数控无心磨床砂轮修整器及钻床夹具设计毕业设计(论文)(编辑修改稿)

数控无心磨床砂轮修整器及钻床夹具设计毕业设计(论文)(编辑修改稿)内容摘要：

下， ，材料 45， 40cr，球墨铸铁等； 初步估计组成部分 ； ； c 头架； d 尾架； e 砂轮架； f 修整器； g 测量装置； h 砂轮进给电机； I 修整器进给电机； j 电器框； k 工作台进给电机； l 工件旋转电机； m 润滑冷却装置； n 数控装置； 总体布局初步设计 型床身； ； 10176。 的型面； 30176。 角； ； （金刚石滚轮），采用 MARPPOS 公司轴向，径向测量仪，配用该公司 E5 数控框（如图 3－ 1 所示）来控制轴向尺寸，径向尺寸，测量仪布置在横梁上； 数控无心磨床砂轮修整器及钻床 夹具设计 7 图 E5 数控框 X 轴：砂轮架进给 Y 轴：修整器进给 Z 轴：工作台移动 W 轴：工件旋转 各轴采用交流伺服电机，通过精密无间隙弹性连轴器直接与滚珠丝杆相连； （减小热变形，简化机床结构，易实现标准化，通用化，便于维修）； ； ； 纵向与横向尺寸的确定 ① 工件最 大长度 1 750l mm ； ② 头架长度 2 440l mm ； ③ 尾架长度 3 320l mm ； ④ 上台面长度 4 1 2 3 10 0 ( 20 ~ 40 ) 16 40l l l l m m     ； ⑤ 下台面长度  5 4 4 1 5 % ~ 2 0 % 2 0 0 0l l l m m   ； ⑥ 床身长度 6 5 1 4 0 0 3 1 5 0l l l m m   ； ⑦ 后床身长度 7 1600l mm （考虑砂轮架和修整器大小按经验给定）； ⑧ 整个床身宽度 8 1650l mm （视觉效果）； ⑨ 砂轮架中心与机床床身对称线相距 0 2 3 120l l l mm   江南大学学士学位论文 8 图 磨床纵向尺寸 1）画出横向尺寸床身的 V 型导轨作为横向尺寸的基准，画出床身的平面导轨作为高度尺寸的基准线，根据确定的工作台参数，导轨参数 B1’， B2’中心画出左视图 2）确定上，下工作台厚度和宽度 （ 1）厚度 ：用类比法 上工作台  2 0 .2 5 ~ 0 .3 5 39。 hl 中心 （ 3－ 1） 下工作台  1 ~ 39。  中心 （ 3－ 2） 39。 l 为工作台导轨的中心距，工作台导轨选用 80 75 250 取 139。 h = 250=75mm 239。 h = 250=95mm （ 2）宽度 4539。 B l B B  工 作 台 （ 3－ 3）      1 / 2 1 2 ~ 3 0 1 / 2 7 5 2 0 5 8B B m m      ∵ 46BB ∴ 4 70B mm      711 / 2 39。 1 2 ~ 3 0 1 / 2 7 5 2 0 6 0B B m m      ∵ 57BB ∴ 5 70B mm 2 5 0 7 0 7 0 3 9 0B m m   工 作 台 3）确定头，尾架顶尖中心位置 数控无心磨床砂轮修整器及钻床 夹具设计 9 顶尖中心安排在 V 型 导轨的中心线上，这样有利于磨削最小直径工件的，砂轮架趋近于工作台不致相碰。 缺点是使导轨的承载压力较大，故常适当加宽 V 型导轨的宽度。 4）确定头尾架顶尖中心至床身底面的高度 H1 1 1000 ~ 1100H  左右[1] 根据工人身高，经验。 类比取 1 1095H mm  2 1 1 2 / 7 3 9 . 6H H h h H C O S m m     (3— 4) 5）工作台回转中心位置 B9    9 1 / 2 39。 1 / 2 * 2 5 0 1 2 5B l m m   （ 3— 5） 6）确定机床总高 H 2H H h H H   头 架 测 量 仪 （ 3— 6） 7 3 9 .6 1 7 0 4 1 1 6 3 3 .4 51954 mm    所以 H 取 2020mm。 砂轮架相关尺寸设计 （ 1）砂轮架导轨（ V— 平导轨） 100 90 400[1] 考虑到砂轮的大小及重量与砂轮架的稳定性，取 L`中心 =500mm，从而可定出砂轮架的宽度约为 600mm，导轨为 的卸荷导轨。 图 砂轮架的导轨 （ 2）砂轮架横向行程长度 l横  0 . 1 ~ 0 . 2l s s s   横 丝 杆 快 速 快 速 （ 3－ 7） 式中 s快 速 为砂轮架快速进退的行程，一般取 60~150mm。 此处取 111mm。    m a x / 2 / 2 / 2 / 2s D D D D   砂 砂 min丝 杆 工 件 max 工 件 min （ 3－ 8） 江南大学学士学位论文 10    7 5 0 / 2 3 2 0 / 2 5 5 0 / 2 2 0 / 2250 mm    安全系数取 足够 2 5 0 1 1 1 0 .1 1 1 1 3 7 2 .1l     横 （ l横 取 373） （ 3— 9） （ 3）砂轮架高度和长度 砂轮架箱体导轨的高度 h3，砂轮底板滑台高度 h4，砂轮中心距砂轮底面高度 h5，与后床身顶面至平导轨的高度 h0，为避免上，下工作台运动时与箱体相碰，安装在后床身上的垫板顶面需低于上下工作台的顶面，同时考虑横向进给机构穿过床身的位置等，根据经验 ① 6 11 0 ~ 15 0h mm 取 6 130h mm ② 砂轮架中心距后床身顶面 7 1 2 6 1 0 9 5 7 4 0 1 3 0 4 8 5h H H H m m       （ 3— 10） ③ 砂轮架底座安装修整器，内有传动丝杆 取 4 120h mm ④ 后床身进给导轨内装丝杆 取 3 190h mm 5 7 3 4h h h h   （ 3— 11） 485 120 190   175 图 砂轮架的高度和宽度 ⑤ 砂轮架底板长度 9l ： 9l   ~ 2 l 中 心 （ 3— 12）   ~ 2 *500750 ~ 1000 ∴ 取 9l =900mm 数控无心磨床砂轮修整器及钻床 夹具设计 11 ⑥ 砂轮架导轨长度  1 0 9 5 0 ~ 8 0l l l  横 （ 3— 13） 900 373 801353 mm   ∴ 取 10 1305l mm （ 4）砂轮架主轴电机的选择 ① 用类比法，砂轮架主轴电机的功率取 15kw； ② 计算法 N N N切电 空 （ 3－ 14）   * 2 3 . 82 . 3 5 ~ 8 . 8 2 3 . 8ZPV  砂 取 15KWN 电 头架相关尺寸的确定 ① 长，宽，高： 440 400 411mm[1] ② 主轴锥孔：莫氏 5锥孔 ③ 中心高： max /2H D K （ 3－ 15）  320 / 2 20 ~ 35 180 ~ 195mm 通过以上计算头架中心高取 180mm ④ 主轴转速  1 / 8 0 ~ 1 / 1 6 0 * 6 0 4 5 ~ 2 2 . 5 /IV V m s 砂 （ 3－ 16） 取 40 /IV m s Im 71 6 / m in 30 0axVr m in 22 / m in 30IVr ⑤ 交流伺服 电机选择 用类比法，交流伺服电机选择 IFT5076DA(D1 18NM)电机 砂轮磨削工件需要的功率   m a x 1 5 0 * 3 2 0 2 4 . /ZF r N m s  工 件最 大 磨 削 力 （ 3－ 17） 交流伺服电机通过 20/38 的双楔齿轮带传递给工件，即 41 8 3 8 / 2 0 3 4 .2 . /N N m s l   实 ∴ 合格 ⑥ 主轴不旋转，主轴靠拨盘带动旋转 尾架相关尺寸的确定 ① 5莫氏锥孔 ② 中心高 180mm，台面倾斜 10176。 ③ 直线滚动导轨 ④ 液压油缸，顶紧力 12~15kg 工作台 要求上，下台面便于调整头尾架，便于安装滚珠螺母。 倾斜 10176。 以便于头尾架定位，冷却液回流；及使头尾架不等高时修刮侧面 江南大学学士学位论文 12 横向进给机构 交流伺服电机 联轴器 滚珠丝杆 砂轮架 压力卸荷导轨 压力油 卸去 60%~75% 压力 V— 平导轨 100*90*500 砂轮架行程 373l mm横 砂轮修整器 伺服电机 丝杆 修整器 直线滚动导轨 主轴直径 D=50mm，采用液体动压轴承 (16r/min ) 修整速度 = 1/3 ~1/5 V砂 修整器直径 70~ 120 故 12 ~ 19 /V m s线 修整器行程为 160mm 液压系统 ① 修整器； ② 尾架； ③ 量仪（两个）； ④ 润滑油； ⑤ 床身导轨； ⑥ 砂轮架卸荷导轨；⑦ 丝杆； ⑧ 直线滚动导轨； ⑨ 间歇 电气部分 SIMENS 810G 控制五坐标轴 砂轮架主轴 机床保护系统 ① 静压供油系统 压力继电器 压差发讯器 液压控制器 电路延时 ② 尾架伸缩油缸静压供油系统：设置自动循环电路，可手动，也可用于脚踏。 当工件旋转时，由于互锁装置， 使起无效。 ③ 油箱液压控制 ④ 数控系统（在各坐标轴）自诊断与保护功能 如：电池电压低 程序错误 ⑤ 各坐标轴由行程开关控制最大位移量 ⑥ 安全防护罩（砂轮罩，机床前罩）全封闭式 ⑦ 导轨面保护 Ⅰ 工作台导轨：不锈钢可伸缩防护罩 Ⅱ 砂轮架导轨：㈠前部：翻板式护罩 +橡皮（防水）；㈡后罩：钢罩。 Ⅲ 修整器导轨：折叠式 数控无心磨床砂轮修整器及钻床 夹具设计 13 3 部件设计（砂轮修整器设计 ） 砂轮修整器设计的基本要求 砂轮修整器是磨床上用来带动砂轮作高速旋转的关键部件，主要由传动部件和主轴轴承部分组成，主轴与轴承是砂轮的主要组成部分，因此对砂 轮设计提出的基本要求也是针对主轴轴承部分的。 砂轮修整器设计应满足以下几点基本要求 [1]： ，旋转稳定； ； ，发热低，不漏油； ，调整维修方便。 主轴旋转精度及其提高措施 ，它直接影响工件的表面粗糙度和表面缺陷。 一般端面外圆磨床砂轮架允许的径向和轴向跳动允许误差取5181。 m~~10181。 m。 （ 1）选择合适的主轴轴承：动静压轴承； （ 2）提高主轴的加工精度； （ 3）正确选择主轴轴向止推方式：液体静压推力轴承。 主轴轴承系统的刚性 主轴轴承系统的刚性是指在磨削力或传动力作用下，主轴轴承抵抗变形的能力。 通常以主轴前端的挠度来度量。 过低的刚性会降低磨削生产率、加工精度和工件表面的粗糙度，引起直波形和螺旋线缺陷。 砂轮主轴初步设计 1. 砂轮架主轴的强度校核。