畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告
題 目：數(shù)控鏟磨床縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
系 別 機(jī)電信息系
專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
導(dǎo) 師
2012年12月24日
5
1.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況）
1.1研究背景和意義
鏟磨床是滾刀、成型銑刀等復(fù)雜刀具的精加工機(jī)床，滾刀的鏟磨是由工件主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，砂輪縱向移動(dòng)，砂輪橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，砂輪的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)這四部分所形成的空間運(yùn)動(dòng)合成獲得的。工件的回轉(zhuǎn)和砂輪的縱向移動(dòng)構(gòu)成螺旋運(yùn)動(dòng)，砂輪的橫向進(jìn)給和砂輪的回轉(zhuǎn)構(gòu)成鏟背運(yùn)動(dòng)，兩種運(yùn)動(dòng)合成完成滾刀的鏟磨加工?？v向進(jìn)給系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)螺旋運(yùn)動(dòng)的重要部分，也是保證產(chǎn)品達(dá)到高的加工精度和穩(wěn)定的加工質(zhì)量的關(guān)鍵部件。
目前，我國(guó)大多數(shù)企業(yè)的生產(chǎn)形式還是以傳統(tǒng)機(jī)床生產(chǎn)加工為主，而且大部分的機(jī)床都是工作在十年以上，用這些機(jī)床加工出來(lái)的零件普遍存在質(zhì)量較差，生產(chǎn)的品種較少，生產(chǎn)花費(fèi)的成本較高，生產(chǎn)的效率較低，產(chǎn)品的供貨期較長(zhǎng)。擁有這樣機(jī)床的企業(yè)，在國(guó)外和國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力都非常的弱，直接影響了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)和長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。
數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)加工過(guò)程的高效能自動(dòng)或半自動(dòng)控制，與普通機(jī)床相比，加工精度高，加工穩(wěn)定可靠，生產(chǎn)率高，勞動(dòng)條件好，有利于管理現(xiàn)代化，因而受到生產(chǎn)企業(yè)的更多重視，是制造業(yè)現(xiàn)代化的必然趨勢(shì)。
舊機(jī)床由于長(zhǎng)期的使用，機(jī)械部件有或多或少的磨損，電器部件隨之老化，導(dǎo)致一些機(jī)床的故障率在上升，同時(shí)由于國(guó)內(nèi)外機(jī)電產(chǎn)品的不斷更新，世界上的一些知名數(shù)控系統(tǒng)公司大部分三到五年就更新一次數(shù)控系統(tǒng)，所以當(dāng)某一數(shù)控系統(tǒng)在服役了五到七年后，如果數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)了問(wèn)題，即使想修理也找不到相關(guān)的零部件，給整個(gè)設(shè)備的維護(hù)和修理帶來(lái)了相當(dāng)?shù)穆闊?，甚至造成整臺(tái)機(jī)床的停產(chǎn)。對(duì)機(jī)床的整個(gè)機(jī)械部件來(lái)說(shuō)，大部分機(jī)械部件都很完好，即使有的機(jī)械部件受到了部分的磨損和損傷，只要對(duì)其機(jī)械部件進(jìn)行更換還是可以繼續(xù)使用多年，甚至對(duì)一些從國(guó)外進(jìn)口進(jìn)來(lái)的機(jī)床，整個(gè)機(jī)床的機(jī)械部件的精度還能夠保證，如果將這些機(jī)床進(jìn)行淘汰，必定造成經(jīng)濟(jì)上很大的浪費(fèi)。通過(guò)數(shù)控化改造能用更少的資金提高和增強(qiáng)機(jī)床的功能和檔次，一般來(lái)說(shuō)，改造一臺(tái)數(shù)控機(jī)床相對(duì)于買(mǎi)一臺(tái)新的數(shù)控機(jī)床可以極大地節(jié)省費(fèi)用，就是將整臺(tái)的機(jī)床進(jìn)行徹底的改造，所需要的資金也相對(duì)較少，而且無(wú)論從投資上來(lái)說(shuō)還是從風(fēng)險(xiǎn)上來(lái)說(shuō)都是降低了很多。
2.本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
2.1驅(qū)動(dòng)裝置的選取，數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中要求工作臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且能夠精確控制整個(gè)過(guò)程的速度，伺服驅(qū)動(dòng)裝置是帶有力或力矩或速度或位置反饋并可自動(dòng)調(diào)節(jié)的驅(qū)動(dòng)裝置，它比一般無(wú)伺服驅(qū)動(dòng)的裝置性能要好的多，要求定位分辨率為1um，由于步進(jìn)電機(jī)一般只用于開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的精度遠(yuǎn)不如閉環(huán)系統(tǒng)高。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的速度也遠(yuǎn)不如直流伺服驅(qū)動(dòng)或交流伺服驅(qū)動(dòng)高，而且功率越大速度越低。伺服電機(jī)主要靠脈沖來(lái)定位，伺服電機(jī)接收到1個(gè)脈沖，就會(huì)旋轉(zhuǎn)1個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的角度，從而實(shí)現(xiàn)位移，因?yàn)樗欧姍C(jī)本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，都會(huì)發(fā)出對(duì)應(yīng)數(shù)量的脈沖，這樣和伺服電機(jī)接收的脈沖形成了呼應(yīng)，系統(tǒng)就會(huì)知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機(jī)，這樣，就能夠很精確的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)精確的定位，可以達(dá)到0.001mm。因此初步選用伺服電機(jī)。伺服電機(jī)定位精度高，定位誤差小，快速響應(yīng)，無(wú)超調(diào)，抗干擾能力強(qiáng)。
2.2在驅(qū)動(dòng)中，常采用減速齒輪以作匹配。采用減速齒輪后當(dāng)速度過(guò)高時(shí)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)減速而且能夠增大電機(jī)折算到工作臺(tái)上的扭矩。
2.3傳動(dòng)裝置的選取，將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，此部分的設(shè)計(jì)可選用蝸輪蝸桿或滾珠絲杠傳動(dòng)均能實(shí)現(xiàn)要求，由于渦輪蝸桿嚙合輪齒間的相對(duì)滑動(dòng)速度較大，摩擦磨損大，傳動(dòng)效率低易出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，常用較貴的減摩耐磨材料來(lái)制造渦輪，故成本較高。而滾動(dòng)磨損比滑動(dòng)磨損小得多，且滾動(dòng)摩擦的啟動(dòng)摩擦阻力很小，滾珠絲杠副的摩擦損失小，因而工作時(shí)本身溫度變化很小，絲杠尺寸穩(wěn)定。滾動(dòng)摩擦幾乎與速度無(wú)關(guān)，這樣就可以保證運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，即使在低速時(shí)仍能獲得均勻的速度，保證了較高的精度。經(jīng)過(guò)比較分析，此部分選用滾珠絲杠副。
2.4磨頭座部分用來(lái)加緊和支撐電主軸，在磨削狀態(tài)下，支撐電主軸的磨頭座剛性對(duì)高速旋轉(zhuǎn)的砂輪運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)影響很大，直接關(guān)系到加工工件的最終加工精度。
總體方案如圖1所示，伺服電機(jī)通過(guò)減速齒輪為工作臺(tái)提供進(jìn)給時(shí)的動(dòng)力，并通過(guò)滾珠絲杠副將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€(xiàn)運(yùn)動(dòng)。
圖1 縱向進(jìn)給系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖
3.本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開(kāi)展工作
此課題主要難點(diǎn)是數(shù)控機(jī)床零件圖與裝配圖的繪制。重點(diǎn)是電機(jī)的和滾珠絲杠的選取以及減速器的設(shè)計(jì)。前期先進(jìn)行專(zhuān)業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，查閱相關(guān)資料，分析機(jī)床加工對(duì)象和加工要求，初步提出系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，閱讀此方面的論文，復(fù)習(xí)數(shù)控技術(shù)、電氣伺服驅(qū)動(dòng)、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)等課程中的相關(guān)知識(shí)，并閱讀與此相關(guān)的書(shū)刊。
4.完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃（按周次填寫(xiě)）
1－3周：查閱相關(guān)資料并分析機(jī)床加工對(duì)象和加工要求，初步提出系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，并撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告；
4－6周：分析給定參數(shù)，提出各部分的設(shè)計(jì)方案，計(jì)算并選擇伺服電機(jī)、滾珠絲杠副、導(dǎo)軌副、軸承等零部件；
7－9周：設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床縱向進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械零件圖；
10－12周：設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床縱向進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械裝配圖；
13-14周：整理前期資料并撰寫(xiě)畢業(yè)論文；
15周：提交論文并答辯；
5、 指導(dǎo)教師意見(jiàn)（對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見(jiàn)）
指導(dǎo)教師： 年 月 日
6、 所在系審查意見(jiàn)：
系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日
參考文獻(xiàn)
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