刀剪专用数控磨床的旋转消隙机构设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985摘要对刀剪专用数控磨床的旋转消隙机构设计，首先对原有刀剪数控磨床的外形和结构进行分析，查找相关资料，对比不同方案的优缺点，初步选择设计方案。根据方案，选择切削刀具，分析刀具运动轨迹和制品的加工步骤，分析方案的合理性。然后对消隙机构的零部件进行计算或选择，如齿轮的设计、齿条的设计、回转轴的设计、轴承的选择、伺服电机的选择、滚珠丝杆副的计算与校核等等。根据以上计算和分析的结构，采用AUTOCAD绘制各零件图与装配图。此外，通过机床不同部位的精度检测方法，校核所选择方案加工出来的制品是否满足使用要求。关键词刀剪专用数控磨床；旋转消隙机构；分析计算买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985IABSTRACTDESIGNFORTHEROTATIONREMOVINGGAPSMECHANISMOFTHECUTTERINTHEDEDICATEDNCGRINDERFIRSTLY,ANALYZETHESHAPEANDSTRUCTUREOFTHEORIGINALCUTTERINTHEDEDICATEDNCGRINDER,THENSEARCHRELEVANTINFORMATIONANDCOMPARATIVEADVANTAGESANDDISADVANTAGESOFDIFFERENTSCHEMETHATPRELIMINARYSELECTTHEMACHININGPROCESSPLANCHOOSETHECUTTINGTOOLACCORDINGTOTHEPLANANDANALYZETHEMOVEMENTLOCUSANALYZETHEPROCESSINGSTEPSANDTHERATIONALITYOFTHEMACHININGPROCESSPLANSECONDLY,CALCULATEANDDESIGNTHECOMPONENTSANDPARTSOFTHEROTATIONREMOVINGGAPSMECHANISM,SUCHASTHEDESIGNOFTHEGEAR,THERACKANDTHEDRIVESHAFT,ANDTHESELECTIONOFTHEBEARINGSANDTHEFEEDMOTORANDTHECALCULATIONOFTHEBALLSCREWUSEAUTOCADTODRAWTHEPARTSDRAWINGANDERECTIONDRAWINGACCORDINGTOCALCULATEDRESULTSINADDITION,CHECKINGTHEOPTIONSMACHINEDOUTOFPRODUCTSMEETSTHEREQUIREMENTSOFOPERATIONTHROUGHTHEPRECISIONTESTINGMETHODFROMDIFFERENTPARTSOFTHEMACHINETOOLKEYWORDSTHECUTTERINTHEDEDICATEDNCGRINDER；THEROTATIONREMOVINGGAPSMECHANISM；ANALYSISANDCALCULATION买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985目录摘要IABSTRACTII第一章绪论111中国的刀具行业112加工刀剪的数控磨床的国内外技术发展现状与趋势113研发刀剪专用数控机床目的与意义2第二章回转刀架的工艺分析321回转刀架的结构分析及技术要求3211回转刀架的外形结构分析3212回转刀架的消隙部位3213回转刀架的精度要求322磨削面的种类及技术要求4221磨削面的种类4222磨削面的技术要求4第三章设计方案的确定531齿轮与轴配合间隙的消除5311齿轮与轴的安装方式5312齿轮与轴的间隙消除532齿轮与齿条配合间隙的消除6321消除齿轮与齿条配合间隙的种类6322齿轮与齿条的间隙消除6第四章回转刀架的回转机构设计841回转刀架机构的组成842齿轮齿条的设计8421齿轮齿条的传动特点8422模数的选择9423齿轮参数的确10424齿条参数的确定1143回转轴的设计12买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709851431回转轴的基本直径的估算12432回转轴的最小直径的确定13433回转轴的设计1344回转机构的安装精度和润滑14第五章回转刀架的传动机构设计1551磨削力的分析15511磨削力的介绍15512磨削力的计算15513伺服电机的总功率1752电机的选择1853滚珠丝杠副的确定19521滚珠丝杆的特点19522滚珠丝杠副的选择2054轴承的选择20541滚珠丝杠的轴端形式20532轴承的选择20第六章回转刀架的总装2261回转刀架的总装配图2262回转刀架在机床上的安装23第七章机床精度检验2471机床精度内容2472机床精度保持性2473机床精度检验方法25结论27致谢28参考文献29译文及原文影印件30买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709852买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709853买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709850第一章绪论11中国的刀具行业中国的刀具行业很早就面临全面对外开放，国内市场早就实现了刀具采购全球化。外国工具商进入中国市场已有十几年的历史，销售网络、技术服务体系已相当健全，在中国各大城市都有若干办事处，销售和技术服务从业人员逾千人。他们以其优质的产品、完善的技术服务、不断降低的产品销售价（现在的进口刀具价格几乎已经降到10年前的2/31/2）几乎垄断了中国的高档刀具市场。在经济全球化进程中，跨国工具公司已占有越来越明显的技术、资源、信息服务等综合优势，国产刀具的实力相差越来越远。12加工刀剪的数控磨床的国内外技术发展现状与趋势当前刀剪数控磨床主要以进口为主，其中以是德国的西普曼为代表产品。西普曼刀剪数控磨床，以高精度及高效率著称，但其使用时要采用进口的专用砂轮，无论是机床或砂轮，其巨额价格（机床约100万元/组，砂轮约800元/个）国人难予承受。台湾有生产此类磨床，其机床价格约50万元/组，砂轮价格约500元/个，同样存在价格昂贵的问题，并且，其精度及效率都比不上德国的西普曼产品。同时，进口刀剪数控磨床对刀剪毛坯平直度和厚度尺寸的要求非常严格，进一步制约了刀剪数控磨床的推广应用。目前国人使用较多的是液压刀剪机械，其机床价格约5万元/组，砂轮价格约50元/个，但其加工的产品质量远达不到刀剪数控磨床加工的水平。近几年，国内也有一些厂家进行了刀剪数控磨床的研制，例如阳江永威刀剪机械厂，他们只是在原有的液压刀剪磨床上加装数控车床系统而已，机床价格约12万元/组，砂轮价格约50元/个，虽然价格上有相当的优势，但对机械结构与精度、可靠性、人性化设计等基础性技术缺乏研究，忽视了自主开发能力的培育，设计出的磨削机床存在磨削精度差，刚性不足，效率低等缺陷。而且对整体工艺与制造水平不够重视，加工质量得不到稳定与提高，产品可靠性差，加工的刀剪产品质量与液压刀剪机械加工的无明显的提高。随着数控技术的发展，数控机床的发展日新月异，高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、并联驱动化、网络化、极端化、绿色化已成为数控机床发展的趋势和方向。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985113研发刀剪专用数控机床目的与意义刀剪行业是我国历史悠久的传统行业，刀剪五金产品，包括菜刀、套刀、小刀、陶瓷刀和工业用剪、民用剪刀、裁缝剪刀等，名副其实地呈现“小商品，大市场”的喜人形势。据2009年数据统计，我国从事刀剪生产的企业约有三千家，刀剪产品年工业总产值约在一百多亿元，年出口创汇超过4亿美元。但在国际市场上，我国的刀剪产品主要还是以中、低端的低附加值产品为主。到目前为止，还没有出现一家像德国“双立人”、日本“庄山郎”牌等世界知名品牌的刀剪产品。造成差距的最根本原因是产品质量。我国刀剪企业在产品材料、加工工艺，以及刀剪磨削方面与发达国家相比有较大的差距。刀剪需有相当高的硬度才可达到其锋利度和耐用性，大多刀剪都要通过磨削工艺来达到剪切面及刃口的锋利要求、几何尺寸要求和外观要求。目前，刀剪磨削设备主要是以液压磨床仿形磨削为主，存在磨削精度差、生产效率低等缺点。尽管个别企业（例如阳江永威数控刀剪机械厂）将目前的液压仿形改为数控方式，由于其机械制造精度达不到使用要求，并且数控编程只是采取车床系统圆弧插补方式，没有刀剪加工专用指令，也难予保证刀剪的磨削的几何及尺寸精度度及细腻的纹路。社会的进步和人民生活的提高，人们对刀剪产品的质量也越来越高。并随着国际市场的不断变化，很多企业已经意识到，企业要生存、要发展，必须要提高产品的质量，提高产品档次。刀剪产品的磨削质量直接影刀剪产品的锋利程度和外观质量。本项目为提高刀剪产品磨削设备的加工质量和加工效率。而致力研究开发高精刀剪专用数控磨床。项目立项建设将填补国内刀剪专用数控磨床的空白，有效地提高国内自制刀剪数控磨床的质量及性能和降低同类型产品的进口数量，加强企业的国际市场竞争力，推动企业技术的不断进步，扩大国产刀剪专用数控磨床销售量，发展地方经济，繁荣市场，目的明显，意义重大。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709852第二章回转刀架的工艺分析21回转刀架的结构分析及技术要求211回转刀架的外形结构分析如图21所示，该回转刀架由垂直方向的伺服驱动服带动滚珠丝杆转动，通过滚珠丝杆副把旋转运动转变为往复直线运动，从而带动齿条来回移动；经齿轮齿条啮合继而带动回转轴的旋转运动，由于刀架与回转轴固定在一起，故回转轴的转动定会带动刀架一起转动，这便使刀架上的工件可转动一定的角度，角度的多少由与回转从动齿轮啮合的齿条的长度和滚珠丝杆副的移动距离所决定。图21回转刀架结构212回转刀架的消隙部位由于刀架的转动是由齿条带动齿轮，再由齿轮带动回转轴实现的。而齿轮与齿条的啮合之间必定存在间隙；此外，要保证制品的高精度，齿轮与轴之间不能存在间隙且必须保证齿轮的轴线与轴的轴线之间的同轴度。213回转刀架的精度要求各加工部位的表面要求刀纹路细腻均匀，清晰美观，不留刀痕；尺寸精度控制在IT7级之内。对于加工出来的制品所要达到的精度要求要求一般磨削面粗糙度达到RA0432内，刃口、剪切面达RA0204；买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985322磨削面的种类及技术要求221磨削面的种类刀剪五金产品的磨削面除基本平面、斜面外，还应磨削非平面类成型面，如弧面、波浪面、外凸面、内凹面、螺旋面等。A弧面、波浪面将刀具或剪具装夹时形成相应要求的角度，利用数控两轴运行角度垂直下的投影线，磨出相应的弧面、波浪面；B外凸面、内凹面将工作台摆一定的角度，让刀具或剪具与桶形砂轮形成一定的角度，利用桶形砂轮的外侧面或内侧面进行磨削，磨出外凸面、内凹面；C）螺旋面在工作台上增加一伺服控制的旋转刀架，在磨削过程中可进行相应的旋转要求而磨出螺旋面；D）在磨削过程中，要处理好砂轮面接触磨削弧线与弧线过度时不能出现明显磨削粗纹现象。222磨削面的技术要求A表面质量。磨削面粗糙度一般要求在RA0432内，刃口、剪切面达RA0204；也可通过调整磨料粒度、线速来获得高质量表面。B成型面精度。刀剪五金产品成型面的磨削，一般靠几何仿形获得，通过仿形板理论曲线逼近法；也可通过电脑数控，由伺服电机控制完成。精度可达到0001001。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709854第三章设计方案的确定31齿轮与轴配合间隙的消除311齿轮与轴的安装方式轴上固定的齿轮，与轴的配合形式，视具体情况不同而有所不同。要考虑使用情况，如传递功率的大小，负载的平稳性、冲击性等。还要考虑装配的工艺性。一般的，载荷小、平稳，采用间隙配合就可以，H7/H6。载荷大、有冲击性，采用过渡配合，H7/K6；H7/M6。以上2种是常见的配合形式。如果是重载、严重冲击，就要考虑过盈配合了。在实际装配时，过渡配合是既有间隙配合的可能，又有过盈配合的可能，只有零件加工成形后，在装配时才能决定的配合形式。可以适当选取过渡配合，如间隙配合性较大的过渡配合，或过盈配合性较大的过渡配合。由于在此传动中，传动功率较小，且负载平稳，冲击性小等，故可选用小过盈量的配合。312齿轮与轴的间隙消除由于采用间隙配合，齿轮与轴之间必定存在间隙，在传动的过程中,存在的问题是键槽一方面使工作压力沿工作面的分布不均匀,造成轴与轮毂的变形不对称另一方面,若有配合间隙,轴与轮毂工作时容易产生互相磨损,配合表层材料剥蚀,造成联结失效。这对于要求制品具有高质量、高精度是不允许的，对于齿轮与轴之间的间隙可采用加入胀紧联结套的形式予以消除，如图31所示。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985532齿轮与齿条配合间隙的消除321消除齿轮与齿条配合间隙的种类A）差动齿轮与齿条啮合传动方式齿条为普通金属制成，从动齿轮是由三层尺寸相同的齿轮铆接的组合齿轮，上下两层是磷青铜齿轮，中间装一层薄尼龙齿轮，虽然按同一尺寸加工，但在铆接后中间尼龙层略微挤出比铜轮稍大些，借以补偿误差消除间隙。这是差动齿轮,适用于精密的传动机构,因为塑料齿轮的传动间隙比较大,所以经常要用这种结构来减少传动间隙。但是结构比较复杂，而且对于机床上使用的齿轮齿条一般为金属制成，传动间隙较小，故一般不采用此种方式。B）拉簧控制齿轮齿条间隙消除装置从齿轮中间开槽后镶嵌一个小齿条，小齿条一端弹性碟片固定，在运动过程中，主动齿条以往复移动驱动从动齿轮作旋转运动。当传动过程中存在间隙时，由弹性碟片控制的小齿条便会与大齿条形成一定的位错，使小齿条在运动中始终与齿轮的另一侧相接触，从而消除啮合间隙。如图32所示。C）磁性齿轮齿条装置磁性齿轮齿条传动装置应用在小扭矩的传动机构中。将齿轮齿条进行磁化，磁化后齿轮轴孔为S极、轮齿为N极；齿条轮齿为N极，背面为S极。显然轮齿侧面都具有相同的磁性，在啮合传动中利用轮齿间的斥力降低啮合间隙的影响，减少轮齿间的买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709856冲击与噪音。与传统机械传动相比,磁性齿轮齿条具有低噪声、高效率、便于维护、高可靠性以及过载保护等优点。但缺点是对齿轮齿条材料的抗疲劳强度要求较高,另外制造较复杂,需要专门的设备,因而使其制造成本较高。322齿轮与齿条的间隙消除方案一，差动齿轮与齿条啮合传动方式适用于精密的传动机构,因为塑料齿轮的传动间隙比较大,所以经常要用这种结构来减少传动间隙。但是结构比较复杂，而且对于机床上使用的齿轮齿条一般为金属制成，传动间隙较小，故一般不采用此种方式。方案二，磁性齿轮齿条装置虽然与传统机械传动相比,磁性齿轮齿条具有低噪声、高效率、便于维护、高可靠性以及过载保护等优点。但对齿轮齿条材料的抗疲劳强度要求较高,另外制造较复杂,需要专门的设备,因而使其制造成本较高。方案三，拉簧控制齿轮齿条间隙消除装置只需在齿条上开槽镶嵌一个消隙用的小齿条，并采用弹性碟片固定，结构简单，制造方便。综上所述，依据在满足使用要求的前提下尽可能降低经济成本的原则，采用方案三是最好的选择,如图32所示。图32拉簧控制齿轮齿条间隙消除装置1、齿条2、消隙齿条3、压盖4、胀紧联结套5、回转轴6、齿轮7、蝶形弹簧买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709857买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709858第四章回转刀架的回转机构设计41回转刀架机构的组成数控磨床的回转刀架机构的包括传动机构和回转机构两大部分，其中，传动机构包括齿条、滚珠丝杠副、滚动轴承、伺服电机、支座等部件，而回转机构包括回转轴、齿轮、滚动轴承、前、后支座等部件，两者之间通过齿条与齿轮啮合进行传动。因为刀剪磨削时除了X轴、Z轴方向进行磨削，对有曲面要求的刀剪还需要进行曲面磨削，而对刀剪的曲面磨削就是由传动机构与回转机构两部分联动所作的曲线运动完成的。在传动机构中，通过伺服电机转动，经滚珠丝杠副带动齿条作往复直线运动；而在回转机构中，由于齿条与齿轮啮合，回转齿轮在齿条的带动下作回转运动，通过控制齿条移动的距离控制齿轮转过的齿数，而齿轮的转动带动回转轴转过一定的度数，从而使制品转动一定的角度而实现砂轮对制品的曲面磨削。传动机构的支座和回转机构的前后支座均采用铸造制成，材料为灰铸铁HT200。铸造出来的毛坯再按照尺寸精度要求进行精加工。42齿轮齿条的设计421齿轮齿条的传动特点齿轮作回转运动，齿条作直线运动，齿条可以看作一个齿数无穷大的齿轮的一部分，这时齿轮的各圆均变为直线，作为齿廓曲线的渐开线也变为直线。当齿条为主动件时，齿条的速度等于齿轮节圆的线速度。齿条直线的速度与齿轮分度圆直径、转VD速之间的关系为N式（41）式中齿轮分度圆直径，；DM齿轮转速，。NINR其啮合线与齿轮的基圆相切，由于齿条的基圆为无穷大，所以啮合线与齿12N1N条基圆的切点在无穷远处。齿轮与齿条啮合时，不论是否标准安装（齿轮与齿条标准安装即为齿轮的分度圆与齿条的分度圆相切），其啮合角恒等于齿轮分度圆压力角，也等于齿条的齿形角；齿轮的节圆也恒与分度圆重合。只是在非标准安装时，齿条的节线与分度线不再重合。SV/60买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709859齿轮与齿条正确啮合条件是基圆齿距相等，齿条的基圆齿距是其两相邻齿廓同侧直线的垂直距离，即。COSSBPM齿轮与齿条的实际啮合线为，即齿条顶线及齿轮齿顶圆与啮合线的交点12B12N及之间的长度齿轮齿条的啮合如图61所示。2B1图41齿轮齿条的啮合422模数的选择分度圆上的齿距对的比值称为模数，用表示，单位，即。齿轮的PMPM主要几何参数都与模数成正比，越大，越大，轮齿也越大，轮齿抗弯能力也越强，P所以模数又是轮齿抗弯能力的重要标志。M齿轮模数是齿轮的主要设计参数齿轮啮合时,一对齿啮合和两对齿啮合之间的弯曲差是齿轮产生激振的主要原因,因此应提高齿轮的弯曲强度,而齿轮的弯曲强度与齿轮模数成正比,故从提高齿轮强度减少激振的角度出发,总是希望齿轮模数大一些但是,齿轮模数的增大,同时也意味着齿轮误差的增大在齿轮的单向误差项目中,基节误差和齿形误差对噪声的影响最大,基节误差和齿形误差可用如下式（42）、式（43）表示式（42）式（43）式中0、MDUJT54052COSMDJT买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098510由此可见,上述两项齿轮误差与模数M有关,模数越大,基节误差、齿形误差亦越大由于基节误差和齿形误差破坏了齿轮正确啮合条件,使齿轮产生冲击,故齿形误差和基节误差越大,齿轮噪声也就越高也就是说,如果是同一级精度的齿轮,其产生的基节误差和齿形误差随模数的减小而减小即同样的齿轮,减小模数,而不是提高精度,却能得到较小误差的齿轮,因此降低了齿轮的噪声因此,从低噪声观点出发，理想的设计是，若齿轮强度允许，尽可能选小模数。当轮齿弯曲的影响大于加工误差的影响时，增大模数较为合理。当轮齿轻载，轮齿弯曲的影响较小时，则应优先考虑加工误差的影响而采用模数小的齿轮。由于回转机构中齿轮传动的功率、扭矩都较小，通过类比法（参照类似的设备、机械装置，传动功率、转速相近，使用条件相近，有可比性）并结合齿轮模数国家标准GB135778初选齿轮模数。M2423齿轮参数的确A齿数1Z闭式齿轮传动一般转速较高，为了提高传动的平稳性，减小冲击振动，以齿数多一些为好，小齿轮的齿数可取为。虽然该回转机构的转速不高，但因为精4021Z度要求很高，且考虑到安装空间，初选回转齿轮的齿数。401ZB压力角、螺旋角11在两齿轮节圆相切点P处，两齿廓曲线的公法线（即齿廓的受力方向）与两节圆的公切线（即P点处的瞬时运动方向）所夹的锐角称为压力角，也称啮合角。对单个齿轮即为齿形角。标准齿轮的压力角一般。201由于该回转机构中的齿轮采用的是圆柱直齿齿轮，故螺旋角。01C变位系数、齿顶高系数、顶隙系数X1AH1C对于标准齿轮齿条且按标注中心距进行安装的，其变位系数，齿顶高系数X，顶隙系数。1AH2501CD齿轮分度圆直径1D查机械设计基础（第五版）知58PMZD8042M1E齿轮中心到齿条中心距H查机械设计手册可知对于齿轮齿条传动，其中心距，XDH421买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098511F齿宽1B齿宽是依据受力大小参考设计的，如果模数小，受力大，齿宽就大；如果模数小，受力小，则齿轮就相对较小。本机构的回转齿轮模数小，受力小，故齿宽应较小。查机械设计基础（第五版）知，齿轮相对于轴承非对称布置的情况，齿宽175P系数取。故齿轮传动的齿宽齿宽系数X中心距21D，取。MHB480B01G齿顶高、齿根高、齿全高、齿距1AH1F1H1P查机械设计基础（第五版）知58PA21MCF20M、HF4P86431424齿条参数的确定1）齿数2Z回转齿轮的齿数为，每转过一个齿，回转齿轮带动回转轴将转过，因此4019为了保证回转齿轮在齿条的带动下，转过的角度超过，必须使齿条不管向前还是30向后作直线运动时齿轮至少都转过4个齿，另外中间啮合时需要1个齿，因此，齿条的齿数可取2Z2）压力角、螺旋角2由于齿条与齿轮是靠啮合传动的，所以齿条的螺旋角与压力角是与配套齿轮完全相同的，而标准直齿圆柱齿轮的压力角一般、螺旋角，故齿条的压力角20101、。0120123）变位系数、齿顶高系数、顶隙系数X2AH2C对于标准齿轮齿条且按标注中心距进行安装的，其变位系数，齿顶高系数0X，顶隙系数。12AH502C4）齿宽2B已知从动齿轮的齿宽，齿条的齿宽可取，这样既能保证MB1MB5012轮齿有足够的啮合宽度，同时方便加工。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985125）齿顶高、齿根高、齿全高、齿距2AH2FH2H2P由于是标准的齿条与齿轮且是按标准中心距进行安装的，故齿条的齿形与是与配套齿轮完全相同的，参考机械设计基础（第五版）知58PMA12MCHF250、F42P864326）齿条的长度L由，同时考虑到齿条的固定，可取。MZ09212ML8043回转轴的设计431回转轴的基本直径的估算通常，轴的最小径向尺寸，亦称为轴的基本直径，用表示。在设计轴时，MIND该尺寸是应首先确定的关键尺寸，其它尺寸的确定都是在此基础上进行的。而且，这个尺寸往往就是端轴头或端轴颈尺寸，轮毂、轴承尺寸的确定都直接与其相关。轴的基本直径确定的方法很多，如按扭转强度进行初步计算、凭设计者的经验进行估计、类比设计等等。下表41是多年来采用统计学原理对实际生活中轴径的选择进行统计得出来的，在实际设计中使用方便又可靠。表41轴的基本直径MINDMD/IN买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098513432回转轴的最小直径的确定由于回转轴的作用是当砂轮需要对工件进行曲面加工时由齿条带动，从而连同刀架板转过一定的角度，其传动的功率、扭矩都较小，转速也很低。参照类似的设备、机械装置，容易得知其传动功率小于、转速小于。现假设回转轴的传KW51MIN/10R动功率为，转度为，则轴的最小直径可选择。KW51MIN/10RID3433回转轴的设计由上述可知，该段用于装配回转齿轮和端盖，其长度必须必齿轮D3MIN1宽度和端盖厚度要长一些，而齿轮齿宽为，端盖厚度为，故可取该轴段长50M8度。L601为齿轮的定位部分，取，其长度。2D62L25段要装配轴承，查金属切削机床设计简明手册第377页表617，选用型号3为6254911的滚针轴承，则；由于段部分还需要安装轴用钢丝挡圈，且MD533D必须经前支座固定在工作台上，故该段的长度。MM562144段主要考虑刀架连接块的固定与回转轴的拆装，可取，其长度依据4DD50刀架连接板的长度即工作台的长度进行确定，取。对该轴段的加工，则考L4虑刀架连接板的固定是否牢固，其加工面长度比刀架连接板多出，加工面宽度约为刀，段要装配滚针轴承，查金属切削机床设计简明手册第377页表617，选用6D型号为6254907的滚针轴承，则；由于段部分还需要安装垫圈，同时是MD3566D双向推力球轴承的定位部分，故该段的长度可取。ML523段为双向推力球轴承的安装部分，查金属切削机床设计简明手册第365页7表611，选用型号为8206的双向推力球轴承，则，考虑到轴承的固定所需07要的最少长度为，故该段长度可取。M2117段位末端螺纹加工时的退刀槽，其轴径依据末端轴径进行设计，由于末端用于8D安装，则该段轴径可取，长度。、7MMD248L28段为圆螺母的安装部分，用于双向推力球轴承的固定，取，其长度9MD279依据螺母宽度和圆螺母止动垫片厚度进行设计，取。59回转轴的形状如图42所示，其具体尺寸及热处理要求参考零件图。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098514图42回转轴44回转机构的安装精度和润滑回转机构各部分零件装配后，应保证主轴径向跳动001MM，主轴轴向窜动0005MM，以保证磨床的加工精度。另外，为了符合环保的要求应保证低污染，对回转机构的润滑部分的润滑油全部密封并可回收，在机床磨削过程中产生的水雾和粉尘全通过专用装置排出处理。所采用的润滑油中加入一些添加剂，如提高表面张力的油膜添加剂、抗氧化剂、抗腐蚀剂和抗起泡剂等，以使油的性能更好。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098515买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098516第五章回转刀架的传动机构设计51磨削力的分析511磨削力的介绍为便于分析问题，磨削力可为相互垂直的三个分力，即沿砂轮切向的切向磨削力，沿砂轮径向的法向磨削力以及沿砂轮轴向的轴向磨削力。一般磨削中，轴向TFNFAF力较小，可以不计。由于砂轮磨粒具有较大的负前角，所以法向磨削力大于切向AN磨削力，通常在范围内（称为磨削力比），需要指出一点的是，TTN/351TNF/磨削力比不仅与砂轮的锐利程度有关，且随被磨削材料的特性不同而不同。例如磨削普通碳钢材料时，；磨削淬硬钢时，；磨削钢铁时，86/TNF6291/TN；磨削陶瓷时，。可见材料愈硬硬脆，磨削力比越大。237/TNF25/TN此外的数值还与磨削方式有关。T512磨削力的计算查现代磨削技术P43得平面磨削力公式的数学模型为（N）式（51）ZSYWXPPTVAF式中对式（51）取自然对数，可得回归方程SWPPTVZYAXFLNLLNLN式（52）3210XBBY对磨削用量进行水平编码，大值为1，小值为1，对磨削力的试验值均取自然对数如表51所示。试验条件M7120型平面磨床，砂轮,A60KV，工件材料45调质钢，250HB，乳化液冷却。、SMVVAZYXFSSWWPP/350IN1862买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098517表51平面磨削力的实验数据首先按角正回归分析法求回归方程的四个系数（）的值3210B、08254459204643321322130YYBYYB再求回归方程中三个变量值式（53）64LN105LN2L1PPAAX、设，可得64AA、AP1式（54）264LN816LN82WWVVX、设可得58201RR、RRXW2式（55）1345LN971230LN53SSVV、磨削条件水平编码切向磨削力序号MAP/1IN/VW1/SMVS0B123BTFLN100056301111188921Y200051835111125330020183011119656440020635111150YNT/买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098518设，可得13459712TT、TVTXSLN3将代入回归方程（52）中可得321X式（56）SWPSWPVTBRAABTRABTRVAYLNLLNLN32132102取反自然对数后可得式（57）TBSRWAPTBRABTVEF3213210最后可将和及值代入下列四个方程，可求得待定3210B、TR、系数值如下ZYXFP、07192085448632126710320TBZRYAEETBRAB将值代入式（1）得ZXFP、式（58）、NVAVAESWPSWPT071485007485026726假定有10寸陶瓷刀需要进行磨削加工；现用该机床进行平面磨削，砂轮为80金刚石砂轮，切削深度，工件进给速度，根据工件材料、切削深MP3MIN/3VW度和进给量，选择砂轮的线速度，故SVS/60式NVAEFSWPT675860287714850148502671、513伺服电机的总功率1）刀具对砂轮的反作用力、F由于砂轮对刀具的磨削力与刀具对砂轮的反作用力是相等的，则NFT67538、2）回转轴受到的扭矩、T由于刀具是装夹在刀架板上，且是紧贴着刀架板，而刀架板、防护罩、刀架连接块、回转轴之间是直接用螺钉固定在一起的，故刀具对砂轮的反作用力可近似看成回转轴的圆周力。因为刀具到回转轴的距离为92MM，故回转轴受到的扭矩买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098519式（59）MNDFT782420967538、3）回转轴传动的功率、P由第四章可知，回转轴的转速小于,现设回转轴的转速，则IN/1RIN/10R式（510）KWN260957840、4）伺服电机所需的总功率、P回转轴的传动功率是由伺服电机通过套筒、角接触球轴承传给滚珠丝杆副，再通过齿轮、齿条的啮合以及滚针轴承传到回转轴上的。查机械设计课程设计（第4版）P86可得980454312、故式（511）KWKWP34076298045264321、52电机的选择1）初步选择伺服电机根据电机所需要的功率，选择伺服电机80SJTM024C，其参数如下表52所示。采用高性能稀土永磁材料，功率密度高，过载能力强，反电势正弦性好,采用正弦波电流驱动，低速特性好，电动机惯量特别适合机床进给驱动，部分采用F级绝缘材料，延长电动机寿命。采用全封闭式结构，外形美观、结构紧凑。因为该专用机床一般用于精加工材料为硬质合金，厚度小于10MM的刀具，加工余量很小，所有条件均远小于上述假设条件，因此，电机的功率条件完全满足机床工作台实际的工作条件。表52伺服电机80SJTM024C参数表额定功率（）KW51反电势RIMV/1068额定线电压（）V20额定转速（）N1000额定线电流（）A3额定力矩（）N242）校核伺服电机的力矩对于数控机床而言，因为动态性能要求较高，所以用电动机力矩主要是用不断产生加速度的，而负载力矩占的比重很小，一般小于电动机力矩的1030，所以可以先计算快速空载启动力矩，据此校核电机。支座的长度，宽度，高度，因为支座的结构非常ML384MB135MH153买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098520复杂，难以直接计算，结合铸铁的密度，估算支座的质量约为3/10257MKG。KGM303）支座折算到丝杠上的转动惯量1J由以上可知支座的质量约为，对于Z轴向的滚珠丝杠，所以，KG30式2462621107230471KGPJ（512）式中，为丝杠螺距，初选丝杠。MP74）丝杠折算到电机轴上的转动惯量J因为滚珠丝杠与电机用套筒连接，所以，2410723KGJ5）电机的最大加速力矩T式（513）MNTNJ5310691734式中，为电机的转速；为进给系统的时间常数，这里取。N025T支座对电机的最大的加速力矩加速力小于伺服电机的额定力矩TCMSJT48（），因此，所选的伺服电机满足使用要求。MN4253滚珠丝杠副的确定521滚珠丝杆的特点1、与滑动丝杠副相比驱动力矩为1/3由于滚珠丝杠副的丝杠轴与丝杠螺母之间有很多滚珠在做滚动运动,所以能得到较高的运动效率。与过去的滑动丝杠副相比驱动力矩达到1/3以下,即达到同样运动结果所需的动力为使用滚动丝杠副的1/3。在省电方面很有帮助。2、高精度的保证滚珠丝杠副是用日本制造的世界最高水平的机械设备连贯生产出来的，特别是在研削、组装、检查各工序的工厂环境方面,对温度、湿度进行了严格的控制，由于完善的品质管理体制使精度得以充分保证。3、微进给可能滚珠丝杠副由于是利用滚珠运动,所以启动力矩极小,不会出现滑动运动那样的爬行现象,能保证实现精确的微进给。4、无侧隙、刚性高滚珠丝杠副可以加予压,由于予压力可使轴向间隙达到负值,进而得到较高的刚性买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098521滚珠丝杠内通过给滚珠加予压力,在实际用于机械装置等时,由于滚珠的斥力可使丝母部的刚性增强。5、高速进给可能滚珠丝杠由于运动效率高、发热小、所以可实现高速进给运动。522滚珠丝杠副的选择综合考虑滚珠丝杆副所承受的转矩、功率以及伺服电机的轴颈，选择汉江滚珠丝杆，型号为HJGS330003。型号为HJGS330003的滚珠丝杠副具体结构尺寸如图所示。图51HJGS330003滚珠丝杠副结构尺寸图54轴承的选择541滚珠丝杠的轴端形式根据丝杠的的安装与应用，其轴端形式如图73所示图52丝杠轴端形式532轴承的选择依据滚珠丝杆副安装轴承部分的轴径及受力方式，轴承采用角接触球轴承，型号7302AC，内径，外径，宽度，额定动负荷，MD15MD42B13NCR908额定静负荷，具体结构尺寸如图53所示NFAO80（A）无电机端（B）连接电机端买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098522图537302AC轴承结构尺寸图轴承采用反装形式，这种组配方式的受力作用线外向发散，所以轴承间的有效支点距离增大，这种组配方式也可承受双向的轴向载荷和径向载荷，但承受倾斜力矩的能力较差，并较多地降低轴承的极限转速，一般适用于需要精密调心的场合。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098523第六章回转刀架的总装61回转刀架的总装配图经过上述一系列的设计与计算，回转刀架的总装配图如图61所示。图61回转刀架的总装配图买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709852462回转刀架在机床上的安装该回转刀架的机床上的安装如图62所示。图62数控机床的总装配图1床身机架；2回转刀架机构；3伺服电机；4回转轴；5回转齿轮；6刀架板；7工作台；8X向滑板；9导轨；10Y向滑板；11Y向的滚珠丝杆副；12支座；13电动机买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098525第七章机床精度检验71机床精度内容机床精度能够反映机床本身误差的大小，包括下列内容（A）几何精度几何精度是指机床在无负载不运动或低速运转下的精度，如主轴的轴向窜动，定心轴颈的径向跳动等。几何精度高低主要取决于加工和装配质量。（B）运动精度运动精度是指机床主要零部件在以工作状态速度运动时的精度。包括回转精度和直线运动不均匀精度，这对于加工精度要求较高的机床尤为重要。运动精度取决于机床传动链设计、元件制造与装配质量、运动速度及其它特性的影响。（C）传动精度传动精度是指机床内联系传动链两端件之间相对运动的准确性。它主要取决于传动链各元件，特别是末端件（如母蜗轮或母丝杠）的加工、装配精度以及传动链设计的合理性。（D）定位精度定位精度是指机床有关部件在所有坐标（直线和回转坐标）中定位的准确性，它取决于机床测量系统、进给系统、伺服系统以及有关特性的影响。（E）工作精度工作精度是指机床在有负载和正常工作速度时的精度。它主要取决于机床的刚度、抗振性和热变形。72机床精度保持性精度保持性是指机床长期保持其原始精度的能力。该项指标是由机床某些关键零件的首次大修期所决定。为提高零件耐磨性，需注意选材、热处理、润滑与防护等。中型机床的首次大修期应保持在年以上。108买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709852673机床精度检验方法序号检验项目允差MM检验工具检验方法1工作台导轨在垂直面内的直线度全长001（凸）局部公差在任意100测量长度上为0005精密水平仪在工作台滑板上，纵向放一水平仪。等距离（近似等于规定的局部误差的测量长度）移动工作台滑板检验。将水平仪的读数依次排列。画出导轨误差曲线，曲线相对其两端点连线的最大坐标值就是导轨全长的直线度误差，曲线上任意局部测量长度的两端点相对曲线两端点连线的坐标差值，就是导轨的局部误差。2工作台导轨平面度全长002局部公差在任意100测量长度上为001精密水平仪在工作台滑板上，横向放一水平仪。等距离（近似等于规定的局部误差的测量长度）移动工作台滑板检验。3主轴砂轮盘安装轴径径向跳动0015指示器固定指示器使其测头垂直触及轴颈（包括圆锥轴颈）的表面。旋转主轴检验。指示器读数的最大差值就是径向跳动误差4主轴轴向跳动0005指示器钢球钢球用黄油可靠固定在主轴中心孔处，固定指示器使其测头垂直触及钢球的表面。旋转主轴检验。指示器读数的最大差值就是轴向跳动误差5主轴中心线与下滑座（或机头座）导轨垂直面内平行度（适用端面切削磨床）005指示器专用检具专用检具套在主轴砂轮盘轴径上，固定指示器在工作台上，使其测头垂直专用检具上母线。移动下滑板（或机头）。指示器读数最大差值为主轴中心线与下滑座（或机头座）导轨垂直面内平行度。6主轴中心线与下滑座（或机头座）导轨水平面内平行度（适用端面切削磨床）005指示器专用检具专用检具套在主轴砂轮盘轴径上，固定指示器在工作台上，使其测头垂直专用检具侧母线。移动下滑板（或机头）。指示器读数最大差值为主轴中心线与下滑座（或机头座）导轨垂直面内平行度。7主轴中心线与工作台导轨垂直面内平行度（适用圆周面切削磨床）005指示器专用检具专用检具套在主轴砂轮盘轴径上，固定指示器在工作台上，使其测头垂直专用检具上母线。移动工作台滑板。指示器读数最大差值为主轴中心线与工作台导轨垂直面内平行度。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098527序号检验项目允差MM检验工具检验方法8主轴中心线与下滑座（或机头座）导轨水平面内垂直度（适用圆周面切削磨床）005指示器专用检具专用检具套在主轴砂轮盘轴径上，固定指示器在工作台上，使其测头垂直专用检具端面。移动工作台滑板。指示器读数最大差值为主轴中心线与工作台导轨水平面内垂直度。9主轴中心线与磁盘表面垂直度（适用立磨、斜磨）允差前后00501只允许前倾左右002指示器在所检磨床上，精磨磁盘后，固定指示器在主轴上，使其测头垂直磁盘表面，转动主轴测得前后和左右方向的垂直度。10数控轴线位置精度A重复定位精度R0012B反向偏差B0012C定位精度A003激光干涉仪和其他检测工具用激光干涉仪或线纹尺和读数显微镜测量，采用线性循环方法。用指示器和量块测量，采用阶梯循环方法。测量时用快速进给，每个位置正、反向各重复测量5次，测量实测值与指令值之差。读数分别记录。如在PJ位置正向测得5个读数，记为X1J,X2JX5J。反向测得5个读数，记为X1J,X2JX5J。求平均位置偏差51JIJJJIJJX求标准偏差5124JJIJJS512JJIJJXA重复定位精度RR取6SJ或6SJ各位置中最大值。B反向偏差BB|XJXJ|MAXC定位精度AAXJ3SJMAXXJ3SJMIN买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098528结论买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709850致谢买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709851参考文献1陆玉主编机械设计课程设计（第四版）机械工业出版社，20102薄宵主编磨工使用技术手册江苏科学技术出版社，20023杨可桢、程光蕴、李仲生主编机械设计基础（第五版）高等教育出版社，20064李伯民、超波主编现代磨削技术机械工业出版社，20035李澄、吴天生、闻百桥主编机械制图（第二版）高等教育出版社20036范云涨、陈兆年主编金属切削机床设计简明手册机械工业出版社，19937机床设计手册编写组机床设计手册（上册）M北京机械工业出版社，19788机床设计手册编写组机床设计手册（下册）M北京机械工业出版社，19789吕宏，王慧机械设计M北京北京大学出版社，200910沈莲机械工程材料M北京机械工业出版社，200711刘鸿文材料力学M北京高等教育出版社，200412黄镇昌互换性与测量技术M广州华南理工大学出版社，2009买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709852译文及原文影印件数控技术发展趋势1、国内外数控系统发展概况随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，已不适应日益复杂的制造过程，因此，对数控技术实行变革势在必行。2、数控技术发展趋势21性能发展方向1高速高精高效化速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系