全自動軸承內(nèi)圓磨床進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計

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畢業(yè)設(shè)計 任務(wù)書 題 目: 全自動軸承內(nèi)圓磨床進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計 院系名稱： 機(jī)電學(xué)院 專業(yè)班級：機(jī)自0402 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 教師職稱： 起止日期：2008年2月25日 地 點: 2008年 2 月 25 日  畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 1．本畢業(yè)設(shè)計課題應(yīng)達(dá)到的目的： 小型深溝球軸承是使用量較大的軸承產(chǎn)品。其生產(chǎn)方式為大批量生產(chǎn)。由于行業(yè)的競爭日益激烈，生產(chǎn)廠家特別重視產(chǎn)品的質(zhì)量和加工效率。在深溝球軸承內(nèi)圈的加工工序中，內(nèi)圈磨削是一種瓶頸工序，也是關(guān)鍵工序。傳統(tǒng)的手動和半自動內(nèi)磨床難以滿足使用要求。因此，有必要設(shè)計開發(fā)以提高加工效率和質(zhì)量為目的的全自動軸承內(nèi)圈內(nèi)圓磨床。軸承加工是以大批量為特征的，因此加工設(shè)備不僅要保證軸承所要求的各項精度而且效率也是一個很重要的指標(biāo)。而隨著軸承工業(yè)的發(fā)展，對軸承磨床的加工精度和加工效率也提出了更高的要求。進(jìn)給系統(tǒng)是軸承加工中提高效率的一項關(guān)鍵之一。所以我們有必要去對進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行研究。該課題有利于提高學(xué)生的（1）綜合應(yīng)用能力（2）應(yīng)用參考文獻(xiàn)的能力（3）設(shè)計能力（4）計算能力（5）計算機(jī)應(yīng)用能力（6）分析問題的能力（7）創(chuàng)新能力等。 2．本畢業(yè)設(shè)計課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）： 1、 機(jī)床的加工對象 該磨床主要用于大批量生產(chǎn)中高級精度的深溝球軸承內(nèi)徑的磨削。主要用于磨削軸承套圈內(nèi)徑，也適合磨削其他環(huán)形零件的內(nèi)徑，最適合大批量全自動化生產(chǎn)。 2、 機(jī)床的加工范圍 該磨床所加工軸承套圈的規(guī)格為： 磨孔直徑： φ10-30毫米 最大磨削深度： 30毫米 最大工件外徑： φ52毫米 加工余量: 0.2-0.35毫米 加工寬度: 9-30毫米 加工質(zhì)量: 高于軸承國家標(biāo)準(zhǔn)對于P0級精度的軸承要求 3、 工件的加工精度 作為精密的機(jī)械元件，滾動軸承工作性能能直接影響逐級的工作性能，甚至于裝在主機(jī)關(guān)鍵部件的軸承的工作能力，幾乎決定了該逐級的工作性能，除高精密軸承外，象耐高溫、耐低溫、防銹、防震、高速、高真空、和耐腐蝕等具有特殊 性能要求的軸承的質(zhì)量指標(biāo)也是十分嚴(yán)格的。 一般來說，滾動軸承應(yīng)具有高的壽命,低的噪音，小的旋轉(zhuǎn)力矩和高的可靠性，這些基本性能要達(dá)到這些要求，就必須在機(jī)械加工工藝上首先確保軸承零件套圈的以下指標(biāo)： 旋轉(zhuǎn)精度：要求軸承的套圈的幾何形狀精度和位置精度不超過幾微米。 尺寸精度：要求套圈的尺寸精度在幾微米之內(nèi)。 粗糙度：安裝表面粗糙度Ra值不大于0.63μm-0.32μm， 尺寸穩(wěn)定度：在長期存放和工作時沒有明顯的尺寸和形狀變化。 質(zhì)量指標(biāo)：尺寸公差7微米：圓度3微米：粗糙度0.04μm 4、軸承內(nèi)套圈內(nèi)徑終磨技術(shù)條件(見下表) 套圈尺寸 尺寸公差 (μm) 橢 圓 度 (μm) 錐 度 (μm) 端面 側(cè)擺 (μm) 光 潔 度 (μm) -10 mm －1 －1 －8 －7 －5 4 2. 5 1.5 5 2.5 2 1.4 6 4 Δ7 Δ8 Δ9 10-18 mm －1 －1 －10 －7 －5 5 3 1.5 5 3 2 1.4 6 5 Δ7 Δ8 Δ9 18-30 mm －1 －1 －12 －8 －6 6 3 2 6 3 2.5 1.4 7 6 Δ7 Δ8 Δ9 5、機(jī)床的運(yùn)動參數(shù)及動力參數(shù) 磨架最大縱向行程(mm) 150 磨架往復(fù)振幅(mm) 14 (無級調(diào)速) 磨架往復(fù)頻率(次/分) 150-450 (無級調(diào)速) 砂輪軸型號 GDZ-36 GDZ-48 GDZ-60 砂輪軸轉(zhuǎn)速 (rpm) 36000 48000 60000 砂輪軸功率 (KW) 5.0 3.5 2.5 工件軸轉(zhuǎn)速(rpm) 低速450 567 710 高速900 1134 1420 工件架最大橫向移動量(mm) 25 工件架回轉(zhuǎn)角度 0-1.5 工件架最大進(jìn)給量(mm) 0.46 (半徑) 工件架快跳量(mm) 0-5 (無級可調(diào)) 粗磨速度(mm/min) 0.8-2 精磨速度(mm/min) 0.25-0.5 快速趨進(jìn)工作速度(mm/min) 15 工件架粗精進(jìn)給微退量(mm) 0.001-0.016 6、設(shè)計工作要求： 自動進(jìn)給系統(tǒng)部件圖一張； 總裝配圖一張； 主要零件圖； 英文翻譯一份； 畢業(yè)設(shè)計說明書一份。 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 3．對本畢業(yè)設(shè)計課題成果的要求〔包括畢業(yè)設(shè)計、圖表、實物樣品等〕： 外文文獻(xiàn)翻譯1份 ，不少于3000漢字 實習(xí)報告或方案論證報告1份 圖紙量不少于零號圖紙4張 完成設(shè)計說明書（含畢業(yè)設(shè)計心得）1份，格式規(guī)范 4．主要參考資料： [1] 盧秉恒，機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)，機(jī)械工業(yè)出版社，1999 [2] 鐵維麟，機(jī)床備件手冊，機(jī)械工業(yè)出版社，1999 [3] 鄭修本，機(jī)械制造工藝學(xué)，機(jī)械工業(yè)出版社，1999 [4] 戴曙，金屬切削機(jī)床，機(jī)械工業(yè)出版社，1999 [5] 董剛，機(jī)械設(shè)計， 機(jī)械工業(yè)出版社，1999 [6] 楊黎明，機(jī)械設(shè)計簡明手冊，國防工業(yè)出版社，2007 [7] 機(jī)械零件設(shè)計手冊，冶金工業(yè)出版社，1981 [8] 徐灝，機(jī)械設(shè)計手冊，機(jī)械工業(yè)出版社， 2001 [9] 雅謝利，磨床，機(jī)械工業(yè)出版社，1999 [10] 楊黎明 ，機(jī)械零部件選用與設(shè)計，國防工業(yè)出版社， 2006 [11] 杜君文，機(jī)械制造技術(shù)裝備及設(shè)計，機(jī)械工業(yè)出版社，2000 [12] 金屬切削機(jī)床夾具手冊， 機(jī)械工業(yè)出版社，1993 [13] 凸圓外圈微型深溝球軸承外形尺寸， 機(jī)械工業(yè)出版社，2001 [14] 磨床設(shè)計制造基礎(chǔ)，機(jī)械工業(yè)出版社， 2002 [15] 最新軸承手冊， 電子工業(yè)出版社，2006 [16] 機(jī)械設(shè)計機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計， 高等教育出版社，1995 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 5．本畢業(yè)設(shè)計課題工作進(jìn)度計劃： 起 迄 日 期 工 作 內(nèi) 容 2008年 2月25 日~ 3 月 30 日 完成畢業(yè)設(shè)計方案論證報告 2月 25 日~ 3 月 30 日 完成外文資料翻譯 4月 1 日~ 5 月 1 日 完成畢業(yè)設(shè)計圖紙 5月 2 日~ 5 月 20 日 畢業(yè)設(shè)計說明書編寫 5月21 日~ 5 月31 日 畢業(yè)設(shè)計說明書修改 所在系（教研室）審查意見： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 院（部）學(xué)術(shù)委員會意見： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）外文翻譯 題目 五軸磨床加工工具運(yùn)動鏈的設(shè)計和分析 專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級 學(xué) 號 068105337 學(xué) 生 姓 名 鄭帥棟 指 導(dǎo) 教 師 羅海泉 填 表 日 期 2010 年 5 月 18 日 五軸磨床加工工具運(yùn)動鏈的設(shè)計和分析 E.L.J. Bohez，設(shè)計與制造工程部門，亞洲技術(shù)研究所 摘要：五軸CNC加工中心現(xiàn)在應(yīng)用得非常廣泛。大多數(shù)機(jī)器的運(yùn)動學(xué)原理都是以直角笛卡兒坐標(biāo)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的。這篇文章對有可能的概念上的設(shè)計和基于理論上有可能的自由度的結(jié)合并且真實存在的器械進(jìn)行了分類。本文還定義了一些有用的定量參數(shù)，例如：工作空間利用因素、機(jī)器加工工具的空間利用率、方位空間的指標(biāo)和方位角。同時還分析了不同概念的優(yōu)缺點，給出了選擇的標(biāo)準(zhǔn)和機(jī)器結(jié)構(gòu)的設(shè)計。最近在工業(yè)中提出的一些基于斯圖爾特平臺的概念也將在這篇文章中進(jìn)行簡要的論述。 關(guān)鍵詞：五軸；機(jī)器加工工具；運(yùn)動鏈；工作空間；CNC；旋轉(zhuǎn)軸 1.介紹 機(jī)器加工工具的主要設(shè)計規(guī)范應(yīng)該滿足以下法則： 1） 運(yùn)動件在工具和零件的定位和安置上應(yīng)該 有足夠的彈性。 2） 以可能的最快的速度進(jìn)行定位和安置。 3） 以可能的最高的精確度進(jìn)行定位和安置。 4） 加工工具和工件的快速切換。 5） 保護(hù)環(huán)境。 6） 可能的高速材料移動率。 一臺機(jī)器的加工工具的軸的個數(shù)通常是由機(jī)器自由度數(shù)或者是在機(jī)器滑動過程中獨(dú)立可控的運(yùn)動數(shù)來決定的。隨著加工工具軸對應(yīng)Z坐標(biāo)軸的產(chǎn)生，ISO軸命名法推薦使用右手坐標(biāo)法則。一個三軸磨床有三個方向的線性滑動：X、Y和Z，這使得機(jī)器能放置在相應(yīng)軸向滑動范圍內(nèi)的任何一個位置。加工工具軸的方向在加工的時候保持不變。這就限制了與工件連接的加工工具的彈性，并最終導(dǎo)致很多不同的結(jié)構(gòu)。為了增加在可能的加工工具、工件定位中的彈性而不用重新設(shè)計結(jié)構(gòu)，我們將要在增加更多的機(jī)器的自由度。對于一個傳統(tǒng)的三線性軸機(jī)器，能通過提供旋轉(zhuǎn)滑動來實現(xiàn)。圖1就展示了一個五軸磨床的例子。 2.運(yùn)動鏈接圖 制作一個機(jī)器的運(yùn)動鏈接圖對于分析機(jī)器是很有用的。從運(yùn)動鏈接圖中我們可以很快區(qū)別兩組軸：圖2展示了在圖1中五軸磨床的運(yùn)動鏈接圖。從圖中我們可以看到，工件由四根軸運(yùn)載，而加工工具只由一根軸運(yùn)載。 五軸機(jī)器就像兩個相互協(xié)作的機(jī)器人，一個機(jī)器人運(yùn)載工件，另一個機(jī)器人則運(yùn)載加工工具。 為了得到工件和工具定位上最大的彈性，機(jī)器至少需要5個自由度，這意味著工具和工件能在任何角度下連接起來。從一個剛性的物體運(yùn)動連接點的觀點來說，我們也可以理解對軸的個數(shù)的最低要求。為了定位兩個在空間上相互連接的剛體，每個剛體（工具和工件）需要6個自由度或者12個自由度。然而，任何不改變兩者之間定位的共同的平移和旋轉(zhuǎn)的存在將會使自由度數(shù)目減少6個。兩個剛體之間的距離是由工具的加工路徑來決定的，這個距離也將會允許減少一個多余自由度，這樣就使得最小的自由度數(shù)為5。 3.文化背景（略） 4.五軸機(jī)器運(yùn)動結(jié)構(gòu)的分類 按照機(jī)器的旋轉(zhuǎn)和平移軸分類，我們可以把機(jī)器運(yùn)動結(jié)構(gòu)分為四大類：（1）三個平移軸和兩個旋轉(zhuǎn)軸；（2）兩個平移軸和三個旋轉(zhuǎn)軸；（3）一個平移軸和四個旋轉(zhuǎn)軸；（4）五個旋轉(zhuǎn)軸。近乎所有存在的五軸機(jī)器設(shè)備都屬于（1）類。很多的定位焊接機(jī)器人、圈絲機(jī)器和激光加工中心也屬于這一類。只有有限的一些用來加工輪船推進(jìn)器的五軸機(jī)器屬于（2）類。（3）和（4）類只有在設(shè)計需要增加更多自由度的機(jī)器人的時候才會用到。 五根軸可以分布在工具和工件之間的結(jié)合處。第一種分類是根據(jù)運(yùn)載軸的工具和工件的數(shù)量和在運(yùn)動鏈中各個軸的次序來劃分的。另一種分類是根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸放置的位置（是在工具那邊還是在工件那邊）來劃分的?；诘芽▋鹤鴺?biāo)的機(jī)器中的五個自由度是：三個平移運(yùn)動X、Y、Z（一般表示為TTT）和兩個旋轉(zhuǎn)運(yùn)動AB、AC、BC（一般表示為RR）。三個旋轉(zhuǎn)軸（RRR）和兩個直線運(yùn)動軸（TT）的結(jié)合是很少見的。如果一根軸承載著工件，習(xí)慣上是用一個附加的標(biāo)記來注釋它。圖1中的機(jī)器能以X’Y’A’B’Z。XYAB軸運(yùn)載著工件，Z軸運(yùn)載著工具。圖3中展示的是XYZA’B’，三根直線運(yùn)動軸運(yùn)載工具,兩根旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)載著工件。 4.1基于工件和工具運(yùn)載軸次序的分類 理論上，如果認(rèn)為在工具和工件運(yùn)載軸的兩個運(yùn)動鏈上的軸的次序有不同的結(jié)構(gòu)，可能的結(jié)構(gòu)的數(shù)目會非常大。同時只有兩根直線運(yùn)動軸和三根旋轉(zhuǎn)軸結(jié)合也包括在內(nèi)。 在一個五軸機(jī)器中能以以下方式將一根工具運(yùn)載軸和四根工件運(yùn)載軸結(jié)合：對于X，Y，Z，A，B，C中任意一個可能作為工具運(yùn)載的軸，其他工件運(yùn)載軸可以在剩下的五根軸中選取。所以，對于任意可能的工具運(yùn)載軸選擇（六選一或者有六種可能），在剩下的五根軸中選取四根進(jìn)行不同結(jié)構(gòu)的排列個數(shù)為5*4！=120。所以，理論上只有一根工具運(yùn)載軸的五軸機(jī)器就有6*120=720種可能。其他的結(jié)合方式也可以用這種方法分析。假設(shè)t代表工具運(yùn)載軸的數(shù)目，w表示工件運(yùn)載軸的數(shù)目（w+t=5），那么全部可能的結(jié)合數(shù)如下所示： 這個方程式的值恒等于6！或者當(dāng)w+t=5時這個值等于720。在這些720的結(jié)合中，有一些只包含兩根直線運(yùn)動軸。如果只考慮有三根直線運(yùn)動軸的五軸機(jī)器，只有3*5！=360的結(jié)合也是仍是有可能的。這些結(jié)合的預(yù)設(shè)值Gt主要是由t的預(yù)設(shè)值決定的。這個預(yù)設(shè)值和由w的預(yù)設(shè)值所決定的G`w 的預(yù)設(shè)值是一致的，其中w=5-t。運(yùn)用以上的定義，我們可以把五軸機(jī)器分為以下小群：（1）G0/G`5組；（2）G1/G`4組；（3）G2/G`3組；（4）G3/G`2組；（5）G4/G`1組；（6）G5/G`0組。 4.2基于旋轉(zhuǎn)軸的位置的分類 我們能根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸裝配的位置對機(jī)器進(jìn)行分類。 只有那些有兩根旋轉(zhuǎn)軸和三根線性軸的機(jī)器我們才會進(jìn)一步考慮?？赡艿慕Y(jié)構(gòu)如下： （a）旋轉(zhuǎn)軸裝配在工具桿上； （b）旋轉(zhuǎn)軸裝配在機(jī)器平臺； （c）兩者的結(jié)合。 如果機(jī)器的軸的R或者T的類型一樣，那么在工具或者工件運(yùn)載運(yùn)動鏈中軸的次序就不重要了。一般來說，如果在工件運(yùn)載運(yùn)動鏈中有根平移軸和根旋轉(zhuǎn)軸，在工具運(yùn)動鏈中有根平移軸和根旋轉(zhuǎn)軸，那么結(jié)合的個數(shù)為[11]： 其中 每一組的結(jié)合的個數(shù)在下面中將會一個個給出。所有組的結(jié)合總數(shù)為60。從設(shè)計的觀點來說，這是我們所考慮的選擇的數(shù)量中較為容易處理的一個。 5.五軸機(jī)器的工作空間 在定義五軸機(jī)器設(shè)備的工作空間之前，要適當(dāng)?shù)亩x加工工具的工作空間和工件的工作空間。加工工具的工作空間就是通過沿著工具運(yùn)載軸路線描繪出工具掃過參考點（例如工具尖端）而得到的。工件運(yùn)載軸的工作空間也是用同樣方法定義的（把機(jī)器平臺的中心選擇作為參考點）。這些工作空間能由計算掃過過的體積決定[6]。 基于以上的定義，我們能定義一些對于不同類型機(jī)器比較、選擇和設(shè)計有用的定量參數(shù)。 5.1.工作空間利用因素 這個因素可以定義為，工件空間和工具空間的交集與工具空間和工件空間的并集的比。公式為 5.2.可加工的體積大小 一旦工件相對于工件參考點是固定的，并且一個特殊的工具相對于工具參考點也是固定的，那么我們就有可能確定可加工的體積的大小?？杉庸さ捏w積就是能夠在工件上切除的全部體積。機(jī)器工具空間和工件的交集給出了可以切除的材料的總量，或者說是可加工的體積（這是對于特殊的工件和工具機(jī)構(gòu)來說的）。 5.3.機(jī)器工具空間效率 機(jī)器工具空間效率的定義為：機(jī)器工具空間（省略了一部分）和包含著機(jī)器的最小凸起體積。 5.4.五軸機(jī)器的定位空間指數(shù) 一個我們用來估計定位的最大范圍的方法是為了決定能在機(jī)器上用兩根旋轉(zhuǎn)軸加工的球的最大部分。空間定位指數(shù)定義為能夠由用所有旋轉(zhuǎn)軸加工的機(jī)器來加工的最大的球頂體積除以機(jī)器工具空間。 如果這個指數(shù)趨近于1，這就意味著所有的旋轉(zhuǎn)軸能夠在整個機(jī)器工具空間中運(yùn)用。如果這個指數(shù)比1小，這就意味著大概百分之的工作空間能運(yùn)用所有的旋轉(zhuǎn)軸。 以上的定義都是理論上的定義。實際上的定位空間指數(shù)會因為避免零件和機(jī)器、工具和工件之間的碰撞而進(jìn)一步受到限制。能夠加工的球頂變小就說明了這一點。 6.五軸機(jī)器的選擇標(biāo)準(zhǔn) 我們的目的不是對五軸機(jī)器對于某一項特定的運(yùn)用的選擇或者設(shè)計進(jìn)行一個徹底的研究。我們只是論述能用來判斷五軸機(jī)器的選擇的主要的標(biāo)準(zhǔn)。 6.1.五軸機(jī)器設(shè)備的應(yīng)用 應(yīng)用能在布置和造型上進(jìn)行區(qū)分。圖12和圖13說明了五軸的布置和五軸造型上的區(qū)別。 6.1.1.五軸布置 如圖12所示，一個在不同角度有著很多孔和平面板的零件，僅僅用一臺三軸磨床來加工這個零件是不可能的。如果我們在用一臺五軸機(jī)器，那么工具能在任何方向和工件定位連接起來。一旦達(dá)到了正確的位置，在大多數(shù)軸固定的情況下，我們就可以對孔和平面板進(jìn)行加工了。平面板中能包括獨(dú)立結(jié)構(gòu)的2D平面。如果我們僅僅是要鉆孔，那么理論上一軸CNC同步控制就足夠了，而加工2D平面時兩軸同步控制就夠了。然而，三軸同步現(xiàn)在也很普遍了。當(dāng)我們把工件和工具放置在連接在一起的時候，這就增加了在開始切削前的快進(jìn)的速度。 6.1.2.五軸造型 圖13所示為一個五軸造型的例子，為了加工這個形狀復(fù)雜的表面，我們需要在切削時控制好與零件接觸的刀具的位置。刀具工件的位置在每一步工序中都會改變。CNC控制器需要在材料切除過程中同步控制五軸。更多關(guān)于造型的細(xì)節(jié)能在參考文獻(xiàn)[13]中找到。五軸的機(jī)器有如下的應(yīng)用：（1）生產(chǎn)刀刃，如： 壓縮機(jī)和渦輪的漿；（2）燃料泵的注射器；（3）頭飾的外形；（4）醫(yī)學(xué)器官例如人造心臟閥；（5）復(fù)雜表面的鑄型。 6.2.軸結(jié)構(gòu)的選擇 在設(shè)計和選擇一個結(jié)構(gòu)時，零件的尺寸和重量是首要的標(biāo)準(zhǔn)。重型工件要求工件運(yùn)動鏈短。同時，水平加工平面又是較好的一種設(shè)計，這種設(shè)計會使定位和處理工件變得很便利。把一個重型工件放在一個單獨(dú)旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動鏈上將會很大程度上增加定位的彈性。從圖4中我們可以看出，用一個單獨(dú)水平旋轉(zhuǎn)軸來運(yùn)載工件會使得機(jī)器更加具有彈性。 在很多情況下，我們應(yīng)該把工具運(yùn)動鏈保持得盡量短，因為我們還必須運(yùn)載工具軸驅(qū)動裝置。 7.基于斯圖爾特平臺的新的機(jī)器概念（略） 8.結(jié)論 理論上，五軸機(jī)器有很多構(gòu)成方式。近乎所有經(jīng)典的笛卡兒坐標(biāo)五軸機(jī)器都屬于由三根線性軸和兩根旋轉(zhuǎn)軸，或者三根旋轉(zhuǎn)軸和兩根線性軸組成的系列。這個系列又可以細(xì)分為有著720種情況的六組。就算只考慮三根線性軸的情況，在每個系列中仍然有360種組合。這些不同的組合是根據(jù)在工具和工件運(yùn)載運(yùn)動鏈中軸的次序來區(qū)分的。 如果在對由三根線性軸和兩根旋轉(zhuǎn)軸組成的五軸機(jī)械進(jìn)行分組時，只考慮在工具和工件運(yùn)動鏈中旋轉(zhuǎn)軸的位置，那么我們能五軸機(jī)器分為三組。在第一組中，兩根旋轉(zhuǎn)軸安置在工件運(yùn)動鏈。在第二組中，兩根旋轉(zhuǎn)軸安置在工具運(yùn)動鏈。在第三組中，每個運(yùn)動鏈都安置一根旋轉(zhuǎn)軸。每一組仍然有20種可能的情況。對于一個特定的應(yīng)用領(lǐng)域，要從這些組合中選出一組最好的是一項很復(fù)雜的工作。為了使這項工作變得容易些，我們定義了一些用于比較的指數(shù)，例如：機(jī)器刀具空間、空間利用因素、定位空間指數(shù)、定位角度指數(shù)和機(jī)器刀具空間效率。列出了用來計算機(jī)器刀具空間和在機(jī)器上能加工的最大球頂?shù)闹睆降乃惴?。詳?xì)論述了兩個運(yùn)用這些指數(shù)的例子。第一個例子論述的是加工珠寶的五軸機(jī)器的設(shè)計。第二個例子則闡明了一臺機(jī)器在線性軸中有著相同范圍，在這種情況下，旋轉(zhuǎn)軸選項的選擇（略）。 運(yùn)用得最廣泛的五軸機(jī)器的兩根旋轉(zhuǎn)軸安置在運(yùn)動鏈末端處的工件一側(cè)。這種結(jié)構(gòu)給出了一種對于機(jī)器刀具結(jié)構(gòu)的模塊設(shè)計。然而，從應(yīng)用的觀點來說，這種模塊設(shè)計并不總是最理想的。因為理論上存在很多可能的結(jié)構(gòu)，很明顯的是，對于一個特殊的工件裝置需要一個合適的特定的五軸機(jī)器。模塊設(shè)計應(yīng)該以在所有的五軸結(jié)合中的模塊性為基礎(chǔ)。當(dāng)前在設(shè)計中的模塊性是以三線性軸機(jī)器為基礎(chǔ)的。 五軸磨床使得機(jī)器結(jié)構(gòu)的數(shù)量變小。這對增加精確度和減小大部分尺寸是有幫助的。然而，它也有一些缺點：（1）五軸機(jī)器的高價；（2）增加的旋轉(zhuǎn)軸的同時也增加了定位誤差；（3）在同等的進(jìn)給下，在機(jī)器軸上的切削速度更高。 在購買五軸機(jī)器之前必須要對需要加工的產(chǎn)品的范圍進(jìn)行深入的研究。那些零件也應(yīng)該分為五軸定位或者是五軸造型，或者兩者都是。例如，有著旋轉(zhuǎn)平臺的機(jī)器對于生產(chǎn)諸如壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)工件是很好的。一根旋轉(zhuǎn)軸在刀具側(cè)，一根旋轉(zhuǎn)軸在工件側(cè)，這樣的布置將會提供更大的工作空間利用因素。 最近所介紹的虛擬軸機(jī)器有著一個主要的優(yōu)點：潛在的更高的動力響應(yīng)和更高的硬度。然而，它的工作空間利用因素比經(jīng)典的五軸機(jī)器要低。這些機(jī)器的更高強(qiáng)度使得他們非常適于高速磨所需要的高速桿[19]的設(shè)計。 9 機(jī)電工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計方案 論證報告 設(shè)計題目: 全自動軸承內(nèi)圓磨床進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 2008年4月6日 目 次 1 課題的來源與意義 2 1.1課題的背景與意義 2 1.2 課題設(shè)計要解決的問題 2 1.3 課題研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 2 1.4 課題國內(nèi)外研究的概況 3 1.5課題的發(fā)展趨勢與應(yīng)用對象 4 2 本課題的設(shè)計任務(wù)與技術(shù)要求 4 2.1本畢業(yè)設(shè)計課題應(yīng)達(dá)到的目的 4 2.2 本畢業(yè)設(shè)計課題任務(wù)的內(nèi)容和要求 4 3 方案擬定 5 3.1 自動軸承內(nèi)圈內(nèi)圓磨床總體設(shè)計與布局 5 3.2軸承套圈內(nèi)圓的磨削原理與特點 5 3.3全自動軸承內(nèi)圈內(nèi)圓磨床的加工對象，范圍及要求 6 3.4 機(jī)床的主要運(yùn)動及參數(shù)分析 8 3.5 影響機(jī)床加工精度和效率的工藝因素 9 3.6機(jī)床主要部件結(jié)構(gòu)方案評價 9 4 方案對比 11 5 方案論證結(jié)果 12 6 本畢業(yè)設(shè)計課題工作進(jìn)度計劃： 13 參考資料 14 1 課題的來源與意義 1.1課題的背景與意義 軸承內(nèi)圓內(nèi)圈磨床是指用于磨削軸承內(nèi)圓的專用磨床。五十年代，開始逐步發(fā)展了切入式軸承專用內(nèi)圓和外圓磨床；至八十年代，隨著機(jī)床基礎(chǔ)元件技術(shù)的發(fā)展，特別是電子技術(shù)的高速發(fā)展，軸承套圈內(nèi)圓和外圓磨床的技術(shù)的日趨完善，相繼出現(xiàn)了PC和 CNC控制軸承套勸內(nèi)圓和外圓磨床及CAC控制的軸承套圈內(nèi)圓磨床，使現(xiàn)代控制技術(shù)與先進(jìn)的機(jī)床功能組件相得益彰，大大提高了機(jī)床的自動化程度、可靠性、工作精度和生產(chǎn)效率。 迄今為止，較著名的軸承磨床制造廠主要有：美國的勃蘭恩特、希爾德；西德的奧佛貝克；意大利的西馬特、法米爾、諾瓦；日本的精工精機(jī)、東洋工 業(yè)公司；東德的柏林機(jī)床廠、卡爾馬克思城磨床廠等。 本課題為生產(chǎn)軸承的企業(yè)提出的實際課題。小型深溝球軸承是使用量較大的軸承產(chǎn)品。其生產(chǎn)方式為大批量生產(chǎn)。由于行業(yè)的競爭日益激烈，生產(chǎn)廠家特別重視產(chǎn)品的質(zhì)量和加工效率。在深溝球軸承內(nèi)圈的加工工序中，內(nèi)圈磨削是一種瓶頸工序，也是關(guān)鍵工序。傳統(tǒng)的手動和半自動內(nèi)磨床難以滿足使用要求。因此，有必要設(shè)計開發(fā)以提高加工效率和質(zhì)量為目的的全自動軸承內(nèi)圈內(nèi)圓磨床。 1.2 課題設(shè)計要解決的問題 軸承加工是以大批量為特征的，因此加工設(shè)備不僅要保證軸承所要求的各項精度而且效率也是一個很重要的指標(biāo)。所以上下料的輔助時間是可以考慮縮 短來提高效率的。而隨著軸承工業(yè)的發(fā)展，對軸承磨床的加工精度也提出了更高的要求。尺寸精度是軸承加工中控制的一項關(guān)鍵之一。所以我們有必要去對上下料及進(jìn)給進(jìn)行研究。 在學(xué)校翻閱圖書館大量文獻(xiàn)，研究出初步的設(shè)計方案。去工廠進(jìn)行實地考察，結(jié)合書本知識，得出最佳設(shè)計方案。 1.3 課題研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 隨著軸承工業(yè)的迅速發(fā)展，對軸承磨床的加工精度、效率、可靠性提出了更高的要求。尺寸精度是軸承加工中控制的一項關(guān)鍵精度之一，而磨床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)直接影響軸承套圈加工的尺寸精度。因此，隨著軸承質(zhì)量要求的不斷提高，需要更加精密高效的磨床進(jìn)給機(jī)構(gòu)。 磨床能加工硬度較高的材料，如淬硬鋼、硬質(zhì)合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、花崗石。磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能進(jìn)行高效率的磨削，如強(qiáng)力磨削等。小型深溝球軸承是使用量較大的軸承產(chǎn)品。其生產(chǎn)方式為大批量生產(chǎn)。 由于行業(yè)的競爭日益激烈，生產(chǎn)廠家特別重視產(chǎn)品的質(zhì)量和加工效率。在深溝球軸承內(nèi)圈的加工工序中，內(nèi)圈磨削是一種瓶頸工序，也是關(guān)鍵工序。傳統(tǒng)的手動和半自動內(nèi)磨床難以滿足使用要求。因此，有必要設(shè)計開發(fā)以提高加工效率和質(zhì)量為目的的全自動軸承內(nèi)圈內(nèi)圓磨床。 1.4 課題國內(nèi)外研究的概況 十八世紀(jì)30年代，為了適應(yīng)鐘表、自行車、縫紉機(jī)和槍械等零件淬硬后的加工，英國、德國和美國分別研制出使用天然磨料砂輪的磨床。這些磨床是在當(dāng)時現(xiàn)成的機(jī)床如車床、刨床等上面加裝磨頭改制而成的，它們結(jié)構(gòu)簡單，剛度低，磨削時易產(chǎn)生振動，要求操作工人要有很高的技藝才能磨出精密的工件。 1920年前后，無心磨床、雙端面磨床、軋輥磨床、導(dǎo)軌磨床，珩磨機(jī)和超精加工機(jī)床等相繼制成使用；50年代又出現(xiàn)了可作鏡面磨削的高精度外圓磨床；60年代末又出現(xiàn)了砂輪線速度達(dá)60～80米/秒的高速磨床和大切深、緩進(jìn)給磨削平面磨床；70年代，采用微處理機(jī)的數(shù)字控制和適應(yīng)控制等技術(shù)在磨床上得到了廣泛的應(yīng)用。 內(nèi)圓磨床和其他磨床一樣，在提高效率、自動化程度和萬能性方面有較大的發(fā)展。但精度提高得很慢。十多年來，內(nèi)孔不圓度最佳值一直保持在0.3～1um之間，最高表面粗糙度Ra0.08。為了適應(yīng)大批量生產(chǎn)，各國都出現(xiàn)一批自動內(nèi)圓磨床，如美國海爾特公司的 OCF 型內(nèi)圓磨床，美國Bryant公司的C-2型內(nèi)圓磨床，德國SIP200X315型內(nèi)圓磨床。 1.5課題的發(fā)展趨勢與應(yīng)用對象 軸承套圈磨床是磨床的一個重要分支。我國的軸承套圈磨床已經(jīng)全部實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)，現(xiàn)在正在使用的大批量高精度的軸承生產(chǎn)已經(jīng)廣泛采用自動線生產(chǎn)，代表著世界先進(jìn)水平的軸承磨超自動線已經(jīng)大量的出口世界各地。我國的軸承磨床制造企業(yè)為我國的精密磨床發(fā)展做出了卓越的貢獻(xiàn)。 2 本課題的設(shè)計任務(wù)與技術(shù)要求 2.1本畢業(yè)設(shè)計課題應(yīng)達(dá)到的目的： 小型深溝球軸承是使用量較大的軸承產(chǎn)品。其生產(chǎn)方式為大批量生產(chǎn)。由于行業(yè)的競爭日益激烈，生產(chǎn)廠家特別重視產(chǎn)品的質(zhì)量和加工效率。在深溝球軸承內(nèi)圈的加工工序中，內(nèi)圈磨削是一種瓶頸工序，也是關(guān)鍵工序。傳統(tǒng)的手動和半自動內(nèi)磨床難以滿足使用要求。因此，有必要設(shè)計開發(fā)以提高加工效率和質(zhì)量為目的的全自動軸承內(nèi)圈內(nèi)圓磨床。在之前的軸承內(nèi)圓磨床的技術(shù)參數(shù)上進(jìn)行改進(jìn)，把原來的半自動化改成自動化程度更高的機(jī)床。原先的磨床進(jìn)給還是采用棘輪機(jī)構(gòu)，用液壓來驅(qū)動，這樣的進(jìn)給系統(tǒng)自動化程度低，精度也低，不適合現(xiàn)在的大規(guī)模，高精度生產(chǎn)。軸承加工是以大批量為特征的，因此加工設(shè)備不僅要保證軸承所要求的各項精度而且效率也是一個很重要的指標(biāo)。而隨著軸承工業(yè)的發(fā)展，對軸承磨床的加工精度和加工效率也提出了更高的要求。進(jìn)給系統(tǒng)是軸承加工中提高效率的一項關(guān)鍵之一。所以我們有必要去對進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行研究。該課題有利于提高學(xué)生的（1）綜合應(yīng)用能力（2）應(yīng)用參考文獻(xiàn)的能力（3）設(shè)計能力（4）計算能力（5）計算機(jī)應(yīng)用能力（6）分析問題的能力（7）創(chuàng)新能力等。 2.2 本畢業(yè)設(shè)計課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）： （1） 自動進(jìn)給系統(tǒng)部件圖一張； （2） 總裝配圖一張； （3） 主要零件圖； （4） 英文翻譯一份； （5） 畢業(yè)設(shè)計說明書一份。 （6） 方案論證報告1份 （7） 圖紙量不少于零號圖紙4張 （8） 設(shè)計說明書（含畢業(yè)設(shè)計心得）1份 3 方案擬定 3.1 自動軸承內(nèi)圈內(nèi)圓磨床總體設(shè)計與布局 磨削加工可分為一般磨削和高光潔度磨削（即精密磨削，超精磨削，鏡面磨削）兩種。 對于一般磨削，砂輪可當(dāng)作一把多刀多刃的銑刀，每一顆磨粒相當(dāng)于一個刀齒，每一個粒尖相當(dāng)于一個“刀刃”。但他與銑刀又不同的地方就是砂輪有 無數(shù)的刀齒，且刀齒的排列和刀齒的角度都是及不規(guī)則的。高速旋轉(zhuǎn)的每一個“刀齒” ，在切削力的作用下，從工件表面上切除一條薄層的切屑，并在工件表面上摩擦發(fā)熱而產(chǎn)生火化。這樣無數(shù)磨礪切削的結(jié)果，就把工件表面要切除的金屬磨去，形成光滑表面。 對于精密磨削，超精密磨削和鏡面磨削，光滑表面的形成與一般磨削相似，單也有自身的特點。高光潔度磨削是由砂輪通過精細(xì)修整后形成等高的微刃切削作用和適當(dāng)接觸壓力的摩擦拋光作用，使工件表面獲得高的光潔度。 3.2軸承套圈內(nèi)圓的磨削原理與特點 3.2.1 基本原理：圖3-1為滾動軸承內(nèi)圈內(nèi)孔的磨削原理圖。 圖3-1滾動軸承內(nèi)圈內(nèi)孔的磨削原理圖 磨削時，工件徑向進(jìn)給，砂輪軸軸向往復(fù)移動，在粗進(jìn)給和精進(jìn)給磨削之間，往往需要修整砂輪。修整時，砂輪退出內(nèi)孔并在修整器位置往復(fù)運(yùn)動一次，修整器就在砂輪表面去除一層磨料。每修整一次，就必須有一次補(bǔ)償進(jìn)給量Δa,Δa的大小應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)條件經(jīng)驗合理確定，一般其數(shù)量級為1-10微米。 在內(nèi)圓磨削中，工件進(jìn)給一般由機(jī)械控制，也有用步進(jìn)電機(jī)控制的。砂輪轉(zhuǎn)速由電主軸控制：砂輪軸向長距離往復(fù)運(yùn)動由油缸控制，而其往復(fù)振動則有偏心裝置控制。 3.2.2 軸承內(nèi)圈內(nèi)圓磨削的特點： ①砂輪剛度低 內(nèi)表面磨削時，砂輪受內(nèi)徑限制，常制成較細(xì)的懸臂梁狀，剛度很低：剛性差，易于變形，從而引起較大的尺寸和形狀誤差：砂輪軸無進(jìn)給光磨，恢復(fù)變形時間較長，生產(chǎn)率很低。 ②磨削條件差 內(nèi)表面磨削時，砂輪直徑很小，為保證一定的磨削線速度，砂輪軸轉(zhuǎn)速極高，要上萬轉(zhuǎn)，很容易引起磨削系統(tǒng)的振動。在磨削時，砂輪與工件接觸面積大，磨礪抑郁鈍化，且自銳性不能充分發(fā)揮，產(chǎn)生熱量多，冷卻液很難進(jìn)入磨削區(qū)，工件表面極易燒傷。 3.3全自動軸承內(nèi)圈內(nèi)圓磨床的加工對象，范圍及要求 3.3.1 機(jī)床的加工對象 該磨床主要用于大批量生產(chǎn)中高級精度的深溝球軸承內(nèi)徑的磨削。主要用于磨削軸承套圈內(nèi)經(jīng)，也適合磨削其他環(huán)形零件的內(nèi)徑，最適合大批量全自動化生產(chǎn)。 3.3.2 機(jī)床的加工范圍 該磨床所加工軸承套圈的規(guī)格為： 磨孔直徑： φ20-30毫米 最大磨削深度： 30毫米 最大工件外徑： φ42毫米 加工余量: 0.2-0.35毫米 加工質(zhì)量: 高于軸承國家標(biāo)準(zhǔn)對于P0級精度的軸承要求 3.3.3 工件的加工精度 作為精密的機(jī)械元件，滾動軸承工作性能能直接影響逐級的工作性能，直至裝在主機(jī)關(guān)鍵部件的軸承的工作能力，幾乎決定了該逐級的工作性能， 除高精密軸承外，像耐高溫、耐低溫、防銹、防震、高速、高真空、和耐腐蝕等具有特殊性能要求的軸承的質(zhì)量指標(biāo)也是十分嚴(yán)格的。 一般來說，滾動軸承應(yīng)具有高的壽命,低的噪音，小的旋轉(zhuǎn)力矩和高的可靠性，這些基本性能要達(dá)到這些要求，就必須在機(jī)械加工工藝上首先確保軸承零件套圈的以下指標(biāo)： 旋轉(zhuǎn)精度：要求軸承的套圈的幾何形狀精度和位置精度不超過幾微米。 尺寸精度：要求套圈的尺寸精度在幾微米之內(nèi)。 粗糙度：安裝表面粗糙度Ra值不大于0.63μm-0.32μm， 尺寸穩(wěn)定度：在長期存放和工作時沒有明顯的尺寸和形狀變化。 質(zhì)量指標(biāo)：尺寸公差7微米：圓度3微米：粗糙度0.04μm 3.3.3軸承內(nèi)套圈內(nèi)徑終磨技術(shù)條件(見下表3-1) 表3-1 套圈尺寸 尺寸公差 GED (μm) 橢 圓 度 GED (μm) 錐 度 GED (μm) 端面?zhèn)葦[ GED (μm) 光 潔 度 GED (μm) -10mm －1－1－8 －7 －5 4 2. 5 1.5 5 2.5 2 1.4 6 4 Δ7Δ8Δ9 10-18mm －1－1－10 －7 －5 5 3 1.5 5 3 2 1.4 6 5 Δ7Δ8Δ9 18-30mm －1－1 －12 －8 －6 6 3 2 6 3 2.5 1.4 7 6 Δ7Δ8Δ9 3.4 機(jī)床的主要運(yùn)動及參數(shù)分析 3.4.1 機(jī)床應(yīng)提供的主要運(yùn)動分析 為實現(xiàn)正常的內(nèi)圓磨削，所需要的切削運(yùn)動和輔助運(yùn)動如下圖所示。 圖3-2內(nèi)圓磨削切削運(yùn)動和輔助運(yùn)動 圖3.2中Vf-橫向進(jìn)給運(yùn)動：Vr-縱向往復(fù)運(yùn)動：Vd-修整運(yùn)動：Va-砂輪與工件的接近運(yùn)動：Ng-砂輪轉(zhuǎn)速：Nw-工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。 3.4.2 機(jī)床的運(yùn)動參數(shù)及動力參數(shù) 磨架最大縱向行程(mm) 400 磨架最大軸向行程(mm) 420 砂輪軸型號 GDZ-36 GDZ-48 GDZ-60 砂輪軸轉(zhuǎn)速 (rpm) 16000 48000 60000 砂輪軸功率 (KW) 5.0 3.5 2.5 工件軸轉(zhuǎn)速(rpm) 低速450 567 710 高速900 1134 1420 粗磨速度(mm/min) 0.8-2 精磨速度(mm/min) 0.25-0.5 快速趨進(jìn)工作速度(mm/min) 15 工件架粗精進(jìn)給微退量(mm) 0.001-0.016 3.5 影響機(jī)床加工精度和效率的工藝因素 主動測量裝置的精度和穩(wěn)定性，以及砂輪的切削性能都是至關(guān)重要的。砂輪的自銳性及在修整期間內(nèi)的耐磨性是否良好，對內(nèi)圓磨削尺寸精度，幾何精度和精度穩(wěn)定性有重大影響，小孔磨削事尤為重要。所以，儀表和砂輪是實現(xiàn)正常自動內(nèi)圓磨削的前提條件。 以下著重分析影響內(nèi)圓磨削尺寸精度，幾何精度及磨削效率的磨床結(jié)構(gòu)因素。 （1）內(nèi)圓磨削尺寸精度結(jié)構(gòu)影響因素。 1. 工藝系統(tǒng)的運(yùn)動精度及重復(fù)定位精度； 2. 工藝系統(tǒng)的靜動態(tài)剛性； 3. 工藝系統(tǒng)的熱變形； （2）內(nèi)圓磨削幾何精度的磨床結(jié)構(gòu)影響精度 4. 工藝系統(tǒng)的運(yùn)動精度及重復(fù)定位精度； 5. 工藝系統(tǒng)的靜動態(tài)剛性； 6. 夾具重復(fù)定位精度(考慮重修的可能性)幾主軸回轉(zhuǎn)精度； （3）內(nèi)圓磨效率的磨床結(jié)構(gòu)影響因素 7. 磨削參數(shù)，主要是砂輪線速度，橫向進(jìn)給速度，往復(fù)頻率和工件速度； 8. 磨削循環(huán)的合理的設(shè)計以及空程磨削時間和輔助時間的比重； 9. 工藝系統(tǒng)的剛性； 10.機(jī)電系統(tǒng)工作的可靠性； 3.6機(jī)床主要部件結(jié)構(gòu)方案評價 根據(jù)前一節(jié)機(jī)床結(jié)構(gòu)因素對加工尺寸精度，幾何精度和效率影響的分析，現(xiàn)將內(nèi)圓磨床各主要部件可能采用的結(jié)構(gòu)方案列出，并分別進(jìn)行剛性評價，精度評價，從而進(jìn)行方案的比較選擇。部件的結(jié)構(gòu)方案是在假設(shè)部件結(jié)構(gòu)設(shè)計，制造良好的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。任何合理的結(jié)構(gòu)方案，如果具體結(jié)構(gòu)設(shè)計不當(dāng)或制造不良，均會使該部件失去其優(yōu)勢，乃至完全打不到預(yù)測的結(jié)果。 各部件結(jié)構(gòu)方案綜合評價如下表3-2： 表3-2 部件名稱 結(jié)構(gòu)方案 剛性評價 精度評價 效率評價 夾具 定心夾具 電磁無心夾具 滾輪式無心夾具 優(yōu) 優(yōu) 中 差 優(yōu) 優(yōu) 差 優(yōu) 優(yōu) 導(dǎo)軌 滑動導(dǎo)軌 液靜壓導(dǎo)軌 氣靜壓導(dǎo)軌 磙子滾動導(dǎo)軌 鋼球滾動導(dǎo)軌 中 優(yōu) 差 優(yōu) 中 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 砂輪主軸 滾動支撐皮帶軸 滾動支撐DZ系列電主軸 滾動支撐GDZ系列電主軸 氣靜壓支撐電主軸 中 中 優(yōu) 差 中 中 優(yōu) 優(yōu) 中 中 優(yōu) 差 進(jìn)給系統(tǒng) 絲杠螺母(滑動接觸消除間隙) 步進(jìn)電機(jī)(滾珠絲杠) 液壓傳動滾動絲杠 步進(jìn)電機(jī)凸輪機(jī)構(gòu) 中 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 差 優(yōu) 中 優(yōu) 差 優(yōu) 中 差 尺寸控制系統(tǒng) 定程磨削 氣浮塞規(guī)測量系統(tǒng) 前插式主動測量儀 步進(jìn)電機(jī)凸輪杠桿 差 中 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 中 優(yōu) 空程磨削消除系統(tǒng) 控制倒磨削 磨削功率控制 測量—升數(shù)法 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 中 優(yōu) 中 4 方案對比 經(jīng)以上各部件結(jié)構(gòu)方案綜合評價分析，比較各主要部件的特點 （1）分析比較滑動導(dǎo)軌，直線滾動導(dǎo)軌副有如下優(yōu)點：摩擦系數(shù)?。?.003--0.005），運(yùn)動靈活，摩擦阻力小?？梢灶A(yù)緊，能實現(xiàn)無間隙運(yùn)動，提高機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動剛度。成對使用導(dǎo)軌副時，具有“誤差均化效應(yīng)”，從而降低基礎(chǔ)件導(dǎo)軌安裝面的加工精度，減少基礎(chǔ)件的機(jī)械制造成本與難度。導(dǎo)軌副滾道截面采用合理比值的圓弧溝槽，接觸應(yīng)力小，承載能力及剛度及剛度比平面與鋼球點接觸大大提高，滾動摩擦力比雙圓弧滾道有明顯降低。導(dǎo)軌軸采用表面硬化處理，使導(dǎo)軌軸具有良好的耐磨性，精度保持性好，壽命長。簡化了機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計與制造。運(yùn)動平穩(wěn)，微量位移準(zhǔn)確，定位精度高。潤滑方便，可以采用潤滑脂，一次裝填，長期使用。 但是直線滾動導(dǎo)軌副也有如下缺點，導(dǎo)軌面與滾動體是點接觸或者線接觸，所以抗震性差，接觸應(yīng)力大。在全自動軸承內(nèi)圓磨床進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計中，抗震性要求相對來說不是很高。對導(dǎo)軌副的表面硬度、表面形狀精度和滾動體的尺寸精度要求高，若滾動體的直徑不一致，導(dǎo)軌表面有高有低，會使運(yùn)動部件傾斜，產(chǎn)生震動，影響運(yùn)動精度。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，成本較高。對贓物比較敏感，必須有良好的防護(hù)裝置。 （2）根據(jù)各部件結(jié)構(gòu)方案綜合評價，進(jìn)給系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)(滾珠絲杠)方案。 和滑動絲杠副、靜壓絲杠副相比，滾珠絲杠副有如下的優(yōu)點：傳動效率高，摩擦系數(shù)小。這對于內(nèi)圓磨床大批量加工軸承來說，效率也是十分重要的參數(shù)之一。滾珠絲杠運(yùn)動具有可逆性，逆轉(zhuǎn)效率幾乎與正轉(zhuǎn)效率相同，但是滾珠絲杠副沒有自鎖裝置，而該磨床進(jìn)給系統(tǒng)是由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的，步進(jìn)電機(jī)可以取代自鎖裝置的功能。滾珠絲杠副的傳動精度高，主要是指進(jìn)給精度和軸向定位精度。摩擦小，啟動運(yùn)行時無沖擊，低速時無爬行。工作時升溫小，進(jìn)度高，很有利于磨床的精度提案高。滾珠絲杠副磨損小，壽命長。但是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本偏高。 5 方案論證結(jié)果 結(jié)合方案綜合評價，剛性評價、精度評價、效率評價均是最優(yōu)化的。又依據(jù)軸承內(nèi)圈內(nèi)圓磨削的如下特點： 砂輪剛度低 內(nèi)表面磨削時，砂輪受內(nèi)徑限制，常制成較細(xì)的懸臂梁狀，剛度很低：剛性差，易于變形，從而引起較大的尺寸和形狀誤差：砂輪軸無進(jìn)給光磨，恢復(fù)變形時間較長，生產(chǎn)率很低。 磨削條件差 內(nèi)表面磨削時，砂輪直徑很小，為保證一定的磨削線速度，砂輪軸轉(zhuǎn)速極高，要上萬轉(zhuǎn)，很容易引起磨削系統(tǒng)的振動。在磨削時，砂輪與工件接觸面積大，磨礪抑郁鈍化，且自銳性不能充分發(fā)揮，產(chǎn)生熱量多，冷卻液很難進(jìn)入磨削區(qū)，工件表面極易燒傷。方案初定為磙子滾動導(dǎo)軌和步進(jìn)電機(jī)(滾珠絲杠)進(jìn)給方案。 論證后初步設(shè)計結(jié)構(gòu)示意圖如下： 6 本畢業(yè)設(shè)計課題工作進(jìn)度計劃： 2008年2月 25日---3 月 30日 完成畢業(yè)設(shè)計方案論證報告； 2月25日---3月 30日 完成畢業(yè)設(shè)計方案論證報告； 4月1 日---5 月1日 完成畢業(yè)設(shè)計圖紙； 5月2日---5 月20日 進(jìn)行設(shè)計說明書編寫； 5月21日---5 月31日 進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計說明書修改。 參考資料 [1] 盧秉恒，機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999 [2] 鐵維麟，機(jī)床備件手冊，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999 [3] 鄭修本，機(jī)械制造工藝學(xué)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999 [4] 戴曙，金屬切削機(jī)床，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999 [5] 董剛，機(jī)械設(shè)計，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999 [6] 楊黎明，機(jī)械設(shè)計簡明手冊，北京：國防工業(yè)出版社，2007 [7] 機(jī)械零件設(shè)計手冊，北京：冶金工業(yè)出版社，1981 [8] 徐灝，機(jī)械設(shè)計手冊，北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2001 [9] 雅謝利，磨床，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999 [10] 楊黎明 ，機(jī)械零部件選用與設(shè)計，北京：國防工業(yè)出版社， 2006 [11] 杜君文，機(jī)械制造技術(shù)裝備及設(shè)計，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000 [12] 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