 7
2.1机床的运动关系 7
2.2传动方案的设计 7
2.2.1丝杠的选型及支撑方式的设计 7
2.2.2检系统的选取 8
2.2.3导轨的选定 8
2.2.4丝杠和电机连接零件的选取 9
2.2.5轴承类型的选取 9
3 进给伺服系统机械部分计算与校核 10
3.1 滚珠丝杠螺母副的计算和选型 10
3.1.1额定动载荷 10
3.1.2传动效率校核 12
3.2轴承的计算和选型 12
3.2.1推力球轴承的选型 12
3.2.2深沟球轴承的选型 13
3.3丝杠的刚度和稳定性校核 14
3.3.1 丝杠的刚度校核 14
3.3.2稳定性校核 15
3.4导轨的计算和选型 15
3.4.1滚动直线导轨副行程长度的寿命 15
3.5 伺服电机的计算和选型 16
3.5.1电机转速的选取 17
3.5.2电机转矩的计算 17
3.5.3转动惯量的校核 18
3.6 编码器的选型 18
4 进给系统机械部分结构设计 19
4.1进给伺服系统装配图的设计 19
4.2安装过程中应注意的问题 19
5 总结 21
参考文献 22
致 谢 23
毕业设计（论文）知识产权声明 24
毕业设计（论文）独创性声明 25
1.毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）
1.1研究背景和意义
铲磨床是滚刀、成型铣刀等复杂刀具的精加工机床，滚刀的铲磨是由工件主轴回转运动，砂轮纵向移动，砂轮横向进给运动，砂轮的回转运动这四部分所形成的空间运动合成获得的。工件的回转和砂轮的纵向移动构成螺旋运动，砂轮的横向进给和砂轮的回转构成铲背运动，两种运动合成完成滚刀的铲磨加工。纵向进给系统是实现螺旋运动的重要部分，也是保证产品达到高的加工精度和稳定的加工质量的关键部件。
目前，我国大多数企业的生产形式还是以传统机床生产加工为主，而且大部分的机床都是工作在十年以上，用这些机床加工出来的零件普遍存在质量较差，生产的品种较少，生产花费的成本较高，生产的效率较低，产品的供货期较长。拥有这样机床的企业，在国外和国内的市场上的竞争力都非常的弱，直接影响了企业的竞争和长远的发展。
数控机床的出现，实现了对加工过程的高效能自动或半自动控制，与普通机床相比，加工精度高，加工稳定可靠，生产率高，劳动条件好，有利于管理现代化，因而受到生产企业的更多重视，是制造业现代化的必然趋势 。
旧机床由于长期的使用，机械部件有或多或少的磨损，电器部件随之老化，导致一些机床的故障率在上升，同时由于国内外机电产品的不断更新，世界上的一些知名数控系统公司大部分三到五年就更新一次数控系统，所以当某一数控系统在服役了五到七年后，如果数控系统出现了问题，即使想修理也找不到相关的零部件，给整个设备的维护和修理带来了相当的麻烦，甚至造成整台机床的停产。对机床的整个机械部件来说，大部分机械部件都很完好，即使有的机械部件受到了部分的磨损和损伤，只要对其机械部件进行更换还是可以继续使用多年，甚至对一些从国外进口进来的机床，整个机床的机械部件的精度还能够保证，如果将这些机床进行淘汰，必定造成经济上很大的浪费。通过数控化改造能用更少的资金提高和增强机床的功能和档次，一般来说，改造一台数控机床相对于买一台新的数控机床可以极大地节省费用，就是将整台的机床进行彻底的改造，所需要的资金也相对较少，而且无论从投资上来说还是从风险上来说都是降低了很多。
2.本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施
2.1驱动装置的选取，数控机床加工过程中要求工作台能够实现往复运动，并且能够精确控制整个过程的速度，伺服驱动装置是带有力或力矩或速度或位置反馈并可自动调节的驱动装置，它比一般无伺服驱动的装置性能要好的多，要求定位分辨率为1um，由于步进电机一般只用于开环系统，开环系统的精度远不如闭环系统高。步进电机驱动装置的速度也远不如直流伺服驱动或交流伺服驱动高，而且功率越大速度越低。伺服电机主要靠脉冲来定位，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样和伺服电机接收的脉冲形成了呼应，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。因此初步选用伺服电机。伺服电机定位精度高，定位误差小，快速响应，无超调，抗干扰能力强。
2.2在驱动中，常采用减速齿轮以作匹配。采用减速齿轮后当速度过高时不仅能够实现减速而且能够增大电机折算到工作台上的扭矩。
2.3传动装置的选取，将电机的旋转运动转换为直线运动，此部分的设计可选用蜗轮蜗杆或滚珠丝杠传动均能实现要求，由于涡轮蜗杆啮合轮齿间的相对滑动速度较大，摩擦磨损大，传动效率低易出现发热现象，常用较贵的减摩耐磨材料来制造涡轮，故成本较高 。而滚动磨损比滑动磨损小得多，且滚动摩擦的启动摩擦阻力很小，滚珠丝杠副的摩擦损失小，因而工作时本身温度变化很小，丝杠尺寸稳定。滚动摩擦几乎与速度无关，这样就可以保证运动的平稳性，即使在低速时仍能获得均匀的速度 ，保证了较高的精度。经过比较分析，此部分选用滚珠丝杠副。
2.4磨头座部分用来加紧和支撑电主轴，在磨削状态下，支撑电主轴的磨头座刚性对高速旋转的砂轮运转平稳影响很大，直接关系到加工工件的最终加工精度。
总体方案如图1所示，伺服电机通过减速齿轮为工作台提供进给时的动力，并通过滚珠丝杠副将旋转运动转变为直线运动。
图1 纵向进给系统总体结构图
3.本课题研究的重点及难点，前期已开展工作
此课题主要难点是数控机床零件图与装配图的绘制。重点是电机的和滚珠丝杠的选取以及减速器的设计。前期先进行专业知识的学习，查阅相关资料，分析机床加工对象和加工要求，初步提出系统总体设计方案，阅读此方面的论文，复习数控技术、电气伺服驱动、机电一体化系统设计、机械设计基础等课程中的相关知识，并阅读与此相关的书刊。
4.完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）
1－3周：查阅相关资料并分析机床加工对象和加工要求，初步提出系统总体设计方案，并撰写开题报告；
4－6周：分析给定参数，提出各部分的设计方案，计算并选择伺服电机、滚珠丝杠副、导轨副、轴承等零部件；
7－9周：设计数控机床纵向进给系统的机械零件图；
10－12周：设计数控机床纵向进给系统的机械装配图；
13-14周：整理前期资料并撰写毕业论文；
15周：提交论文并答辩；
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