外圓磨床及其砂輪架設(shè)計

1、MKS1632A數(shù)控高速端面外圓磨床及其砂輪架設(shè)計目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc262850586 第1章 緒論 PAGEREF _Toc262850586 h 5 HYPERLINK l _Toc262850587 1.1 磨床的類型與用途 PAGEREF _Toc262850587 h 5 HYPERLINK l _Toc262850588 1.1.1 磨床的類型及其特點 PAGEREF _Toc262850588 h 5 HYPERLINK l _Toc262850589 1.1.2 磨床的用途 PAGEREF _Toc262850589 h 5

2、HYPERLINK l _Toc262850590 1.1.3 外圓磨削和端面外圓磨床 PAGEREF _Toc262850590 h 6 HYPERLINK l _Toc262850591 磨床的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢 PAGEREF _Toc262850591 h 8 HYPERLINK l _Toc262850592 第2章 設(shè)計任務(wù)書 PAGEREF _Toc262850592 h 9 HYPERLINK l _Toc262850594 第3章 磨床總體布局 PAGEREF _Toc262850594 h 11 HYPERLINK l _Toc262850595 3.1 磨床總體設(shè)計 PAG

3、EREF _Toc262850595 h 11 HYPERLINK l _Toc262850596 、總體設(shè)計注意事項 PAGEREF _Toc262850596 h 11 HYPERLINK l _Toc262850597 3.3 磨床總體布局設(shè)計 PAGEREF _Toc262850597 h 11 HYPERLINK l _Toc262850598 3.3.1 加工零件 PAGEREF _Toc262850598 h 11 HYPERLINK l _Toc262850599 3.3.2 初步估計組成部分 PAGEREF _Toc262850599 h 11 HYPERLINK l _To

4、c262850600 3.3.3 總體布局初步設(shè)計 PAGEREF _Toc262850600 h 11 HYPERLINK l _Toc262850601 3.3.4 縱向與橫向尺寸的確定 PAGEREF _Toc262850601 h 12 HYPERLINK l _Toc262850602 3.3.5 砂輪架相關(guān)尺寸設(shè)計 PAGEREF _Toc262850602 h 15 HYPERLINK l _Toc262850603 3.3.6 頭架相關(guān)尺寸的確定 PAGEREF _Toc262850603 h 17 HYPERLINK l _Toc262850605 3.3.7 尾架相關(guān)尺寸的

5、確定 PAGEREF _Toc262850605 h 18 HYPERLINK l _Toc262850606 3.3.8 工作臺 PAGEREF _Toc262850606 h 18 HYPERLINK l _Toc262850607 3.3.9 橫向進給機構(gòu) PAGEREF _Toc262850607 h 18 HYPERLINK l _Toc262850608 3.3.10 砂輪修整器 PAGEREF _Toc262850608 h 18 HYPERLINK l _Toc262850609 3.3.11 液壓系統(tǒng) PAGEREF _Toc262850609 h 19 HYPERLINK

6、l _Toc262850610 3.3.12 電氣部分 PAGEREF _Toc262850610 h 19 HYPERLINK l _Toc262850611 3.3.13 機床保護系統(tǒng) PAGEREF _Toc262850611 h 19 HYPERLINK l _Toc262850612 第4章 部件設(shè)計（砂輪架） PAGEREF _Toc262850612 h 20 HYPERLINK l _Toc262850613 4.1 砂輪架設(shè)計的基本要求 PAGEREF _Toc262850613 h 20 HYPERLINK l _Toc262850614 4.2 主軸旋轉(zhuǎn)精度及其提高措施

7、PAGEREF _Toc262850614 h 20 HYPERLINK l _Toc262850615 4.3 主軸軸承系統(tǒng)的剛性 PAGEREF _Toc262850615 h 20 HYPERLINK l _Toc262850616 4.4 砂輪架主軸初步設(shè)計 PAGEREF _Toc262850616 h 20 HYPERLINK l _Toc262850617 4.5 主軸剛度校核 PAGEREF _Toc262850617 h 22 HYPERLINK l _Toc262850619 4.6 動靜壓軸承 PAGEREF _Toc262850619 h 22 HYPERLINK l

8、_Toc262850620 4.7 傳動裝置設(shè)計 PAGEREF _Toc262850620 h 24 HYPERLINK l _Toc262850621 第5章 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計 PAGEREF _Toc262850621 h 30 HYPERLINK l _Toc262850622 5.1 概述 PAGEREF _Toc262850622 h 30 HYPERLINK l _Toc262850623 5.2 確定硬件電路總體方案 PAGEREF _Toc262850623 h 30 HYPERLINK l _Toc262850624 第6章 液壓系統(tǒng)設(shè)計 PAGEREF _Toc2628506

9、24 h 38 HYPERLINK l _Toc262850625 6.1 概述 PAGEREF _Toc262850625 h 38 HYPERLINK l _Toc262850626 6.2 液壓傳動設(shè)計 PAGEREF _Toc262850626 h 38 HYPERLINK l _Toc262850627 結(jié)論 PAGEREF _Toc262850627 h 41 HYPERLINK l _Toc262850628 附錄 磨削溫度科研報告 PAGEREF _Toc262850628 h 45 HYPERLINK l _Toc262850629 第1章 磨削溫度研究概述 PAGEREF

10、_Toc262850629 h 45 HYPERLINK l _Toc262850630 1.1 磨削溫度研究的的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢 PAGEREF _Toc262850630 h 45 HYPERLINK l _Toc262850631 1.1.1 熱模型的發(fā)展其現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc262850631 h 45 HYPERLINK l _Toc262850632 1.1.2 磨削溫度研究的發(fā)展趨勢 PAGEREF _Toc262850632 h 46 HYPERLINK l _Toc262850633 1.2 研究磨削溫度的意義 PAGEREF _Toc262850633 h 47

11、HYPERLINK l _Toc262850634 1.3 磨削溫度測量技術(shù) PAGEREF _Toc262850634 h 48 HYPERLINK l _Toc262850635 第2章 熱電偶的簡介 PAGEREF _Toc262850635 h 48 HYPERLINK l _Toc262850636 2.1 熱電偶現(xiàn)象 PAGEREF _Toc262850636 h 49 HYPERLINK l _Toc262850637 2.2 熱電偶的定義 PAGEREF _Toc262850637 h 49 HYPERLINK l _Toc262850638 2.3 熱電偶定律 PAGEREF

12、 _Toc262850638 h 49 HYPERLINK l _Toc262850639 2.3.1 熱電偶均質(zhì)導(dǎo)體定律 PAGEREF _Toc262850639 h 49 HYPERLINK l _Toc262850640 第3章 實驗內(nèi)容和具體步驟 PAGEREF _Toc262850640 h 50 HYPERLINK l _Toc262850641 3.1 熱電偶的標定 PAGEREF _Toc262850641 h 50 HYPERLINK l _Toc262850642 3.1.1 試驗?zāi)康?PAGEREF _Toc262850642 h 51 HYPERLINK l _Toc

13、262850643 3.1.2 實驗方法及裝置 PAGEREF _Toc262850643 h 51 HYPERLINK l _Toc262850644 3.1.3 試驗步驟 PAGEREF _Toc262850644 h 52 HYPERLINK l _Toc262850645 3.1.4 實驗數(shù)據(jù)及總結(jié) PAGEREF _Toc262850645 h 53 HYPERLINK l _Toc262850646 3.1.5 熱電勢系數(shù) PAGEREF _Toc262850646 h 55 HYPERLINK l _Toc262850647 3.2 試件的制作 PAGEREF _Toc26285

14、0647 h 55 HYPERLINK l _Toc262850648 3.3 砂輪磨削區(qū)溫度的測量 PAGEREF _Toc262850648 h 56 HYPERLINK l _Toc262850649 參考文獻 PAGEREF _Toc262850649 h 57第1章 緒論1.1 磨床的類型與用途1.1.1 磨床的類型及其特點用磨料磨具（砂輪、砂帶、油石和研磨料等）為工具進行切削加工的機床，統(tǒng)稱為磨床（英文為Grinding machine），它們是因精加工和硬表面的需要而發(fā)展起來的1。磨床種類很多，主要有：外圓磨床、內(nèi)圓磨床、平面磨床、工具磨床和用來磨削特定表面和工件的專門化磨床，如

15、花鍵軸磨床、凸輪軸磨床、曲軸磨床等2。對外圓磨床來說，又可分為普通外圓磨床、萬能外圓磨床、無心外圓磨床、 寬砂輪外圓磨床、端面外圓磨床等以上均為使用砂輪作切削工具的磨床。此外，還有以柔性砂帶為切削工具的砂帶磨床，以油石和研磨劑為切削工具的精磨磨床等。磨床與其他機床相比，具有以下幾個特點：1、磨床的磨具（砂輪）相對于工件做高速旋轉(zhuǎn)運動（一般砂輪圓周線速度在35米/秒左右，目前已向200米/秒以上發(fā)展）；2、它能加工表面硬度很高的金屬和非金屬材料的工件；3、它能使工件表面獲得很高的精度和光潔度；4、易于實現(xiàn)自動化和自動線，進行高效率生產(chǎn)；5、磨床通常是電動機油泵發(fā)動部件，通過機械，電氣，液壓傳動傳

16、動部件帶動工件和砂輪相對運動工件部分組成1。1.1.2 磨床的用途磨床可以加工各種表面，如內(nèi)、外圓柱面和圓錐面、平面、漸開線齒廓面、螺旋面以及各種成形表面。磨床可進行荒加工、粗加工、精加工和超精加工，可以進行各種高硬、超硬材料的加工，還可以刃磨刀具和進行切斷等，工藝范圍十分廣泛。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對機械零件的精度和表面質(zhì)量要求越來越高，各種高硬度材料的應(yīng)用日益增多。精密鑄造和精密鍛造工藝的發(fā)展，使得有可能將毛坯直接磨成成品。高速磨削和強力磨削，進一步提高了磨削效率。因此，磨床的使用范圍日益擴大。它在金屬切削機床所占的比重不斷上升。目前在工業(yè)發(fā)達的國家中，磨床在機床總數(shù)中的比例已達30%40%

17、。據(jù)1997年歐洲機床展覽會(EMO)的調(diào)查數(shù)據(jù)表明，25%的企業(yè)認為磨削是他們應(yīng)用的最主要的加工技術(shù)，車削只占23%， 鉆削占22%，其它占8%；而磨床在企業(yè)中占機床的比例高達42%，車床占23%，銑床占22%，鉆床占14%3。由此可見，在精密加工當中，有許多零部件是通過精密磨削來達到其要求的，而精密磨削加工會要在相應(yīng)的精密磨床上進行，因此精密磨床在精密加工中占有舉足輕重的作用。但是要實現(xiàn)精密磨削加工，則所用的磨床就應(yīng)該滿足以下幾個基本要求： 1.高幾何精度。 精密磨床應(yīng)有高的幾何精度，主要有砂輪主軸的回轉(zhuǎn)精度和導(dǎo)軌的直線度以保證工件的幾何形狀精度。主軸軸承可采用液體靜壓軸承、短三塊瓦或長三

18、塊瓦油膜軸承，整體度油楔式動壓軸承及動靜壓組合軸承等。當前采用動壓軸承和動靜壓軸承較多。主軸的徑向圓跳動一般應(yīng)小于1um，軸向圓跳動應(yīng)限制在23um以內(nèi)。2.低速進給運動的穩(wěn)定性。 由于砂輪的修整導(dǎo)程要求1015mm/min，因此工作臺必須低速進給運動，要求無爬行和無沖擊現(xiàn)象并能平穩(wěn)工作。3.減少振動。 精密磨削時如果產(chǎn)生振動，會對加工質(zhì)量產(chǎn)生嚴重不良影響。故對于精密磨床，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)考慮減少振動。4.減少熱變形。 精密磨削中熱變形引起的加工誤差會達到總誤差的50，故機床和工藝系統(tǒng)的熱變形已經(jīng)成為實現(xiàn)精密磨削的主要障礙。1.1.3 外圓磨削和端面外圓磨床1.外圓磨削在外圓磨削過程中，工件是安裝在

19、兩頂尖的中心之間，砂輪旋轉(zhuǎn)是引起切削旋轉(zhuǎn)的主要來源和原因。基本得外圓磨削方法有兩種，即橫磨法磨外圓和縱磨法磨外圓，如圖11和圖12所示。事實上，外圓磨削可以通過其他以下幾種方法來實施：（1）傳遞方法：在這種方法中，磨削砂輪和工件旋轉(zhuǎn)以及徑向進給都應(yīng)滿足所有的整個長度，切削的深度是由磨削砂輪到工件的縱向進給來調(diào)整的。（2）沖壓切削方法：在這種方法中，磨削是通過砂輪的縱向進給和無軸向進給來完成的，正如我們所看到的，只有在表面成為圓柱的寬度比磨削輪磨損寬度短時，這種方法才能完成。圖11 橫磨法磨外圓圖12 縱磨法磨外圓（3）整塊深度切削方法：除了在磨削過程中，要進行間隙調(diào)整外，這種方法與傳遞方法很相

20、似，同時這種方法具有代表性，除了磨削短而粗的軸。2.端面外圓磨床及其特點端面外圓磨床是外圓磨床的一種變形機床，它宜于大批量磨削帶肩的軸類工件，有較高的生產(chǎn)率。它的特點如下（1）這種磨床的布局形成和運動聯(lián)系與外圓磨床相似，只是砂輪架與頭架，尾架中心連線傾斜一角度（通常10，15，30，45），如圖13所示，數(shù)控端面外圓磨床MKS1632A的砂輪架與頭架，尾架中心連線傾斜30。為避免砂輪架與工件或尾架相碰，砂輪安裝在砂輪架的右邊，從斜向切入，一次磨削工件外圓和端面。（2）由于它適用于大批量生產(chǎn)，所以具有自動磨削循環(huán)，完成快速進給（長切入）粗磨精磨無花磨削。由定程裝置或自動測量控制工件尺寸。（3）裝

21、有砂輪成型修整器，按樣板修整出磨削工件外圓和端面的成型砂輪，為保證端面尺寸穩(wěn)定及操作安全，一般具有軸向?qū)Φ堆b置。圖13 砂輪架與頭架，尾架中心連線傾斜一角度 磨床的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢隨著機械產(chǎn)品精度、可靠性和壽命的要求不斷提高以及新型材料的應(yīng)用增多，磨削加工技術(shù)正朝著超硬度磨料磨具、開發(fā)精密及超精密磨削（從微米、亞微米磨削向納米磨削發(fā)展）和研制高精度、高剛度、多軸的自動化磨床等方向發(fā)展4，如用于超精密磨削的樹脂結(jié)合劑砂輪的金剛石磨粒平均半徑可小至4m；使用電主軸單元可使砂輪線速度高達400m/s，但這樣的線速度一般僅用于實驗室，實際生產(chǎn)中常用的砂輪線速度為4060m/s；從精度上看，定位精度2m

22、，重復(fù)定位精度1m的機床已越來越多；從主軸轉(zhuǎn)速來看，8.2kw主軸達60000r/min，13kw達42000r/min，高速已不是小功率主軸的專有特征；從剛性上看，已出現(xiàn)可加工60HRC硬度材料的加工中心。北京第二機床廠引進日本豐田工機公司先進技術(shù)并與之合作生產(chǎn)的GA（P）6263數(shù)控外圓/數(shù)控端面外圓磨床，砂輪架采用原裝進口，砂輪線速度可達60m/s，砂輪架主軸采用高剛性動靜壓軸承提高旋轉(zhuǎn)精度，采用日本豐田工機公司GC32ECNC磨床專用數(shù)控系統(tǒng)可實現(xiàn)二軸（X和Z）到四軸（X、Z、U和W）控制。此外，對磨床的環(huán)保要求越來越高，絕大部分的機床產(chǎn)品都采用全封閉的罩殼，絕對沒有切屑或切削液外濺的

23、現(xiàn)象。大量的工業(yè)清洗機和切削液處理機系統(tǒng)反映現(xiàn)代制造業(yè)對環(huán)保越來越高的要求。第2章 設(shè)計任務(wù)書1.畢業(yè)設(shè)計題目MKS1632A數(shù)控高速端面外圓磨床及其砂輪架設(shè)計2.畢業(yè)設(shè)計目的本課題旨在讓學(xué)生綜合運用大學(xué)四年所學(xué)的知識，設(shè)計數(shù)控端面外圓磨床MKS1632A及其砂輪架，樹立理論聯(lián)系實際的作風(fēng)和嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度。該課題要求繪制磨床總體布局裝配圖、砂輪架部件裝配圖、磨床液壓系統(tǒng)圖和磨床零件圖，最后撰寫設(shè)計說明書。此外，要求學(xué)生跟隨指導(dǎo)老師和研究生參與部分科學(xué)研究，進行磨削溫度的測試實驗并撰寫科研報告。3.任務(wù)與要求：（1）機床總體布局裝配圖（0#）；（2）部件裝配圖（砂輪架0#）；（3）零件圖 (3#

24、)；（4）液壓傳動圖（1#）；（5）電氣控制圖 （1#）；（6）撰寫科研報告；4.用途和規(guī)格（1）加工對象 A 帶軸肩的多臺階軸（如齒輪軸） B要求端面外圓一次完成的零件 C 帶較大端面的盤類零件 D 作一般外圓磨床（2）主要規(guī)格 A加工直徑20mm320mmB 最大加工長度為750mm C 最大加工重量200D 砂輪線速度60m/s E 機床中心高1095mmF工件轉(zhuǎn)速范圍30300rpm（3）主要運動 A 砂輪轉(zhuǎn)動 B 工件轉(zhuǎn)動C工作臺縱向移動D砂輪架斜向進給運動 E砂輪修整器斜向進給運動 F砂輪修整器旋轉(zhuǎn)運動5.設(shè)計重點與難點（1）磨床總體布局中各部件尺寸的確定；（2）砂輪架主軸和軸承的

25、設(shè)計和選用；（3）皮帶的選用和帶輪的設(shè)計；（4）磨床液壓系統(tǒng)的設(shè)計；（5）磨削溫度科研報告。6.擬采用的途徑與手段（1）查閱國內(nèi)外磨床相關(guān)資料，確定磨床總體布局中各部件（如砂輪架、頭架和尾架等）尺寸；（2）檢驗主軸前端擾度，確保主軸剛度；（3）砂輪架采用靜動壓軸承以提高旋轉(zhuǎn)精度，增強抗振性，延長軸承的使用壽命；（4）采用皮帶和花鍵副帶動主軸旋轉(zhuǎn)，減少主軸變形，使載荷分布均勻；（5）采用Auto CAD繪制裝配圖和零件圖；（6）參看液壓工程方面的資料，設(shè)計磨床液壓系統(tǒng)的設(shè)計；（7）參考磨削溫度測試研究論文，認真、虛心向指導(dǎo)老師和研究生學(xué)習(xí)，進行大量的磨削溫度的測試實驗。第3章 磨床總體布局3.1

26、 磨床總體設(shè)計1.加工零件的工藝分析（表面形狀，尺寸，材料，技術(shù)條件，批量，加工余量等）；2.調(diào)查研究 比較國內(nèi)，外同類機床，經(jīng)驗總結(jié)，進行改革創(chuàng)新；3.圖紙設(shè)計（總圖，部件裝配圖，零件圖，工藝卡，目錄，標準件，外購件目錄，鑄件，鍛件目錄，說明書，裝箱單，合格證）；4.制造，裝配，調(diào)試；5.小批量生產(chǎn)，設(shè)計改進；、總體設(shè)計注意事項1.保證機床滿足加工精度要求，剛性，穩(wěn)定性好；2.傳動系統(tǒng)力求簡短；3.操作調(diào)整方便；4.安全保護，冷卻液供給，回收，廢渣的排除。3.3 磨床總體布局設(shè)計3.3.1 加工零件帶軸肩的多臺階軸，精度IT7以下，Raa0.4，材料45#，40cr，球墨鑄鐵等；3.3.2

27、初步估計組成部分a.床身；b.工作臺面；c頭架；d尾架；e砂輪架；f 修整器；g 測量裝置；h 砂輪進給電機；I 修整器進給電機；j 電器框；k工作臺進給電機；l 工件旋轉(zhuǎn)電機；m 潤滑冷卻裝置；n數(shù)控裝置；3.3.3 總體布局初步設(shè)計1.T型床身；2.工作臺移動；3.工作臺型面采用傾斜10的型面；4.砂輪架主軸與床身導(dǎo)軌傾斜30角； 5.頭尾架中心線平行；6.采用成型砂輪修整器（金剛石滾輪），采用MARPPOS公司軸向，徑向測量儀，配用該公司E5數(shù)控框（如圖31所示）來控制軸向尺寸，徑向尺寸，測量儀布置在橫梁上；圖31 E5數(shù)控框7.數(shù)控系統(tǒng)的四坐標軸X軸：砂輪架進給 Y軸：修整器進給Z軸：

28、工作臺移動 W軸：工件旋轉(zhuǎn)各軸采用交流伺服電機，通過精密無間隙彈性連軸器直接與滾珠絲桿相連；8.液壓油箱單獨（減小熱變形，簡化機床結(jié)構(gòu)，易實現(xiàn)標準化，通用化，便于維修）；9.電器框與機床采用空中走線；10.機床前防護罩采用全封閉結(jié)構(gòu)；3.3.4 縱向與橫向尺寸的確定1.縱向尺寸工件最大長度 ；頭架長度 ；尾架長度 ；上臺面長度 ；下臺面長度 ；床身長度 ；后床身長度 （考慮砂輪架和修整器大小按經(jīng)驗給定）；整個床身寬度 （視覺效果）；砂輪架中心與機床床身對稱線相距圖32 磨床縱向尺寸2.橫向尺寸1）畫出橫向尺寸床身的V型導(dǎo)軌作為橫向尺寸的基準，畫出床身的平面導(dǎo)軌作為高度尺寸的基準線，根據(jù)確定的工

29、作臺參數(shù)，導(dǎo)軌參數(shù)B1，B2中心畫出左視圖2）確定上，下工作臺厚度和寬度（1）厚度：用類比法上工作臺 中心（31）下工作臺 中心 （32）為工作臺導(dǎo)軌的中心距，工作臺導(dǎo)軌選用8075250取 250=75mm250=95mm（2）寬度 （33） 3）確定頭，尾架頂尖中心位置頂尖中心安排在V型導(dǎo)軌的中心線上，這樣有利于磨削最小直徑工件的，砂輪架趨近于工作臺不致相碰。缺點是使導(dǎo)軌的承載壓力較大，故常適當加寬V型導(dǎo)軌的寬度。4）確定頭尾架頂尖中心至床身底面的高度H1左右1根據(jù)工人身高，經(jīng)驗。類比取5）工作臺回轉(zhuǎn)中心位置B96）確定機床總高H 所以H取2000mm。3.3.5 砂輪架相關(guān)尺寸設(shè)計（1）

30、砂輪架導(dǎo)軌（V平導(dǎo)軌）100904001考慮到砂輪的大小及重量與砂輪架的穩(wěn)定性，取L中心=500mm，從而可定出砂輪架的寬度約為600mm，導(dǎo)軌為0.15MPa 的卸荷導(dǎo)軌。圖33 砂輪架的導(dǎo)軌（2）砂輪架橫向行程長度 （34）式中為砂輪架快速進退的行程，一般取。此處取。 （35）（取373）（3）砂輪架高度和長度砂輪架箱體導(dǎo)軌的高度h3，砂輪底板滑臺高度h4，砂輪中心距砂輪底面高度h5，與后床身頂面至平導(dǎo)軌的高度h0，為避免上，下工作臺運動時與箱體相碰，安裝在后床身上的墊板頂面需低于上下工作臺的頂面，同時考慮橫向進給機構(gòu)穿過床身的位置等，根據(jù)經(jīng)驗 取砂輪架中心距后床身頂面砂輪架底座安裝修整器

31、，內(nèi)有傳動絲桿取后床身進給導(dǎo)軌內(nèi)裝絲桿取圖34 砂輪架的高度和寬度砂輪架底板長度： 取=900mm砂輪架導(dǎo)軌長度取 （4）砂輪架主軸電機的選擇用類比法，砂輪架主軸電機的功率取15kw；計算法 （36） 取3.3.6 頭架相關(guān)尺寸的確定長，寬，高：440400411mm1主軸錐孔：莫氏5#錐孔中心高： （37）通過以上計算頭架中心高取180mm 主軸轉(zhuǎn)速 （38）取交流伺服電機選擇用類比法，交流伺服電機選擇IFT5076-DA(D1 18N-M)電機砂輪磨削工件需要的功率 （39）交流伺服電機通過20/38的雙楔齒輪帶傳遞給工件，即 合格主軸不旋轉(zhuǎn)，主軸靠撥盤帶動旋轉(zhuǎn)3.3.7 尾架相關(guān)尺寸的確

32、定5#莫氏錐孔中心高180mm，臺面傾斜10直線滾動導(dǎo)軌液壓油缸，頂緊力3.3.8 工作臺要求上，下臺面便于調(diào)整頭尾架，便于安裝滾珠螺母。傾斜10以便于頭尾架定位，冷卻液回流；及使頭尾架不等高時修刮側(cè)面3.3.9 橫向進給機構(gòu)交流伺服電機聯(lián)軸器滾珠絲桿砂輪架壓力卸荷導(dǎo)軌 壓力油0.15Mpa 卸去壓力V平導(dǎo)軌 砂輪架行程 3.3.10 砂輪修整器伺服電機絲桿修整器直線滾動導(dǎo)軌主軸直徑D=50mm，采用液體動壓軸承(16r/min 6.3Mpa)修整速度=修整器直徑 故修整器行程為160mm3.3.11 液壓系統(tǒng)修整器；尾架；量儀（兩個）；潤滑油； = 5 * GB3 床身導(dǎo)軌； = 6 * G

33、B3 砂輪架卸荷導(dǎo)軌； = 7 * GB3 絲桿； = 8 * GB3 直線滾動導(dǎo)軌； = 9 * GB3 間歇3.3.12 電氣部分SIMENS 810G 控制五坐標軸 砂輪架主軸3.3.13 機床保護系統(tǒng)靜壓供油系統(tǒng) 壓力繼電器 壓差發(fā)訊器 液壓控制器 電路延時尾架伸縮油缸靜壓供油系統(tǒng)：設(shè)置自動循環(huán)電路，可手動，也可用于腳踏。當工件旋轉(zhuǎn)時，由于互鎖裝置，使起無效。油箱液壓控制數(shù)控系統(tǒng)（在各坐標軸）自診斷與保護功能如：電池電壓低 程序錯誤各坐標軸由行程開關(guān)控制最大位移量安全防護罩（砂輪罩，機床前罩）全封閉式導(dǎo)軌面保護 工作臺導(dǎo)軌：不銹鋼可伸縮防護罩 砂輪架導(dǎo)軌：前部：翻板式護罩+橡皮（防水）

34、；后罩：鋼罩。 修整器導(dǎo)軌：折疊式第4章 部件設(shè)計（砂輪架）4.1 砂輪架設(shè)計的基本要求砂輪架是磨床上用來帶動砂輪作高速旋轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部件，主要由傳動部件和主軸軸承部分組成，主軸與軸承是砂輪架的主要組成部分，因此對砂輪架設(shè)計提出的基本要求也是針對主軸軸承部分的。砂輪架設(shè)計應(yīng)滿足以下幾點基本要求1：1.主軸旋轉(zhuǎn)精度高，旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定；2.主軸軸承系統(tǒng)剛性好；3.振動小，發(fā)熱低，不漏油；4.裝配制造簡單，調(diào)整維修方便。4.2 主軸旋轉(zhuǎn)精度及其提高措施1.砂輪架旋轉(zhuǎn)精度是指主軸前端的徑向跳動和軸向躥動大小，它直接影響工件的表面粗糙度和表面缺陷。一般端面外圓磨床砂輪架允許的徑向和軸向跳動允許誤差取5m10m。2

35、.提高主軸旋轉(zhuǎn)精度的措施（1）選擇合適的主軸軸承：動靜壓軸承；（2）提高主軸的加工精度；（3）正確選擇主軸軸向止推方式：液體靜壓推力軸承。4.3 主軸軸承系統(tǒng)的剛性主軸軸承系統(tǒng)的剛性是指在磨削力或傳動力作用下，主軸軸承抵抗變形的能力。通常以主軸前端的撓度來度量。過低的剛性會降低磨削生產(chǎn)率、加工精度和工件表面的粗糙度，引起直波形和螺旋線缺陷。4.4 砂輪架主軸初步設(shè)計1. 砂輪架主軸的強度校核進行軸的強度校核時，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況采取相應(yīng)的計算方法，并恰當?shù)剡x取其許用應(yīng)力。對砂輪架主軸來說，由于采用了卸荷皮帶輪裝置，砂輪架主軸主要承受扭矩，應(yīng)該按照扭轉(zhuǎn)強度計算，且在選取許用應(yīng)力時應(yīng)該選

36、取較小值。砂輪架主軸材料采用42MnVB，并進行淬火，故選取許用應(yīng)力為40MP。軸的扭轉(zhuǎn)強度條件為 （41）扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力（單位為MP） 軸所受扭矩（單位為） 軸的扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)（單位為） 軸傳遞的功率（單位為KW） 軸的轉(zhuǎn)速（單位為r/mm） 計算界面處的直徑（單位為mm） 許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力（單位為r/mm）由上式可得軸的直徑為 （42） mm由上述計算可以得知砂輪架最小直徑為，考慮到砂輪架的剛度等因素，取主軸的最小直徑為60mm。砂輪架主軸的尺寸如圖41所示。圖41 砂輪架主軸尺寸示意圖4.5 主軸剛度校核1.當量直徑因為是階梯軸，所以用當量直徑法作近似計算當量直徑為： （43）L=140+640+

37、20+32+10=932mm= 2.允許撓度允許撓度y= 0.0002*660=3、計算主軸前端撓度值1 （44）載荷（單位為公斤）（150/9.8） 軸兩端的跨距（單位為厘米）（66.00） 懸伸長度（單位為厘米）（13.2） 截面慣性矩（平方厘米） = = 又因為y=0.135，0.010.135，即 y，由上述校核可以得知，主軸剛度符合要求。一般存在一個使主軸前端撓度最小，即剛性最好的支承跨距L。由經(jīng)驗得知，L為（36）D時，主軸前端撓度最小，D=120mm，L為360720mm，取L為640mm。4.6 動靜壓軸承靜壓軸承是利用外部油源產(chǎn)生承載能力的油膜軸承，動靜壓混合軸承是一種既綜合

38、了液體動壓和靜壓軸承的優(yōu)點，又克服了兩著缺點的新型多油楔油膜軸承。它利用靜壓軸承的節(jié)流原理，使壓力油腔中產(chǎn)生足夠大的靜壓軸承載力，從而克服了液體動壓軸承啟動和停止時出現(xiàn)的干摩擦造成主軸與軸承磨損現(xiàn)象，提高了主軸和軸承的使用壽命及精度保持性；軸承油腔大多采用淺腔結(jié)構(gòu)，在主軸啟動后，依靠淺腔階梯效應(yīng)形成的動壓承載力和靜壓承載力疊加，大大地提高了主軸承載能力，而多腔對置結(jié)構(gòu)又極大地增加了主軸剛度；高壓油膜的均化作用和良好的抗振性能，保證了主軸具有很高旋轉(zhuǎn)精度和運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。它的優(yōu)點如下：1.速度和載荷范圍廣，應(yīng)用范圍廣。動靜壓軸承在零件轉(zhuǎn)速到很高的范圍內(nèi)的 各種相對速度下都能承載，而且載荷范圍大，其承

39、載能力取決于供油壓力，軸承軸頸結(jié)構(gòu)和相對大??；2.油膜剛度高，阻尼大，抗振性好;3.摩擦阻力，磨損小.由于總有一層油膜將相對運動表面隔開，因此摩擦阻力小，磨損小，能長期保持很高的運動精度，壽命長.且對軸承軸頸材料要求也較低;4.主軸回轉(zhuǎn)精度高.動靜壓軸承中靜壓油膜具有良好的糾正軸和軸向跳動;5.安全性好.在萬一供油受阻或切斷時，可利用軸承中動壓效應(yīng)來承載;6.承載能力高.由于動壓效應(yīng)，使軸承轉(zhuǎn)速越高承載能力越大，同時軸承還能承受方向不斷變化的動載及瞬時過載;7.穩(wěn)定性好.8.使用較經(jīng)濟.由于動靜壓軸承高速下主要靠動壓承載，故這時供油壓力可相對較小，軸承可設(shè)計成較小軸頸，軸承結(jié)構(gòu)簡單，制造精度和

40、材料要求不高。動靜壓軸承需要一套供油系統(tǒng)，潤滑油要經(jīng)過嚴格過濾以保持清潔。目前廣泛應(yīng)用的是定壓供油系統(tǒng)。一定壓力的壓力油，經(jīng)節(jié)流器流入兩相對運動體間的油腔，通過油腔壓力來平衡外載荷。在定壓供油系統(tǒng)中，節(jié)流器是關(guān)鍵部分，它起著限制流入油腔流量的阻尼作用，使油腔壓力僅隨外載荷的變化而變化。靜壓軸承常用的固定節(jié)流器有毛細管和小孔節(jié)流器兩種。本次設(shè)計選用毛細管節(jié)流器。動靜壓軸承廣泛用于高速精密設(shè)備中.目前，在改造舊精密磨削設(shè)備方面，用得較多的是北京中航設(shè)備改造廠的WMB型表面節(jié)流液體動靜壓混合軸承。砂輪架主軸的軸向定位采用軸向止推靜壓軸承。軸向止推軸承由兩個相對的環(huán)形油腔構(gòu)成。軸上具有臺肩以形成承載面

41、。軸承的間隙通過修磨調(diào)整墊圈的厚度來保證。4.7 傳動裝置設(shè)計為了提高主軸的旋轉(zhuǎn)精度，皮帶輪不直接裝在主軸上，而是裝在單獨的支架上，并用花鍵套帶動主軸旋轉(zhuǎn)，即采用卸荷皮帶輪的方案，如圖42所示。這個方案的優(yōu)點是，減少了主軸的變形，同時還提高了承載能力。圖42 卸荷皮帶輪1.電動機的選擇通過以上計算，取=15kw，選擇Y100L4型電動機2.皮帶設(shè)計因為多楔帶兼有V帶和平帶的優(yōu)點，外輪廓尺寸小，比V型帶傳動平穩(wěn)，所以皮帶采用多楔帶5。多楔帶以平帶為基體，內(nèi)表面有等距離縱向楔型的環(huán)形帶傳動。工作面為楔側(cè)面，有橡膠和聚氨酯兩種5。1）皮帶材料的選用皮帶材料選用聚氨酯。2）設(shè)計計算已知小帶輪轉(zhuǎn)速，即

42、=1500r/min，傳動比i=2.5；（1）計算功率由機械設(shè)計表8.7查得，工作情況系數(shù)為1.1，故 （45）（2）由和選擇帶型由于=16.5kw，=1500r/min，查表后可知，取帶型為L型。（3）確定帶輪基準直徑由金屬切削機床設(shè)計簡明手冊表443，取主動輪基準直徑=80mm。，由此得。（4）驗算帶速 （46）= 6.28 m/s 30 m/s，所以帶速合格。（5）初定軸向間距由公式（45）0.7（+） 2（+）， （47）可知196 560，取=400。（6）所需基準帶長 （48）=由金屬切削機床設(shè)計簡明手冊表45，取相近的基準帶長= 1250 mm6。（7）實際軸向間距 （49）=

43、所以皮帶的實際軸向間距取401mm。（8）多楔帶每楔的基本額定功率由金屬切削機床設(shè)計簡明手冊表440，可以查得0.34kw。（9）小帶輪的包角 （410）（10）多楔帶楔數(shù)的確定 （411）其中查表得，代入的計算公式中，得0.849kw。又已知0.955，1.00，得：由此可以確定，取Z15。3.帶輪設(shè)計1）帶輪設(shè)計的要求：（1）質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)工藝性好，無過大的鑄造應(yīng)力；（2）質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時要經(jīng)過動平衡校證；（3）槽輪工作面要經(jīng)過精細加工，以減少帶的磨損；（4）輪槽的尺寸和角度應(yīng)有一定的精度，以使載荷分布均勻。2）帶輪的材料選用帶輪的材料選用HT200。 3）帶輪的結(jié)構(gòu)（1）小帶輪直徑（

44、d為軸的直徑），所以采用實心式。（2）大帶輪To，于是回路中總的熱電勢包含兩個拍爾帖電勢和兩個湯姆遜電勢。中間導(dǎo)體定律：由導(dǎo)體A和B組成的熱電偶，當接入第三導(dǎo)體C后（如圖21（b）所示），若保持C的兩端溫度相同(To)，回路的總電勢不變。2熱電偶均質(zhì)導(dǎo)體定律7由一種均勻?qū)w組成的閉合回路，不論導(dǎo)體的截面和長度如何，以及各處的溫都不能產(chǎn)生熱電勢。(a) (b)圖21 熱電偶均質(zhì)導(dǎo)體定律2均質(zhì)導(dǎo)體定律引出的結(jié)論如果熱電偶兩電極材料相同，則兩端溫度不同，但總輸出電勢仍為零。因此，必須由兩種不同的材料才能構(gòu)成熱電偶。第3章 實驗內(nèi)容和具體步驟測量工件的平均溫度可以，利用埋裝在工件內(nèi)部的若干標準熱電偶測

45、得，也可以用溫涂料測試工件內(nèi)部的溫度。最近出現(xiàn)了用紅外光導(dǎo)纖維測量磨削溫度方面的研究，并且已經(jīng)取得了一定的成果和突破，但是熱電偶測溫法仍然是能夠進入磨削區(qū)直接測量的唯一有效的方法8。3.1 熱電偶的標定在實際應(yīng)用中，如果保持自由端溫度T。不變，就可以根據(jù)熱電勢E來確定熱端溫度T配大小，這就是熱電偶測溫的工作原理9。熱電偶標定指的是確定熱電偶的熱電特性。熱電偶種類很多，常用的不下幾十種，不同材料組成的熱電偶其測溫范圍、適用條件、靈敏度等也不同，實際應(yīng)用中應(yīng)有所選擇。已被國際上公認的性能優(yōu)良的和用量最大的熱電偶有：鉑銠-鉑熱電偶（ 分度號）、鉑銠-鉑銠熱電偶（ 分度號）、鎳鉻-鎳硅熱電偶（ 分度號

46、）、銅-康銅熱電偶（ 分度號）和鎳鉻-康銅熱電偶（ 分度號）。根據(jù)本研究的測試要求，本測試中采用的測溫元件是的鎳鉻-鎳硅熱電偶。-3mm。實驗研究使用時，根據(jù)需要可以拉延至更細的直徑。這種熱電偶的特點是價格低廉、靈敏度高、復(fù)現(xiàn)性好、高溫下抗氧化能力強，是工業(yè)中和實驗室里大量采用的一種熱電偶。但在還原性介質(zhì)或硫化物氣氛中易被侵蝕。鎳鉻-鎳硅熱電偶的技術(shù)標準如下表3所示。表31 鎳鉻-鎳硅熱電偶的技術(shù)標準 試驗?zāi)康臏囟葮硕ㄖ傅氖谴_定熱電偶的熱電特性，也就是確定熱電偶結(jié)的溫度-電勢曲線。此項試驗是我們即將開展的陶瓷材料的高效深磨溫度測試的一個組成部分。我們準備對高效深磨試驗中用到的鎳鉻-鎳硅絲進行標

47、定，以得到這種材料的第一手資料，為以后的試驗奠定一個堅實的基礎(chǔ)。 實驗方法及裝置1、溫度標定方法簡圖溫度標定的方法的簡圖如下：管式電爐的爐溫可調(diào)。爐溫可調(diào)，與在該爐溫下測得的標定熱電偶的熱電勢相對應(yīng)就可以畫出待標定熱電偶的熱電特性曲線。熱電偶標定裝置如下圖所示：圖31 熱電偶標定裝置2、所用到的實驗裝置臥式管形電爐 型號：SRLK-2-9， 功率：2kwDWK精密溫度自動控制裝置最大輸出功率：10kw 控制精度：1250UJ37型電位差計使用溫度范圍：545標準熱電偶：鉑鐒-鉑分度號：LB3， 測溫范圍-20-1600 新分度號為S等級：二級被測熱電偶：鎳鉻-鎳硅（直徑）分度號：EU2， 測溫范圍-501300 新分度號為K 試驗步驟將試驗設(shè)備各電路連線按設(shè)備說明書的要求聯(lián)結(jié)；將標準熱電偶和被測熱電偶扎好一起放入臥式管形電爐中；接通電源；將DWK精密溫度自動控制裝置調(diào)到一定數(shù)值；測出檢定爐溫下被測