切削刀具自动刃磨机设计[机械毕业论文 答辩通过]

需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载摘要车削加工是金属切削加工中最重要的工序之一，在机械制造业中占重要地位。车刀刀刃的质量对加工工件的质量有着很大的影响。然而手工刃磨车刀的难度很大，需要专门的知识和多年的经验。为此设计了车刀刃磨机。本刀具刃磨机由两大部分组成，分别是磨刀头装置和刀具固定架装置。磨刀头装置可以上下左右移动，还可以调节磨刀头的角度。刀具固定架装置可以调节刀具的安装角度，整个刀具还可以实现微动进给。通过上述分析，设计出一台结构简单，操作方便，价格低廉的小型车刀刃磨机。关键词刀具固定架；磨刀头装置；刃磨；需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载ABSTRACTTURNINGPROCESSINGISONEOFTHEMOSTIMPORTANTPROCESSESINMETALCUTTING,OCCUPYTHEIMPORTANTPOSITIONINTHEMACHINERYMANUFACTURINGINDUSTRYHAVEAGREATINFLUENCEONTHEQUALITYOFTOOLBLADEMACHININGHOWEVER,HANDGRINDINGTOOLISVERYDIFFICULT,NEEDTHESPECIALKNOWLEDGEANDEXPERIENCETHISDESIGNOFCUTTINGMACHINETHETOOLGRINDINGMACHINEISCOMPOSEDOFTWOPARTS,RESPECTIVELYISTHEKNIFEHEADDEVICEANDTOOLHOLDERDEVICEGRINDINGHEADDEVICECANMOVEAROUNDFROMTOPTOBOTTOM,ALSOCANADJUSTTHEKNIFEHEADANGLETHEINSTALLATIONANGLEOFTHECUTTERHOLDERDEVICECANADJUSTTHETOOL,THETOOLALSOCANREALIZEMICROFEEDINGTHROUGHTHEABOVEANALYSIS,DESIGNAPLATFORMHASTHEADVANTAGESOFSIMPLESTRUCTURE,CONVENIENTOPERATION,SMALLCARSCHEAPKNIFEMILLKEYWORDSTOOLHOLDERGRINDINGHEADGRINDINGDEVICE需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载目录1绪论111课题研究的意义112刃磨技术的发展阶段113刀具刃磨国内外的发展2131国外的发展2132国内的发展314课题研究的主要内容42车刀的基本参数和刃磨工艺521车刀概述5211车刀分类及用途5212车刀的结构组成和角度关系522车刀刃磨工艺7221选取砂轮7222刃磨步骤73小型车刀刃磨机的设计方案1031砂轮驱动形式的选取1032进给传动装置的选取10321齿轮齿条机构10322丝杠螺母机构1033导轨的选取11331导向原理11332机床导轨类型与应用1234总体的设计134刃磨机整体设计计算1441主要技术参数的确定1442电机的选取1443砂轮电机进给丝杠的计算1444丝杠的校核16441临界压缩负荷16442临界转速17443丝杠拉压振动与扭转振动的固有频率18444丝杠扭转刚度19需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载45丝杠进给传动系统变形计算20451丝杠精度计算205底座机架的设计2251机架结构类型22511按机架外形分类22512按机架的制造方法和材料分类2252机架结构的选择2253机架设计计算的准则和要求23531机架设计的准则23532机架设计的一般要求2354机架的确认246砂轮的设计2561砂轮的选择2562砂轮的平衡方法2663砂轮的修整26总结28致谢29参考文献30需要CAD图纸，咨询Q414951605或130413976311绪论11课题研究的意义在机械加工过程中，金属的切削及各种零件的加工对刀具的要求都越来越高。刀具质量的好坏直接影响到加工对象的表面质量、精度及加工效率。采用先进的刀具磨刀器和有效经济的工艺方法，刃磨出高效率、高精度、高可靠性的刀具，是切削加工技术水平提高的一个重要保证。刀具成本在综合加工成本中占有重要的位置，如何利用刀具的寿命，缩减和提高磨刀的时间和效率，刃磨出符合实际要求的各种刀具，降低刀具成本，以提高工作效率，是企业需要重点研究的重要问题。随着科技的发展，对制造精度的要求也越来越高，因此刀具刃磨的精度要求也越来越高，在砂轮机上手工刃磨刀具，虽然简便易行，但刃磨的质量要取决于操作者的技术水平，而且手工磨修刀具的难度很大，需要专门的知识和多年的经验。本设计设计了一个小型车刀刃磨机，可轻易的磨出各种角度。磨刀最重要的是要磨好刀尖，工件已加工表面的光洁度几乎完全决定于刀尖的刃磨质量，本磨刀机可把刀尖磨出标准的圆弧形状，从而保证了加工工件的光洁度。这是手工刃磨难以做到的。12刃磨技术的发展阶段高质量、高耐用度刀具的生产要求，高效的、高精度的刀具修模要求，促使刀具刃磨机床的多功能结构由简单到复杂，自动化程度由低到高不断发展。刀具刃磨机床的发展经历了如下三个阶段磨刀机手动工具磨床数控工具磨床1磨刀机磨刀机是最早开发的，结构最简单最小型的手动刀具刃磨机床。其典型机型主要由机体，驱动电机，砂轮，轴向可微调主轴，砂轮整形器，悬装式分度头，照明等组成。磨刀机制造精度不高，而且在刀具刃磨过程中全部靠手动操作。一般没有精密度定为装夹机构和检测装置。2手动工具磨床手动工具磨床制造精度比磨刀机高，功能结构也相比磨刀机复杂。一般均有五个需要CAD图纸，咨询Q414951605由度以上，移动均采用手摇滑台机构，旋转均采用带刻度的回转台。大多数采用模块化设计，针对不同刃磨对象选择相应的装夹刃磨附件，依靠相应的机械结构来实现刃磨功能。3数控工具磨床数控工具磨床是精度效率高、制造修磨范围广的刀具刃磨机床。数控工具磨床与手动工具磨床最大区别是抛弃了手动工具磨床的手摇滑台以及特制的复杂工艺装备附件，机械结构大为简化。手动工具磨床上的特殊机构和通过人为操作所实现的刀具刃磨形式，在数控工具磨床上则通过数控系统控制联动轴之间的柔性协调运动来轻松实现。13刀具刃磨国内外的发展131国外的发展对于车刀以及其他复杂形状刀具的刃磨技术和控制研究方面，国内外已有许多专家。做了不少的研究，也开发出了一些的刀具刃磨设备。在国外，对立车刀及其他复杂刀具磨削工艺和数控工具磨床的研究开发早，己经发展到了很高的水平。对于车刀刀刃的磨削90以上是在数控工具磨上进行的，基本上实现了一次装件自动完成刀刃的全部磨削。有的数控工具磨还实现了自动上工件被磨刀具、自动磨削、自动修整砂轮、自动补偿、自动工件的全过程自动化。数控工具磨床的发展经历了从低档到高档的过程，由三轴数控发展到了六轴、八轴数控，并且己开发出十轴以上的多轴数控，多轴联动的数控工具磨床，还开发出不经铣制，直接磨出容屑槽和刀刃的整体、强力磨削的数控工具磨床。德国WALTER公司的五轴HELITRONICPOWERPRODUCTIONCNC工具磨床，可用于制造各种金属切削刀具。机床配有测量定位系统，将测头固定安装在磨头上，用于实现刀具定位，可缩短磨削周期。该机床采用WALTER公司自己开发的专用数控系统HMC500及其软件。除了能提供各种通用刀具磨削软件外，它还开发了一种新的“灵活编程”软件，通过该软件可以把刀具磨床变成能够设计刀具的磨床。瑞士SCHNEEBERGER公司的五轴五联动GEMINCNC工具磨床，主要用于生产和修磨各种不同形状的小尺寸刀具，能自动测量，自动上下料，实现了无人操作。机床配有自动测量系统，方便刀具的安装及磨削，它采用一个固定安装的三维测头，既需要CAD图纸，咨询Q414951605用于测定刀具毛坯几何形状，在刀具重磨前测量又可用来保证刀具磨削质量。还有，美国的HUFFMAN公司的HS87R型数控工具磨床，瑞士STRAUSAK公司的57W/CNC4G四轴数控磨床，日本牧野公司的NX40型十轴数控工具磨床等都是性能优越的数控机床。132国内的发展国内在数控工具磨床的研究方面开发起步较晚，可以说是从80年代中后期才开始的，其研究、开发还处于样机或单台极少量试生产阶段。国内有几家研制的数控工具磨床，其CNC系统都是从国外引进，使机床售价大大的提高，从而影响这些数控工具磨床的推广和应用。在数控系统方面，北京航空航天大学在80年代就开展了数控刀具刃磨机的研制工作，己开发了几种型号的数控刀具刃磨机。在已有的研究成果上，还开发了一套性能优越的数控刀具刃磨机数控系统。该大学在国家“八五”和“863”计划中承担了高性能开放式数控系统的开发任务。开发出了的基于WINDOWS操作系统的开放式数控系统CH2010,在车床、铣床、加工中心、凸轮磨床等多种机床上获得成功应用。“华中2000型工具磨床专用数控系统”是在国家“八五”重点攻关项目“数控万能工具磨床产品开发”科研成果的基础上，成功开发出的用于各种回转刀具磨削加工的集成化CNC系统。在数控磨床方面，武汉机床厂研制的MH6030型刀具磨削中心，该机床采用8050M数控系统，实现六轴主联动控制。该机床适用于加工复杂工具、复杂刀具如模具铣刀等，还适用于磨削加工复杂的中小型零件。咸阳机床厂MK6025/3三轴联动数控万能工具磨床是最近研制成功的新一代工具磨床，该机床采用了华工I型数控系统，配有华中理工大学各种刀具加工软件，该软件还可以针对用户自己的要求进行自行编程并设计所需软件。该机床能自动完成各类普通及复杂刀具的刃磨或重磨，解决了普通工具磨床需要附件才能完成的复杂刃磨问题配备测量系统，在数控系统测量软件支持下，将被磨刀具的有关几何参数如螺旋角或导程及安装位置如始点位置等参数自动输入计算机系统，自检测系统可以自动判断加工刀具的起始点，自动生成加工程序并实现整个加工过程的自动磨削。还有营口冠华机床厂的M6025K万能工具磨床和武汉机床附件厂的GW1万能磨刀机，均为普通型工具刃磨机床。国内各大中型机械厂，对车刀类的刃磨，主要由工人在万能工具磨床上进行手工需要CAD图纸，咨询Q414951605磨。工人劳动强度大，刃磨效率和精度低。刀具重磨时，刀具的刃形受到磨损或严重的破坏，使得手工刃磨时不容易控制，没法保证刀具的重磨质量。在车刀刃磨技术及控制技术研究方面，国内起步较晚，而且相关设备和数控系统主要依靠进口和与国外企业合作开发，因而，多数局限于一些复杂刃形如球头车刀等的制造和建模，或者直接依赖进口特定的大型数控加工机床。国外对刀具刃磨的研究虽然起步较早，但所开发的设备主要是三轴、多轴联动的大型数控工具磨床或磨削加工中心。对于通用型的车刀刃磨，进口该设备成本过高，不合乎国情。14课题研究的主要内容1查阅相关书籍资料，了解关于刀具刃磨机床的基本原理，确认设计总体方案。2方案确认后，对整个刃磨机进行设计计算。3完成刃磨机工程图纸的绘制。需要CAD图纸，咨询Q414951605或130413976352车刀的基本参数和刃磨工艺21车刀概述211车刀分类及用途车刀的种类如下图21所示图21常用车刀分类A90偏刀B75外圆车刀C45外圆、端面车刀D切断刀E内孔车刀F成形刀、G螺纹车刀其用途分别如下90车刀外圆车刀又叫偏刀，主要用于车削外圆、阶台和端面；45车刀弯头车刀主要用来车削外圆、端面和倒角；75车刀用于车削外圆；切断刀用于切断或车槽；内孔车刀用于车削内孔；成形车刀用于车削成形面；螺纹车刀用于车削螺纹。212车刀的结构组成和角度关系金属切削种类繁多，形状各异。但就其切削部分而言，都可以看成是由外圆车刀演变而成。1、车刀的组成车刀的结构组成见下图22所示需要CAD图纸，咨询Q41495160522车刀结构组成车刀由刀头和刀杆两大部分组成。刀杆是刀具上夹持部分组成。刀头直接担负切削工作，它由以下部分组成1刀面A前刀面新切屑流出的表面。B后刀面与加工表面相对的表面。C副后刀面与工件已加工表面相对的表面。2刀刃A主切削刃前刀面与主后刀面相交形成的切削刃。B副切削刃前刀面与副后刀面相交形成的切削刃。3刀尖主切削刃与副切削刃的的交点。2、刀具角度为了表示刀具空间集合形状及位置，需通过刀具几何角度来表示。再表达刀具几何角度时，仅靠刀头上的几个面是不够的，还需要建立几个坐标平面，以便与刀具刀头上的各个面组成相应的角度。车刀的主要角度见下图23所示需要CAD图纸，咨询Q41495160523刀具的主要角度22车刀刃磨工艺221选取砂轮目前常用的砂轮有两种；一种是氧化铝砂轮，氧化铝砂轮多呈白色其砂粒韧性好，比较锋利，但硬度稍低（即砂轮磨粒容易从砂轮上脱落），适用于刃磨高速钢车刀和硬质合金车刀的刀柄部分，氧化铝砂轮又称白刚玉砂轮；另一种是碳化硅砂轮，其砂粒硬度高，切削性能好，但较脆，适用于刃磨硬质合金材料的刀具，该砂轮外表颜色一般是绿色。砂轮的粗细以粒度来表示；GB/T24771983中规定了砂轮分为41个粒度号，如“60、80、120、”等。粒度号越大砂轮越细，反之粒度号越小则砂轮越粗。粗磨车刀的刀柄时一般应选用60以下砂轮，精磨车刀的硬质合金时应选80或120砂轮（即粗磨车刀时使用粒度号小的砂轮；精磨车刀时使用粒度号大的砂轮）。222刃磨步骤下面以90硬质合金（YT15）外圆车刀为例，介绍手工刃磨车刀的方法，总体的刃磨步骤如下图24所示。需要CAD图纸，咨询Q41495160524车刀刃磨步骤图A磨前刀面B磨主后刀面C磨副后刀面D磨刀尖圆弧1先磨去车刀前面、后面上的焊渣。2粗磨主后面和副后面的刀柄部分。刃磨时，在略高于砂轮中心的水平位置处将车刀翘起一个比刀体上的后角大23的角度，以便再刃磨刀体上的主后角和副后角。3粗磨刀体上主后面磨主后面时，刀柄应与砂轮轴线保持平行，同时将刀体底平面向砂轮方向倾斜一个比主后角大2的角度。刃磨时，先把车刀已磨好的后隙面靠在砂轮的外圆上，以接近砂轮中心的水平位置为刃磨的起始位置，然使刃磨位置继续向砂轮靠近，并作左右缓慢移动。当砂轮磨至刀刃处既可结束。这样可同时磨出KR90的主偏角和主后角。4粗磨刀体上的副后面磨副后面时，刀柄尾部应向右转过一个副偏角KR的角度，同时车刀底平面向砂轮方向倾斜一个比副后角大2。具体刃磨方法与粗磨刀体上主后面大体相同。不同的是粗磨副后面时砂轮应磨到刀尖处为止。如此，也可同时磨出副偏角KR和副后角。5粗磨前刀面以砂轮的端面粗磨出车刀的前面，并在磨前面的同时磨出前角。6磨断屑槽解决好断屑是车削塑性金属的一个突出问题。若切削连绵不断、成带状缠绕在工件或车刀上，不仅会影响正常车削，而且会拉毛已加工表面，甚至会发生事故。在刀体上磨出断屑槽的目的就是当切屑经过断屑槽时，使切削产生内应力而强迫它变形而需要CAD图纸，咨询Q414951605断。7）精磨主后面和副后面精磨前要修整好砂轮，保持砂轮平稳旋转。刃磨时将车刀底平面靠在调整好角度的托架上，并使切削刃轻轻地靠住砂轮的端面上，并沿砂轮端面缓慢地左右移动，使砂轮磨损均匀、车刀刃口平直。8磨负倒棱刀具主切削刃担负着绝大部分的切削工作。为了提高主切削刃的强度，改善其受力和散热条件，通常在车刀的主切削刃上磨出负倒棱（见下图）。负倒棱的倾斜角度F一般为510，其宽度B为走刀量的0508倍，即B（0508）F。对于采用较大前角的硬质合金车刀，及车削强度、硬度特别低的材料，则不宜采用负倒棱。刃磨负倒棱时，用力要轻微，要使主切削刃的后端向刀尖方向摆动。刃磨时可采用直磨法和横磨法。为了保证切削刃的质量，最好采用直磨法。9）磨过渡刃过渡刃有直线型和圆弧型两种。其刃磨方法与精磨后刀面时基本相同。刃磨车削较硬材料车刀时，也可在过渡刃上磨出负倒棱。10车刀的手工研磨在砂轮上上磨的车刀，其切削刃有时不够平滑光洁。若用放大镜观察。可以发现其刃口上呈凹凸不平状态。使用这样的车刀车削时，不仅直接影响工件的表面粗糙度，而且也会降低车刀的使用寿命。若是硬质合金车刀，在切削过程中还会产生崩刃现象。所以的工刃磨的车刀还应用细油石研磨其刀刃。研磨时，手持油石在刀刃上来回移动。要求动作平稳、用力均匀。研磨后的车刀，应消除在砂轮上刃磨后的残留痕迹，刀面表面粗糙度值应达到RA0402M。需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763103小型车刀刃磨机的设计方案31砂轮驱动形式的选取目前机械设备的主要驱动形式有三大类液压驱动、气动驱动和电机驱动。液压驱动具有输出功率大、控制精度高、可无级调速，反应灵敏，可实现连续轨迹控制等优点。但是液压传动有较多的能量损失泄漏损失、压力损失等，传动效率相对低。液压传动需要配套设备如液压站、各种液压控制阀等，它适用于重载、低速驱动，成本较高。这种驱动方式显然不适合。气动驱动功率/质量比大，体积小，结构紧凑，密封问题较小，成本低。但是由于气体压缩性大，精度低，低速时不易控制，需要专门的气源输送站。所以这种驱动方式和液压驱动一样，不适合。电机驱动与气动驱动和液压驱动相比，具有能精确定位，反应灵敏，可实现高速、高精度的连续轨迹控制，伺服性好等优点；另外结构简单、易于控制、使用维修方便、不污染环境，因此本设备采用电机驱动。32进给传动装置的选取321齿轮齿条机构此机构的特点是制造简单，成本低。一般由于结构上和降速的需要，齿轮的齿数都做得很少（如在C6201型车床上用12齿），因此啮合系数小，加上有齿侧间隙，所以传动的平稳性较差，特别在速度很低时更为明显。它主要用于速度比较高些，而精度又不需要太高的普通机床进给系统中。齿轮齿条由于不能自锁，在垂直移动时用它不可靠。有的机构，如龙门铣床，为了提高它的平稳性，才用蜗杆和斜齿条传动。不适合本次设计。322丝杠螺母机构丝杠螺母传动的特点有如下几点（1）本身降速比大，因此在中速和低速移动部件上，无需采用降速很大的减速机构。但是由于本身降速比大，这就不适合于高速运动。如果移动速度较高时，丝杠转速高，磨损就快。因此这种机构使用于中、低速的机床上。需要CAD图纸，咨询Q414951605或130413976311（2）能传递较大的轴向力。因本身的转速比大，因而传递的力大，而回转丝杠所需的里比较小，适用于重型机床和加紧机构。（3）移动准确，运动平稳。因丝杠和螺母接触面积大，且连续接触，故传递比较平稳。提高丝杠的精度比提高齿条的精度容易。因此，易作为精密机床的执行机构和调整机构。（4）传递效率低，能自锁。传递的效率一般为50左右，因此不宜用在主传动中。丝杠螺母机构用于垂直移动部件能有自锁作用，防止部件下滑。因此本次刃磨机选用丝杠螺母传动形式。33导轨的选取机床的工作部件是沿着导轨的表面运动的。导轨是保证工作台、刀架、溜板等运动方向的导向面，为了使工作部件沿着一定的方向运动和承受一定的力矩，一般机床都是二根导轨组合而成，某些大型机床为了保证工作部件的刚度，也有用三根导轨的（如大型的龙门刨床等）。机床上常用的导轨通常都是由二根导轨组成，而且常常配置着镶条或压板，以调整导轨面的间隙或防止颠覆。331导向原理图31导向原理对于直线运动的导轨，为了使运动部件只沿着一个方向运动，导轨必须限制运动部件绕X、Y、Z三根轴线的转动和两个方向的移动。并且导轨必须只具有单方向的导向性。需要CAD图纸，咨询Q414951605或130413976312由平面所组成的导轨。每根导轨都是由二个窄长的平面组成，他限制了X向和Z向的移动及Z轴和X轴的转动。但由于导轨面很窄，所以还不能限制绕Y轴的转动。为此，我们通常增加了一个平面或加宽一个导轨面来限制其绕Y轴转动。由圆柱所组成的导轨。单根圆柱只能限制X向和Z向的移动及绕X轴和Z轴的转动。加键以后可以限制绕Y轴的转动。一般情况都采用双圆柱式，这样即满足了导向要，同时受力情况也好。332机床导轨类型与应用1、三角形导轨因为三角形导轨靠三角形的两个侧面导向，当导轨磨损后，工作台（或溜板等）会自行下沉，不会出现间隙，可保持原有的导向性，因而对加工精度影响较小，常用于精度要求较高的机床上。但它制造比较麻烦，要求较高。三角形导轨的两导轨面之间的夹角，取决于机床的工作要求。当导轨面的高度一定时，增大夹角可以增大导轨的承载面积，以提高其承载能力。例如重型机床一般取夹角为110120（龙门铣床就是110），一般机床取夹角为90（如车床、磨床等），精密机床往往取较小的夹角，如滚齿机立柱上的导轨就是70。因为角度小一些，导向精度就高一些。2、平导轨制造和维修都比较方便，刚度好，在不增加导轨高度的条件下能不受限制地增大导轨的宽度，故承载能力大。现代机床已广泛采用，如镗床、铣床等。它的缺点是侧表面磨损后不能自动补偿，而且调整间隙也比较麻烦，同时它容易积存赃物，要有很好的防护。3、燕尾形导轨它的优点是能承受颠覆力矩，结构紧凑，调整间隙方便，特别适用于层次较多的不运动部件上，如车床刀架，铣床工作台等。但它制造比较困难，刚度差，摩擦力大，存油性能差，所以只适用与受力不大，移动速度不高，精度要求不高的导轨。目前有逐渐被平导轨所代替的趋势。4、圆柱形导轨它制造简单，容易保证精度，但磨损后间隙难于调整，所以仅适用于受轴向载荷为主的机床上，如拉床、冲床等。根据上面的分析可以看出四种导轨的结构形式都可以分为凹形与凸形两大类。凸形导轨的主要特点是不容易积存切削和赃物，也不容易保存润滑油，故只能用作低速运动部件的导轨，如车床、铣床、镗床等。而凹形导轨刚好相反，他容易存油，故可以作高速运动部件的导轨，如磨床、龙门刨床等，但它也容易积存切屑和赃物，故需要CAD图纸，咨询Q414951605或130413976313必须很好的保护。综合上面的分析，本设计中选用三角形导轨和双圆柱形导轨选用三角形导轨来导向是因为三角形导轨靠三角形的两个侧面导向，当导轨磨损后，工作台会自行下沉，不会出现间隙，可保持原有的导向性，因而对加工精度影响较小，制造比较简单。34总体的设计该机器是属于小型的工具机械，设计要求机构简单、结构紧凑、外形小、体积小、质量轻、方便搬运、操作简单，使得加工效果好、效率高。其结构总图如下图32所示图31机床总体布局图一砂轮直接连接在电机主轴上，电机座通过三角形导轨、丝杠螺母和手轮实现左右方向移动，同时还可以实现升降和俯仰运动。刀具可以调节角度同时还可以微动进给，本装置的优点是通过更换刀具夹具可以适应不同形式的刀具，达到万能的效果。需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763144刃磨机整体设计计算41主要技术参数的确定根据金属切削手册和金属切削原理及刀具设计查得1目前大多数车刀的刀高为10MM30MM,故确定本设计中车刀刃磨机的刀高范围为10MM30MM。2刀具前后角范围为015O，故确定本设计中车刀刃磨机的范围为015O3刀尖圆弧范围R045MM42电机的选取合理地确定磨床的电动机功率砂轮架电动机功率，若功率选的过大，则消耗电力多，造成浪费；选用的过小，则又使机床的使用效能受到限制。在确定电动机功率时，选用公式；（41）N切损电式中砂轮架电动机功率,KWN电磨削功率,KW切损耗功率,KW损根据对设计提出的要求，本设计磨削机上采用GBDABW125X63X25砂轮，801ZR砂轮线速度V35M/S；磨削深度T从002MM01MM。0607。ZP代入计算公式计算KW06357023121ZPVN切根据经验公式，估计空载时所消耗的功率001002KW则023025KW切损电根据上述的估算，并考虑机床的效率，应选用025KW的电动机比较合适。选取电动机型号YS71L12。上海革新电机厂。防护等级IP44，工作方式，冷却方法IOC41,绝缘等级E级。1S43砂轮电机进给丝杠的计算1、拟定设计参数估算砂轮结构总重量50KG手轮直径90MM有效传动距离270MM需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763152、确定丝杠的工作负载工作负载是指机器工作时，实际作用在滚珠丝杠上的轴向压力。选定导轨为滑动导轨，取摩擦系数为005。42MAX052NFG拉3、确定丝杠的螺纹中径（43）2508231FDMP式中F为轴向载荷，NP为许用比压，2/P因为是整体式螺母，取故初选210,4DMP4、螺母高度的计算21836HDM5、基本牙型高度11054P6、手轮驱动力计算图41丝杠受力图丝杠传递力的计算如图所示，当用P力去转动半径为R的手轮时，所产生的扭距M使丝杠中径R出产生切向力Q,计算公式计算如下需要CAD图纸，咨询Q414951605或130413976316（44）MPRR这个Q力可使螺母获得轴向牵引力W（45）WCTG考虑摩擦力，则T将Q带入，得（46）PRRC式中W轴向牵引力，NP转动手轮的力,NR丝杠中径,MM螺旋升角，“”号表示右旋螺纹逆时针旋转，“”表示右旋螺纹顺时针旋转。摩擦角，以知梯形螺纹摩擦角。COSFARTG查表得，丝杠螺母的摩擦系数F015，梯形螺纹的齿形半角15，O所以，。015COS8ARTG又因为，丝杠中径R10MM,螺距S4MM，手轮半径R20MM，则螺母的轴向牵引力为12085172SWCTGARCTGKG当时，丝杠螺母机构具有自锁性，它能使导轨不因为振动而造成偏移。44丝杠的校核丝杠副的拉压系统刚度影响系统的定位精度和轴向拉压振动固有频率，其扭转刚度影响扭转固有频率。承受轴向负荷的丝杠副的拉压系统刚度KE由丝杠本身的拉压刚度KS，丝杠副内滚道的接触刚度KC，轴承的接触刚度KB，螺母座的刚度KH，按不同支承组合方式的计算而定。扭转刚度按丝杠的参数计算。441临界压缩负荷丝杠的支承方式对丝杠的刚度影响很大，采用两端固定的支承方式并对丝杠进行预拉伸，可以最大限度地发挥丝杠的潜能。临界压缩负荷按下式计算47211MAX0CRFEIFKFNL需要CAD图纸，咨询Q414951605或130413976317式中E材料的弹性模量E钢211011N/M2；L0最大受压长度M；K1安全系数，取K11/3；FMAX最大轴向工作负荷N；F1丝杠支承方式系数；支承方式为双固双固时，F14，F24730I丝杠最小截面惯性矩M4484420126WIDD式中D0丝杠公称直径MM；4128431396704IM经过设计论证丝杠全长为M50L218MAX62725432550NFCRF可见远大于，临界压缩负荷满足要求。CRMAX442临界转速49222MAX30910CRCCFFDEINKNLAL式中A丝杠最小横截面264278104D临界转速计算长度CL取，10M安全系数，一般取；2K208K材料的密度；3751/GM丝杠支承方式系数，查表得，2F2470FMAX2CRNIR361034910N满足要求。需要CAD图纸，咨询Q414951605或130413976318443丝杠拉压振动与扭转振动的固有频率丝杠系统的轴向拉压系统刚度KE的计算公式两端固定（4111/4EBCHSNMK10）式中KE丝杠副的拉压系统刚度N/M；KH螺母座的刚度N/M；KC丝杠副内滚道的接触刚度N/M；KS丝杠本身的拉压刚度N/M；KB轴承的接触刚度N/M。（1）丝杠副内滚道的接触刚度可查丝杠副型号样本；（2）轴承的接触刚度可查轴承型号样本；（3）螺母座的刚度可近似估算为1000；（4）丝杠本身的拉压刚度。对丝杠支承组合方式为两端固定的方式412610/SAELKNMA式中A丝杠最小横截面，；24ADE材料的弹性模量，E211011N/M2；L两支承间距M；A螺母至轴向固定处的距离M。已知轴承的接触刚度，丝杠螺母的接触刚度，MNKB108MNKC716丝杠的最小拉压刚度，螺母座刚度。S254MINH10需要CAD图纸，咨询Q414951605或130413976319111408760452EK32/NM丝杠系统轴向拉压振动的固有频率413/EBKRADS式中M丝杠末端的运动部件与工件的质量和N/M；KE丝杠系统的轴向拉压系统刚度N/M。1203SRAD63012489WB显然，能满足要求。444丝杠扭转刚度丝杠的扭转刚度按下式计算414478MTDKL式中丝杠平均直径MDL丝杠长度RMN97365021847KT扭转振动的固有频率4153TTSWZJ式中JW运动部件质量换算到丝杠轴上的转动惯量KGM2；JZ丝杠上传动件的转动惯量KGM2；JS丝杠的转动惯量KGM2。由文献7，8得需要CAD图纸，咨询Q414951605或130413976320平移物体的转动惯量为242015098JKGMA丝杠转动惯量42160ZJKGMAMIN/R4297S/RA显然，可以满足设计要求。45丝杠进给传动系统变形计算451丝杠精度计算1、丝杠的轴向变形量计算丝杠的拉伸或压缩变形量在轴向载荷作用下，丝杠在轴线方向上被拉伸或压缩，变形量的大小与支承方式和螺母工作位置有关。由于丝杠采用两端固定的形式，根据材料力学求解超静定计算式，求得变形量（4EALBAF/116）式中，F轴向工作载荷，N；E弹性模量，对于钢，E206N/；A丝杠截面积（按底径定），；24432S2S2SSKG10605108573LDDMJ需要CAD图纸，咨询Q414951605或130413976321L丝杠在支承间的受力长度，；A,B螺母至两支承端的距离，当螺母运动到两支承端中点时，变形最大，其最大变形量（4EAFL4/MAX117）丝杠底径为219，F209N，根据前面计算结果，取L1000，代入数值，得，41950丝杠扭转变形所产生的轴向变形量丝杠工作过程中受到扭矩作用，扭转变形将引起丝杠导程发生变化。一个导程的变化量（418）002L式中，丝杠导程，MM；0L扭矩作用下丝杠每一导程长度两截面上的相对扭转角，RAD。则丝杠受扭矩作用在支承长度L上产生的轴向变形量（40122L19）根据材料力学公式，计算扭转角（40MLGJ20）式中，丝杠的驱动扭矩，；MNGM剪切弹性模量，对钢，G824N/；G丝杠截面惯性矩，。L根据进给系统设计过程中驱动电机的选择计算，已算出M2700NMM，因此，得需要CAD图纸，咨询Q414951605或130413976322RAD105321048GJML640M5274612由于丝杠较短，丝杠自重弯曲所引起的轴向变形量可以忽略不计。故可以求得在载荷作用下，丝杠的轴向变形量985108594121满足定位精度要求。5底座机架的设计在机器中支承或容纳零部件称为机架。如支承罐的塔架、容纳传动齿轮的减速器的壳体，机床的床身等等统称为机架。51机架结构类型511按机架外形分类按机架外形分类网架式、框架式、梁柱式、板块式和箱壳式。512按机架的制造方法和材料分类按制造方法，机架可分为铸造机架、焊接机架和螺栓或铆接机架。按机架材料可分为金属机架、非金属机架。非金属机架又可分为混凝土机架、素混凝土机座平台、花岗岩机架、塑料机架等。铸造机架常用材料为铸铁、铸钢和铸铝。小型设备（如仪表等）的机架则有铜制或塑料制造。52机架结构的选择进行机架结构形式的选择是一个较复杂的过程，对结构形式、构件截面和结点构造等均需要结合具体的情况进行仔细的分析。对结构方案要进行技术经济比较。由于各种设备有不同的规范和要求，制定统一的机架结构选择方法较困难。但是，可以利需要CAD图纸，咨询Q414951605或130413976323用结构力学的知识提出下列一般的规则。这些规则是为了节约材料在选择形式时应遵守的一般规律。1结构的内力分布情况要与材料的性能相适应，以便发挥材料的优点。轴力较弯矩能更充分地利用材料。杆件受轴力作用时，截面上的材料分布是均匀的，所有材料都能得到充分利用。但在弯矩作用下截面的应力分布是不均匀的，所以材料的应力分布不够经济。机械结构中许多构件所受的都是沿垂直于杆轴的方向作用的。弯矩沿杆变化很迅速。有垂直载荷处，弯矩曲线有曲率，且曲率与载荷集度成正比。最大的弯矩限于一小段内，在较长段内材料不能充分利用，这是弯曲构件不经济的另一原因。2结构的作用在于把载荷由施力点传到基础。载荷传递的路程愈短，结构使用的材料愈省。3结构的连续性可以降低内力，节省材料。53机架设计计算的准则和要求531机架设计的准则1工况要求任何机架的设计首先必须保证机器的特定工作要求。例如，保证机架上安装的零部件能顺利运转，机架的外形或内部结构不致有阻碍运动件通过的突起；设置执行某一工况所必须的平台；保证上下料的要求、人工操作的方便及安全等。2刚度要求在必须保证特定外形条件下，对机架的主要要求是刚度。例如机床的刚度决定了机床的效率和加工的精度；在齿轮减速器中，箱壳的刚度决定了齿轮的啮合性及运转性能。3强度要求对于一般的机架，刚度达到要求，同时也能满足强度的要求。但对于重载设备的强度要求必须引起足够的重视。其准则是在机器运转中可能发生的最大载荷情况下，机架上任何点的应力都不得大于容许应力。此外，还要满足疲劳强度的要求。4稳定性对于细长的或薄壁的受力结构及受弯压结构存在失稳问题，某些板壳结构也存在失稳问题或局部失稳问题。失稳对结构会产生很大的破坏，设计时必须校核。需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763245美观目前对机器的要求不仅要求能完成特定的工作，还要使外形美观。6其他如散热的要求；防腐蚀及特定环境的要求；对于精密机械仪表等热变形小的要求，等等。532机架设计的一般要求在满足机架设计准则的前提下，必须根据机架的不同用途和所处环境，考虑下列各项要求，并有所偏重。1机架的重量轻，材料选择合适，成本低。2结构合理，便于制造。3结构应使机架上的零部件安装、调整、修理和更换都方便。4结构设计合理，工艺性好，还应使机架本身的内应力小，由于温度变化引起的变形应力小。5抗振性能好。6耐腐蚀，使机架结构在服务期限内尽量少修理。7有导轨的机架要求导轨面受力合理，耐磨性良好。54机架的确认综合考虑机器的工作时所受的力，我选用机体材料HT200铸造机架，力学性能200MPA,340MPA适于制造箱体、底座类零件。BS需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763256砂轮的设计61砂轮的选择图61碗形砂轮GBDABW125X63X25801ZR砂轮的特性由磨料、粒度、硬度、结合剂和组织5个因素决定。1磨料，常用的磨料有氧化物系、碳化物系和高硬磨料系3种。船上和工厂常用的是氧化铝砂轮和碳化硅砂轮。氧化铝砂轮磨粒硬度低HV2000HV2400、韧性大，适用刃磨高速钢车刀，其中白色的叫做白刚玉，灰褐色的叫做棕刚玉。碳化硅砂轮的磨粒硬度比氧化铝砂轮的磨粒高HV2800以上。性脆而锋利，并且具有良好的导热性和导电性，适用刃磨硬质合金。其中常用的是黑色和绿色的碳化硅砂轮。而绿色的碳化硅砂轮更适合刃磨硬质合金车刀。需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763262粒度粒度表示磨粒大小的程度。以磨粒能通过每英寸长度上多少个孔眼的数字作为表示符号。例如60粒度是指磨粒刚可通过每英寸长度上有60个孔眼的筛网。因此，数字越大则表示磨粒越细。粗磨车刀应选磨粒号数小的砂轮，精磨车刀应选号数大即磨粒细的砂轮。船上常用的粒度为46号台0号的中软或中硬的砂轮。3硬度砂轮的硬度是反映磨粒在磨削力作用下，从砂轮表面上脱落的难易程度。砂轮硬，即表面磨粒难以脱落；砂轮软，表示磨粒容易脱落。砂轮的软硬和磨粒的软硬是两个不同的概念，必须区分清楚。刃磨高速钢车刀和硬质合金车刀时应选软或中软的砂轮另外，在选择砂轮时还应考虑砂轮的结合剂和组织。船上和工厂一般选用陶瓷结合剂代号A和中等组织的砂轮。综上所述，我们应根据刀具材料正确选用砂轮。选择砂轮如图所示。采用碗型BW砂轮端面刃磨法，选择砂轮的粒度80，磨料为单晶白刚玉（符号为GBD），硬度为中软符号为，陶瓷（符号为A）黏结剂。结构参数为外径125MM。厚度1ZR63MM，内径25MM。具体的砂轮型号为GBDABW125X63X25。801ZR62砂轮的平衡方法砂轮的中心与它的回转轴线不重合时，砂轮就不平衡。引起砂轮不平衡的原因是砂轮几何形状不对称；砂轮个部分的密度不平衡；以及安装时偏心等。不平衡的砂轮在高速回转时会产生震动，从而影响加工质量，严重时还会造磨床损坏和砂轮碎裂。因此，使用直径大于125毫米的砂轮必须进行平衡。（1）砂轮平衡的方法1自动平衡法在机床上装的传感器，仪表显示出旋转时砂轮的不平衡量（包括砂轮卡盘），通过手柄或按钮，调整平衡块的方位与距离，同时观察仪显示的数值，使其调整到最小的不平衡量。2静平衡法出砂轮的重心所在的直径AB。重心的位置加上平衡块C，并使A和B两点位置不变。加上平衡块D、E，并使A和B位置不变；若有变动可以调整D、E,使A、B两点恢复原位。此时砂轮左右已平衡。需要CAD图纸，咨询Q414951605或130413976327将砂轮转动90度，若不平衡，将D、E两平衡块同时向一个方向移动，只动平衡为止。经过上述反复后，一般砂轮在八个方位都能保持平衡。综合考虑个方面因素，本设计中采用静平衡法来平衡砂轮。63砂轮的修整砂轮工作一段时间后，工作表面会出现磨粒钝化，表面堵塞，外形失真等现象，将会影响磨削工作的正常进行，而且直接影响被加工工件的表面质量。所以，砂轮必须定期修整，以保持磨粒的锋利，以避免产生烧伤退火及磨削裂纹。对于本设计中的碗形砂轮端面，一般采用油石手工修整，使其呈现内凹的锥面，如图62所示。图62油石修整砂轮油石的硬度要比砂轮硬，一般可采用TH24CYASF20X150200。如果用砂轮的外圆锥面或外圆柱面为磨削工作面时，特别是刀具的几何形状精度及表面光洁度要求较高时，手工修整较难满足要求，一般采用金刚石笔借助修整夹具修整。需要CAD图纸，咨询Q414951605或130413976328总结毕业设计是培养学生综合运用所学知识、发现、提出、分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。回顾这次毕业设