外圓無(wú)心磨床導(dǎo)輪架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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外圓磨床砂輪架部件圖.dwg
外圓磨總裝圖.dwg
外文翻譯--數(shù)控系統(tǒng)在平面磨床上應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì).doc
導(dǎo)輪架裝配圖.dwg
目錄
第1章 緒論 2
1.1 磨床的類型與用途 2
1.1.1 磨床的類型及其特點(diǎn) 2
1.1.2 磨床的用途 3
1.1.3 外圓磨削和端面外圓磨床 4
1.2 磨床的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì) 5
第2章：課題意義及任務(wù) 7
第3章 磨床總體布局 8
3.1 磨床總體設(shè)計(jì) 8
3.2、總體設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) 8
3.3 磨床總體布局設(shè)計(jì) 8
3.3.1 加工零件 8
3.3.2 初步估計(jì)組成部分 8
3.3.3 總體布局初步設(shè)計(jì) 8
3.3.4 縱向與橫向尺寸的確定 9
3.3.5 導(dǎo)輪架相關(guān)尺寸設(shè)計(jì) 11
3.3.6 頭架相關(guān)尺寸的確定 14
3.3.7 尾架相關(guān)尺寸的確定 15
3.3.8 工作臺(tái) 15
3.3.9 橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu) 15
3.3.10 砂輪修整器 15
第4章 部件設(shè)計(jì)（導(dǎo)輪架） 16
4.1 導(dǎo)輪架設(shè)計(jì)的基本要求 16
4.2 主軸旋轉(zhuǎn)精度及其提高措施 16
4.3 主軸軸承系統(tǒng)的剛性 16
4.4 導(dǎo)輪架主軸初步設(shè)計(jì) 16
4.5 主軸剛度校核 18
4.6 動(dòng)靜壓軸承 19
4.7 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 20
結(jié)論 29
致謝 30
參考文獻(xiàn) 31
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(diǎn)
用磨料磨具（砂輪、砂帶、油石和研磨料等）為工具進(jìn)行切削加工的機(jī)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(lái)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(lái)磨削特定表面和工件的專門(mén)化磨床，如花鍵軸磨床、凸輪軸磨床、曲軸磨床等[2]。
對(duì)外圓磨床來(lái)說(shuō)，又可分為普通外圓磨床、萬(wàn)能外圓磨床、無(wú)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(jī)床相比，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
1、磨床的磨具（砂輪）相對(duì)于工件做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和自動(dòng)線，進(jìn)行高效率生產(chǎn)；
5、磨床通常是電動(dòng)機(jī)---油泵---發(fā)動(dòng)部件，通過(guò)機(jī)械，電氣，液壓傳動(dòng)---傳動(dòng)部件帶動(dòng)工件和砂輪相對(duì)運(yùn)動(dòng)---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(kāi)線齒廓面、螺旋面以及各種成形表面。磨床可進(jìn)行荒加工、粗加工、精加工和超精加工，可以進(jìn)行各種高硬、超硬材料的加工，還可以刃磨刀具和進(jìn)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(duì)機(jī)械零件的精度和表面質(zhì)量要求越來(lái)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(qiáng)力磨削，進(jìn)一步提高了磨削效率。因此，磨床的使用范圍日益擴(kuò)大。它在金屬切削機(jī)床所占的比重不斷上升。目前在工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家中，磨床在機(jī)床總數(shù)中的比例已達(dá)30%----40%。
據(jù)1997年歐洲機(jī)床展覽會(huì)(EMO)的調(diào)查數(shù)據(jù)表明，25%的企業(yè)認(rèn)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(jī)床的比例高達(dá)42%，車床占23%，銑床占22%，鉆床占14%[3]。由此可見(jiàn)，在精密加工當(dāng)中，有許多零部件是通過(guò)精密磨削來(lái)達(dá)到其要求的，而精密磨削加工會(huì)要在相應(yīng)的精密磨床上進(jìn)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(shí)現(xiàn)精密磨削加工，則所用的磨床就應(yīng)該滿足以下幾個(gè)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(zhǎng)三塊瓦油膜軸承，整體度油楔式動(dòng)壓軸承及動(dòng)靜壓組合軸承等。當(dāng)前采用動(dòng)壓軸承和動(dòng)靜壓軸承較多。主軸的徑向圓跳動(dòng)一般應(yīng)小于1um，軸向圓跳動(dòng)應(yīng)限制在2—3um以內(nèi)。
2.低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。 由于砂輪的修整導(dǎo)程要求10—15mm/min，因此工作臺(tái)必須低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，要求無(wú)爬行和無(wú)沖擊現(xiàn)象并能平穩(wěn)工作。
3.減少振動(dòng)。 精密磨削時(shí)如果產(chǎn)生振動(dòng)，會(huì)對(duì)加工質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重不良影響。故對(duì)于精密磨床，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)考慮減少振動(dòng)。
4.減少熱變形。 精密磨削中熱變形引起的加工誤差會(huì)達(dá)到總誤差的50％，故機(jī)床和工藝系統(tǒng)的熱變形已經(jīng)成為實(shí)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(guò)程中，工件是安裝在兩頂尖的中心之間，砂輪旋轉(zhuǎn)是引起切削旋轉(zhuǎn)的主要來(lái)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1－1和圖1－2所示。
事實(shí)上，外圓磨削可以通過(guò)其他以下幾種方法來(lái)實(shí)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(jìn)給都應(yīng)滿足所有的整個(gè)長(zhǎng)度，切削的深度是由磨削砂輪到工件的縱向進(jìn)給來(lái)調(diào)整的。
（2）沖壓切削方法：在這種方法中，磨削是通過(guò)砂輪的縱向進(jìn)給和無(wú)軸向進(jìn)給來(lái)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(shí)，這種方法才能完成。
為了克服現(xiàn)有無(wú)心磨床的導(dǎo)輪傳動(dòng)裝置的技術(shù)不足,本實(shí)用新型提供一 種無(wú)心磨床的導(dǎo)輪傳動(dòng)裝置，該導(dǎo)輪傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低，使磨 床的加工精度進(jìn)一步提高，傳動(dòng)裝置勿需經(jīng)常進(jìn)行調(diào)整，并且可降低對(duì)伺服 電機(jī)功率的要求。問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：設(shè)有異輪機(jī)頭座，導(dǎo) 輪機(jī)頭座的下端經(jīng)軸承安裝有導(dǎo)輪主軸，導(dǎo)輪主軸上固定有導(dǎo)輪，導(dǎo)輪主軸 的端部固定有蝸輪，導(dǎo)輪機(jī)頭座上固定有伺服電機(jī)，伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上安裝 有蝸桿，蝸桿與蝸輪相嚙合。用于無(wú)心磨床，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低，蝸 輪與蝸桿之間傳動(dòng)平穩(wěn)、無(wú)振動(dòng)，可以保證旋轉(zhuǎn)體以很高的精密度旋轉(zhuǎn)，加 工高精密度產(chǎn)品，傳動(dòng)動(dòng)力大，可降低對(duì)伺服電機(jī)功率的要求，從而節(jié)約電能。
結(jié)論
經(jīng)過(guò)三個(gè)多月的努力，我順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)，對(duì)磨床的設(shè)計(jì)過(guò)程有了一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)，特別對(duì)數(shù)控高速端面外圓磨床MKS1632A的設(shè)計(jì)過(guò)程有了深刻和清晰的了解。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一次綜合應(yīng)用，它涉及到機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械裝備設(shè)計(jì)、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)、數(shù)控技術(shù)、互換性和測(cè)量技術(shù)、單片機(jī)、電子信息技術(shù)等多門(mén)課程的內(nèi)容，使我對(duì)知識(shí)的綜合知識(shí)的運(yùn)用有了很大的提高。
本次設(shè)計(jì)的數(shù)控高速端面外圓磨床MKS1632A可以同時(shí)加工帶軸肩類零件的外圓和端面，從而提高了磨削效率，減少加工時(shí)間，節(jié)省工件的生產(chǎn)成本。
在數(shù)控高速端面外圓磨床MKS1632A的設(shè)計(jì)過(guò)程中，郭老師讓我們四個(gè)人每人負(fù)責(zé)一部分，我負(fù)責(zé)的是數(shù)控高速端面外圓磨床MKS1632A的導(dǎo)輪架部分。起初我們四個(gè)人在一起討論磨床的總體布局圖，每個(gè)人提出自己的想法，然后由大家來(lái)討論，在這樣的討論和交流中，我們都學(xué)到了不少知識(shí)，知道自己方案的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，最后我們討論出來(lái)一套最優(yōu)方案。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我負(fù)責(zé)的部件是導(dǎo)輪架，導(dǎo)輪架是磨床上用來(lái)帶動(dòng)砂輪作高速旋轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部件，主要由傳動(dòng)部件和主軸軸承部分組成，主軸與軸承是導(dǎo)輪架的主要組成部分。首先是根據(jù)導(dǎo)輪架主軸的要求進(jìn)行軸的設(shè)計(jì)，然后再選取軸承，設(shè)計(jì)皮帶和皮帶輪等等。在這個(gè)過(guò)程中，軸的撓度校核、皮帶和皮帶輪的設(shè)計(jì)等用到了大量的計(jì)算。
由于磨床是高精密加工機(jī)床，對(duì)各部件的設(shè)計(jì)要求都較高。為了提高旋轉(zhuǎn)精度，我主要做了以下工作：
1.在選擇軸承的時(shí)候，我選用了動(dòng)靜壓軸承。，動(dòng)靜壓混合軸承是一種既綜合了液體動(dòng)壓和靜壓軸承的優(yōu)點(diǎn)，又克服了兩著缺點(diǎn)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(dòng)壓軸承啟動(dòng)和停止時(shí)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(dòng)后，依靠淺腔階梯效應(yīng)形成的動(dòng)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(duì)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(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。
動(dòng)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(dòng)靜壓混合軸承。
2.在導(dǎo)輪架傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)中，采用了多楔帶皮帶和多楔帶帶輪。多楔帶兼有V帶和平帶的優(yōu)點(diǎn)，外輪廓尺寸小，比V型帶傳動(dòng)平穩(wěn)。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(dòng)，工作面為楔側(cè)面。
3.為了減少外載荷對(duì)導(dǎo)輪架主軸的影響，提高導(dǎo)輪架主軸的承載能力，在帶輪的安裝方面，采用了卸荷皮帶輪的方案，即多楔帶皮帶輪不是直接安裝在導(dǎo)輪架主軸上，而是安裝在支架上，然后通過(guò)花鍵套來(lái)傳遞扭矩，帶動(dòng)導(dǎo)輪架主軸旋轉(zhuǎn)。這種方案的好處是導(dǎo)輪架承受的軸向力大大地減小了，導(dǎo)輪架主要承受扭矩，達(dá)到減小導(dǎo)輪架主軸變形、提高導(dǎo)輪架主軸的承載能力和提高旋轉(zhuǎn)精度等目的。
需要補(bǔ)充一點(diǎn)的是，在導(dǎo)輪架主軸的設(shè)計(jì)中，因?yàn)檩S的中間部分只有一部分需要進(jìn)行精加工，以便安裝動(dòng)靜壓軸承，其余部分則沒(méi)有什么特殊的加工要求。考慮到加工成本的問(wèn)題，我采取將導(dǎo)輪架主軸中間一部分半徑減小的方法，從而減少了精加工的長(zhǎng)度，減小了工件的加工成本，但這樣做會(huì)減小導(dǎo)輪架主軸的剛度。
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我大學(xué)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了綜合，對(duì)我運(yùn)用知識(shí)的能力有了很大提高，特別是培養(yǎng)了我理論結(jié)合實(shí)際的作風(fēng)，改變了我以前設(shè)計(jì)不切合實(shí)際的想法，很多設(shè)計(jì)力求標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。
致謝
經(jīng)過(guò)三個(gè)多月的努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)已接近尾聲了。在老師的指導(dǎo)下，我順利地完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的全部任務(wù)。老師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和高度的責(zé)任心給我留下了很深刻的印象，同時(shí)也給我的學(xué)習(xí)、工作、生活以很大的影響，使我受益匪淺。值此論文完成之際，謹(jǐn)向?qū)煴硎局孕牡母兄x，并感謝同組同學(xué)對(duì)我的合作和支持。
此外，具有豐富磨床設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的老師給我們?nèi)M同學(xué)悉心講解圖紙和解答疑問(wèn)，在次也表示衷心的感謝。最后，院里的領(lǐng)導(dǎo)和其他老師也給了我很大的關(guān)心，再一次對(duì)大家表示衷心的感謝！
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