數(shù)控磨床床身機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)教材

1、摘 要數(shù)控磨床作為一種重要的機(jī)械零件加工設(shè)備廣泛應(yīng)用于尺寸精度和表面質(zhì) 量要求較高的各種平面加工。磨削技術(shù)及磨床在機(jī)械制造行業(yè)中占有極其重要的 地位，磨削技術(shù)的發(fā)展很快，在機(jī)械加工中起著非常重要的作用。隨著高精度、 高硬度機(jī)械零件數(shù)量的增加，以及精密鑄造和精密鍛造工藝的發(fā)展， 磨床的性能、 品種和產(chǎn)量都在不斷的提高。磨床是各類金屬切削機(jī)床中品種最多的一類，主要 類型有內(nèi)圓磨床、外圓磨床、平面磨床、無(wú)心磨床、工具磨床等。在整個(gè)磨床的各個(gè)組成部分中，床身是磨床的重要基礎(chǔ)部件，床身起著支撐 和連接工作臺(tái)、砂輪架、立柱等關(guān)鍵零部件的作用，并與整機(jī)性能有著密切關(guān)系。 目前，國(guó)內(nèi)的普通磨床基本依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行

2、設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的理論依據(jù)不足，使得磨床 床身結(jié)構(gòu)存在形式單一、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、耗材多、成本高等問題 ，因此進(jìn)行床身輕量 化設(shè)計(jì)研究十分必要。關(guān)鍵詞：數(shù)控磨床、磨削技術(shù)、床身ABSTRACTCNC grinding machine is a kind of important mechanical parts processing equipment widely used in various plane machining precision and surface quality requirements higher. Grinding technology and the machine occ

3、upies an extremely important position in the machinery manufacturing industry, the development of grinding technology soon, plays a very important role in machining. With the increasing number of high precision, high hardness and mechanical parts, as well as the development of precision casting and

4、forging process, performance, varieties and production are in the continuous improvement of the grinding machine. All kinds of metal cutting machine tool grinder is a kind of most varieties, the main types of internal grinder, cylindrical grinder, surface grinder, centerless grinder, grinding machin

5、e etc.In the various parts of the grinder, lathe bed is an important basic components of grinder, lathe bed plays a supporting and connecting table, the grinding wheel rack, column and other key parts of the function, and has a close relation with the performance. At present, the domestic ordinary g

6、rinder basically rely on experience to carry on the design, the theoretical basis for design deficiencies, form single, complex structure, much material consumption, high cost makes the structure of grinder bed, so it is necessary to study the lightweight body design.Key words：CNC grinder, grinding,

7、 Grinder bed第一章概論11.1數(shù)控機(jī)床的發(fā)展與產(chǎn)生11.2何為數(shù)控機(jī)床11.3數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍21.4數(shù)控機(jī)床的基本組成21.5數(shù)控機(jī)床的分類31.6數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)31.7數(shù)控機(jī)床的工作原理 5第二章磨床概述62.1磨削概論62.2磨床的類型與用途 6磨床的類型及其特點(diǎn)6磨床的用途7外圓磨削和端面外圓磨削72.3磨床現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)9第三章數(shù)控磨床總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)103.1磨床結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì) 103.1.1 加工零件103.1.2 初步估計(jì)組成部分 103.2總體布局設(shè)計(jì)103.2.1 結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì) 10磨床支承結(jié)構(gòu)形式的確定11總體布局的確定11第四章數(shù)控磨床床身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 134.

8、1床身結(jié)構(gòu)的基本要求 134.2床身的結(jié)構(gòu)134.3床身基本尺寸的確定144.4提高機(jī)床床身的結(jié)構(gòu)剛度的設(shè)計(jì) 164.5提高機(jī)床的抗振性的措施 174.6床身的鑄造結(jié)構(gòu)174.6.1 床身的鑄造174.7鏈接元件17結(jié)束語(yǔ)19致謝20參考文獻(xiàn)21三江學(xué)院 2014 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第一章 概論1.1 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展與產(chǎn)生1948 年，美國(guó)空軍委托美國(guó)的帕森斯公司，對(duì)飛機(jī)螺旋槳葉片輪廓樣板的加 工設(shè)備進(jìn)行研制。因?yàn)闃影逍螤顝?fù)雜多樣，精度要求很高，一般加工設(shè)備難以適 應(yīng)， 因此提出計(jì)算機(jī)控制機(jī)床的設(shè)想。 1949 年，該公司由美國(guó)麻省理工學(xué)院 （ MIT） 伺服機(jī)構(gòu)研究室協(xié)助， 開始數(shù)控機(jī)

9、床研究， 并于 1952 年成功試制出第一臺(tái)由大型 立式仿形銑床改裝成的三坐標(biāo)數(shù)控銑床，很快便投入正式生產(chǎn)，于 1957 年正式 開始使用。 當(dāng)時(shí)的數(shù)控裝置采用電子管元件，其體積龐大，價(jià)格昂貴，只在航空 工業(yè)等少數(shù)有特殊要求的公司用來(lái)加工復(fù)雜型面的零件； 1959 年，發(fā)展為晶體管 元件與印刷電路板，使數(shù)控裝置進(jìn)入了第二代，它體積縮小，成本也有所下降； 1960 年以后，相對(duì)簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)的點(diǎn)位控制的數(shù)控鉆床和直線控制的數(shù)控銑床發(fā)展 迅速，使數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造領(lǐng)域逐漸得到推廣。到 1965 年，出現(xiàn)了第三代集成 電路數(shù)控裝置，不僅體積更小，功率消耗少，并且可靠性提高，價(jià)格進(jìn)一步下降， 促進(jìn)了數(shù)控機(jī)

10、床品種和產(chǎn)量的進(jìn)一步提高。 60 年代末，先后出現(xiàn)了由一臺(tái)計(jì)算機(jī) 直接控制多臺(tái)機(jī)床的直接數(shù)控系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱 DNC）， 又稱群控系統(tǒng)；采用小型計(jì)算 機(jī)控制的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱 CNC）, 使數(shù)控裝置進(jìn)入了以小型計(jì)算機(jī)化為特征 的第四代。 1974 年，成功研制出使用微處理器和半導(dǎo)體存貯器的微型計(jì)算機(jī)數(shù)控 裝置（簡(jiǎn)稱MNQ,這是第五代數(shù)控系統(tǒng)。第五代與第三代相比，數(shù)控裝置的功能 擴(kuò)大了一倍，而體積則縮小為原來(lái)的 1/20 ，價(jià)格降低 3/4 ，可靠性也得到極大的 提高。 80 年代初，隨著計(jì)算機(jī)軟件和硬件技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了可以進(jìn)行人機(jī)對(duì)話 的自動(dòng)編程數(shù)控裝置；數(shù)控裝置愈趨小型化發(fā)展，可以直接安裝在

11、機(jī)床上；數(shù)控 機(jī)床的自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高，具有了自動(dòng)監(jiān)控刀具破損和自動(dòng)檢測(cè)工件等功能。 我國(guó)是從 1958年開始研發(fā)數(shù)控技術(shù)的，一直到 60 年代中期處于研制、開發(fā)時(shí)期。 當(dāng)時(shí)， 一些高等院校、 科研單位研制出的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)， 開發(fā)也是從電子管開始。 1965 年國(guó)內(nèi)開始研制晶體管數(shù)控技術(shù)。從 70 年代開始，數(shù)控技術(shù)在車、銑、 鉆、鏜、 磨、齒輪加工等領(lǐng)域全面展開，數(shù)控加工中心在上海、北京研制成功。在這一時(shí) 期，數(shù)控線切割機(jī)床由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方便使用、價(jià)格低廉，在模具加工中得到了 推廣。 80年代我國(guó)數(shù)控機(jī)床有了全新的發(fā)展。 90 年代以后主要是向高檔數(shù)控機(jī)床 發(fā)展。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，現(xiàn)在的數(shù)控機(jī)

12、床早已實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制并在工業(yè)領(lǐng)域得 到廣泛應(yīng)用，在模具制造行業(yè)的應(yīng)用最為普及。針對(duì)車削、銑削、磨削、鉆削和 刨削等金屬切削加工工藝及電加工、激光加工等特種加工工藝的需求，開發(fā)了各 種類型的數(shù)控加工機(jī)床。1.2 何為數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床是一種綜合應(yīng)用了微電子技術(shù)、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)、精密測(cè)量三江學(xué)院 2014 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）和機(jī)床結(jié)構(gòu)等方面的最新成就而發(fā)展起來(lái)的高效自動(dòng)化精密機(jī)床，是一種典型的 機(jī)電一體化產(chǎn)品。它是機(jī)械加工自動(dòng)化的核心設(shè)備。1.3 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍 數(shù)控機(jī)床在加工下面這些零件中更能顯示出它的優(yōu)越性：批量?。?200 件以 下）而又多次生產(chǎn)的零件；在加工過程中必須進(jìn)行多

13、種加工的零件；幾何形狀復(fù) 雜的零件；切削余量大的零件；必須控制公差（即公差范圍?。┑牧慵?；工藝設(shè) 計(jì)經(jīng)常變化的零件；加工過程中的錯(cuò)誤會(huì)造成嚴(yán)重浪費(fèi)的貴重零件；需要全部檢 測(cè)的零件。1.4 數(shù)控機(jī)床的基本組成數(shù)控機(jī)床一般由輸人輸出設(shè)備、數(shù)控裝置（CNC）、伺服單元、驅(qū)動(dòng)裝置（或稱 執(zhí) 行機(jī)構(gòu)）、可編程控制器及電氣控制裝置、輔助裝置、機(jī)床本體及測(cè)量裝置組成。（1）輸入和輸出裝置。是機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)和操作人員進(jìn)行信息交流、實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的 交互設(shè)備。輸入裝置的作用是將程序載體上的數(shù)控代碼變成相應(yīng)的電脈沖信號(hào)， 傳送并存人數(shù)控裝置內(nèi)。目前，數(shù)控機(jī)床的輸入裝置有鍵盤、磁盤驅(qū)動(dòng)器、光電閱讀機(jī)等，其相應(yīng)的程序載體

14、為磁盤、穿孔紙帶。輸出裝置是顯示器，有CRT顯示器或彩色液晶顯示器兩種。輸出裝置的作用是：數(shù)控系統(tǒng)通過顯示器為操作人 員提供必要的信息。顯示的信息可以是正在編輯的程序、坐標(biāo)值以及報(bào)警信號(hào)等。（2）數(shù)控裝置（CNC裝置）。是計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的核心，是由硬件和軟件兩部分組成的。它接收的是輸入裝置送來(lái)的脈沖信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過數(shù)控裝置的系統(tǒng)軟件或邏輯 電路的編譯、運(yùn)算和邏輯處理后，輸出各種信號(hào)和指令，控制機(jī)床的各個(gè)部分， 使其進(jìn)行規(guī)定的、有序的動(dòng)作。這些控制信號(hào)中最基本的信號(hào)是各坐標(biāo)軸 （即作進(jìn) 給運(yùn)動(dòng)的各執(zhí)行部件 ）的進(jìn)給速度、進(jìn)給方向和位移量指令 （送到伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū) 動(dòng)執(zhí)行部件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng) ） ，還有主

15、軸的變速、換向和啟停信號(hào)，選擇和交換刀具的 刀具指令信號(hào)，控制冷卻液、潤(rùn)滑油啟停?？刂乒ぜ蜋C(jī)床部件松開、夾緊，控 制分度工作臺(tái)轉(zhuǎn)位的輔助指令信號(hào)等。數(shù)控裝置主要包括微處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、局部總線、外圍邏輯電路以及與 CNC系統(tǒng)他組成部分聯(lián)系的接口等。（3）可編 程邏輯控制器（PIC）。數(shù)控機(jī)床通過CNC和PLC共同完成控制功能，其中，CNC主 要完成與數(shù)字運(yùn)算和管理等有關(guān)的功能，如零件程序的編輯、插補(bǔ) 運(yùn)算、譯碼、 刀具運(yùn)動(dòng)的位置伺服控制等。而 PLC 主要完成與邏輯運(yùn)算有關(guān)的一些動(dòng)作。它接 收CNC的控制代碼M（輔助功能）、s（主軸轉(zhuǎn)速）、T（選刀、換刀）等開關(guān)量動(dòng)作信 息，對(duì)開關(guān)量

16、動(dòng)作信息進(jìn)行譯碼，轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，控制輔助裝置完成機(jī) 床相應(yīng)的開關(guān)動(dòng)作，如工件的裝夾、刀具的更換、冷卻液的開關(guān)等一些輔助動(dòng)作。 它還接收機(jī)床操作面板的指令，一方面直接控制機(jī)床的動(dòng)作（如手動(dòng)操作機(jī)床 ），另一方面將一部分指令送往數(shù)控裝置，用于加工過程的控制。 （4） 伺服單元。伺服 單元接收來(lái)自數(shù)控裝置的速度和位移指令。這些指令經(jīng)伺服單元變換和放大后， 通過驅(qū)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)變成機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度、方向和位移。因此，伺服單元是數(shù)控三江學(xué)院 2014 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 裝置與機(jī)床本體的聯(lián)系環(huán)節(jié)，它把來(lái)自數(shù)控裝置的微弱指令信號(hào)放大成控制驅(qū)動(dòng) 裝置的大功率信號(hào)。伺服單元分為主軸單元和進(jìn)給單元等，

17、伺服單元就其系統(tǒng)而 言又有開環(huán)系統(tǒng)、半閉環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)之分。 （5） 驅(qū)動(dòng)裝置。驅(qū)動(dòng)裝置把經(jīng)過伺 服單元放大的指令信號(hào)變?yōu)闄C(jī)械運(yùn)動(dòng)，通過機(jī)械連接部件驅(qū)動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)，使工 作臺(tái)精確定位或按規(guī)定的軌跡作嚴(yán)格的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，加工出形狀、尺寸與精度符合 要求的零件。目前常用的驅(qū)動(dòng)裝置有直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)，交流伺服電 機(jī)正逐漸取代直流伺服電機(jī)。伺服單元和驅(qū)動(dòng)裝置合稱為伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它是機(jī) 床工作的動(dòng)力裝置，計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置的指令要靠伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)付諸實(shí)施，伺服驅(qū) 動(dòng)裝置包括主軸驅(qū)動(dòng)單元 （ 主要控制主軸的速度 ） 、進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元 （ 主要控制進(jìn)給系 統(tǒng)的速度和位置 ） 。伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的重要組

18、成部分。從某種意義上說， 數(shù)控機(jī)床的功能主要取決于數(shù)控裝置，而數(shù)控機(jī)床的性能主要取決于伺服驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)。 （6） 機(jī)床本體。即數(shù)控機(jī)床的機(jī)械部件，包括主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件 （工作臺(tái)、拖板及其傳動(dòng)部件 ） 和支承部件 （床身、立柱等 ） ，還包括具有冷卻、潤(rùn) 滑、轉(zhuǎn)位和夾緊等功能的輔助裝置。加工中心類的數(shù)控機(jī)床還有存放刀具的刀庫(kù)、 交換刀具的機(jī)械手等部件，數(shù)控機(jī)床機(jī)械部件的組成與普通機(jī)床相似。由于數(shù)控機(jī)床高速度、高精度、大切削用量和連續(xù)加工的要求，其機(jī)械部件 在精度、剛度、抗振性等方面要求更高。此外，為保證數(shù)控機(jī)床功能的充分發(fā)揮。 還有一些輔助系統(tǒng)，如冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、液壓 （或氣動(dòng) ）

19、系統(tǒng)、排屑系統(tǒng)、防 護(hù)系統(tǒng)等。1.5 數(shù)控機(jī)床的分類 數(shù)控機(jī)床的種類很多，主要分類如下：按工藝用途分類。按工藝用途，數(shù)控 機(jī)床可分類如下：普通數(shù)控機(jī)床，這種分類方式與普通機(jī)床分類方法一樣，銑床、 數(shù)控車床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機(jī)床等。加工中心機(jī)床，數(shù)控加 工中心是在普通數(shù)控機(jī)床上加裝一個(gè)刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置而構(gòu)成的數(shù)控機(jī)床，它 可在一次裝夾后進(jìn)行多種工序加工。按運(yùn)動(dòng)方式分類。按運(yùn)動(dòng)方式，數(shù)控機(jī)床可 分類如下：點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床。數(shù)控系統(tǒng)只控制刀具從要有數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標(biāo) 銑床、數(shù)控沖剪床等。直線控制數(shù)控機(jī)床：數(shù)控系統(tǒng)除了控制點(diǎn)與點(diǎn)之間的準(zhǔn)確 位置以外，還要保證兩點(diǎn)之間移動(dòng)的軌跡是一條直

20、線，而且對(duì)移動(dòng)的速度也要進(jìn) 行控制。這類機(jī)床主要有簡(jiǎn)易數(shù)控車床、數(shù)控鉆、銑床等。輪廓控制數(shù)控機(jī)床： 數(shù)控系統(tǒng)能對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的位移及速度進(jìn)行連續(xù)相關(guān)的控制，使合 成的運(yùn)動(dòng)軌跡能滿足加工的要求。這類機(jī)床主要有數(shù)控車床、數(shù)控銑床等。按伺 服系統(tǒng)的控制方式分類。按伺服系統(tǒng)的控制方式，數(shù)控機(jī)床可分類如下：開環(huán)控 制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床、閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床、半閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床。1.6 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)（1）加工對(duì)象改型的適應(yīng)性強(qiáng)利用數(shù)控機(jī)床加工改型零件，只需要重新編制 程序就能實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的加工。它不同于傳統(tǒng)的機(jī)床，不需要制造、更換許多工具、 3三江學(xué)院 2014 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 夾

21、具和量具，更不需要重新調(diào)整機(jī)床。因此，數(shù)控機(jī)床可以快速地從加工一種零 件轉(zhuǎn)變?yōu)榧庸ち硪环N零件，這就為單件、小批量以及試制新產(chǎn)品提供了極大的便 利。它不僅縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，而且節(jié)省了大量工藝裝備費(fèi)用。 (2) 加工精度高 數(shù)控機(jī)床是以數(shù)字形式給出指令進(jìn)行加工的，由于目前數(shù)控裝置的脈沖當(dāng)量( 即每輸出一個(gè)脈沖后數(shù)控機(jī)床移動(dòng)部件相應(yīng)的移動(dòng)量)一般達(dá)到了 0.001mm也就是1卩 m而進(jìn)給傳動(dòng)鏈的反向間隙與絲杠螺距誤差等均可由數(shù)控裝置進(jìn)行補(bǔ)償，因此， 數(shù)控機(jī)床能達(dá)到比較高的加工精度和質(zhì)量穩(wěn)定性。這是由數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用 了必要的措施以及具有機(jī)電結(jié)合的特點(diǎn)決定的。首先是在結(jié)構(gòu)上引入了滾珠絲杠 螺母機(jī)

22、構(gòu)、各種消除間隙結(jié)構(gòu)等，使機(jī)械傳動(dòng)的誤差盡可能?。黄浯问遣捎昧塑?件精度補(bǔ)償技術(shù)，使機(jī)械誤差進(jìn)一步減?。坏谌怯贸绦蚩刂萍庸?，減少了人為 因素對(duì)加工精度的影響。這些措施不僅保證了較高的加工精度，同時(shí)還保持了較 高的質(zhì)量穩(wěn)定性。在采用點(diǎn)位控制系統(tǒng)的鉆孔加工中，由于不需要使用鉆模板與 鉆套，鉆模板的坐標(biāo)誤差造成的影響也不復(fù)存在。又由于加工中排除切屑的條件 得以改善，可以進(jìn)行有效地冷卻，被加工孔的精度及表面質(zhì)量都有所提高。對(duì)于 復(fù)雜零件的輪廓加工，在編制程序時(shí)已考慮到對(duì)進(jìn)給速度的控制，可以做到在曲 率變化時(shí)，刀具沿輪廓的切向進(jìn)給速度基本不變，被加工表面就可獲得較高的精 度和表面質(zhì)量。 (3) 生產(chǎn)效

23、率高零件加工所需要的時(shí)間包括在線加工時(shí)間與輔助時(shí) 間兩部分。數(shù)控機(jī)床能夠有效地減少這兩部分時(shí)間，因而加工生產(chǎn)率比一般機(jī)床 高得多。數(shù)控機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的范圍比普通機(jī)床的范圍大，每一道工序都 能選用最有利的切削用量，良好的結(jié)構(gòu)剛性允許數(shù)控機(jī)床進(jìn)行大切削用量的強(qiáng)力 切削，有效地節(jié)省了在線加工時(shí)間。數(shù)控機(jī)床移動(dòng)部件的快速移動(dòng)和定位均采用 了加速與減速措施，由于選用了很高的空行程運(yùn)動(dòng)速度，因而消耗在快進(jìn)、快退 和定位的時(shí)間要比一般機(jī)床少得多。數(shù)控機(jī)床在更換被加工零件時(shí)幾乎不需要重 新調(diào)整機(jī)床，而零件又都安裝在簡(jiǎn)單的定位夾緊裝置中，可以節(jié)省用于停機(jī)進(jìn)行 零件安裝調(diào)整的時(shí)間。數(shù)控機(jī)床的加工精度比較穩(wěn)定

24、，一般只做首件檢驗(yàn)或工序 間關(guān)鍵尺寸的抽樣檢驗(yàn)，因而可以減少停機(jī)檢驗(yàn)的時(shí)間。在使用帶有刀庫(kù)和自動(dòng) 換刀裝置的數(shù)控加工中心時(shí)，在一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)了多道工序的連續(xù)加工，減少了 半成品的周轉(zhuǎn)時(shí)間，生產(chǎn)效率的提高就更為明顯。 (4) 自動(dòng)化程度高數(shù)控機(jī)床對(duì)零 件的加工是按事先編好的程序自動(dòng)完成的，操作者除了操作面板、裝卸零件、關(guān) 鍵工序的中間測(cè)量以及觀察機(jī)床的運(yùn)行之外，其他的機(jī)床動(dòng)作直至加工完畢，都 是自動(dòng)連續(xù)完成、不需要進(jìn)行繁重的重復(fù)性手工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度與緊張程度均可 大為減輕，勞動(dòng)條件也得到相應(yīng)的改善。 (5) 良好的經(jīng)濟(jì)效益使用數(shù)控機(jī)床加工零 件時(shí)，分?jǐn)傇诿總€(gè)零件上的設(shè)備費(fèi)用是較昂貴的。但在單件、

25、小批生產(chǎn)情況下， 可以節(jié)省工藝裝備費(fèi)用、輔助生產(chǎn)工時(shí)、生產(chǎn)管理費(fèi)用及降低廢品率等，因此能 夠獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。 (6) 有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化用數(shù)控機(jī)床加工零件，能準(zhǔn) 確地計(jì)算零件的加工工時(shí)，并有效地簡(jiǎn)化了檢驗(yàn)和工夾具、半成品的管理工作。 這些特點(diǎn)都有利于使生產(chǎn)管理現(xiàn)代化。數(shù)控機(jī)床在應(yīng)用中也有不利的一面，如提三江學(xué)院 2014 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 高了起始階段的投資，對(duì)設(shè)備維護(hù)的要求較高，對(duì)操作人員的技術(shù)水平要求較高 等。1.7 數(shù)控機(jī)床的工作原理數(shù)控機(jī)床是用數(shù)字信息進(jìn)行控制的機(jī)床。凡是用代碼化的數(shù)字信息將刀具移 動(dòng)軌跡信息記錄在程序介質(zhì)上，然后送人數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過譯碼和運(yùn)算，控制機(jī)床刀

26、具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，加工出所需工件的一類機(jī)床即為數(shù)控機(jī)床。數(shù)控加工的基 本過程。在數(shù)控機(jī)床加工工件前，要分析零件圖，擬定零件加工工藝方案，明確 加工工藝參數(shù)，然后按編程規(guī)則編制數(shù)控加工程序。當(dāng)加工零件的幾何信息和工 藝信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字化信息后，可以用不同方法輸入到機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)中，經(jīng)檢查 無(wú)誤即可啟動(dòng)機(jī)床，運(yùn)行數(shù)控加工程序數(shù)控裝置會(huì)自動(dòng)完成數(shù)控加工程序發(fā)出的 各種控制指令。如果不出現(xiàn)故障，直到加工程序運(yùn)行結(jié)束，零件加工完畢為止。 數(shù)控加工的控制過程與計(jì)算機(jī)控制打印機(jī)的打印過程，特別是與計(jì)算機(jī)控制繪圖 機(jī)的繪圖過程非常相似。數(shù)字控制是相對(duì)于模擬控制而言的。數(shù)字控制系統(tǒng)或計(jì) 算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)用字長(zhǎng)來(lái)

27、表示不同精度信息，可進(jìn)行復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn) 算和信息處理，通過改變軟件 （ 而非電路或機(jī)械機(jī)構(gòu) ）實(shí)現(xiàn)信息處理方式和過程的 轉(zhuǎn)換，具有很好的柔性功能。CNC系統(tǒng)方便、可靠、精度高，廣泛應(yīng)用于機(jī)械運(yùn)動(dòng) 的軌跡、檢測(cè)和輔助運(yùn) 動(dòng)控制等各方面，其中，軌跡控制是機(jī)床和工業(yè)機(jī)器人的 主要控制內(nèi)容。三江學(xué)院 2014 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第二章 磨床概述2.1 磨削概論 利用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪等磨具加工工件表面的切削加工。磨削用于加工各種工 件的內(nèi)外圓柱面、圓錐面和平面,以及螺紋、齒輪和花鍵等特殊、 復(fù)雜的成形表面。 由于磨粒的硬度很高 ,磨具具有自銳性 , 磨削可以用于加工各種材料，包括淬硬鋼、 高

28、強(qiáng)度合金鋼、硬質(zhì)合金、玻璃、陶瓷和大理石等高硬度金屬和非金屬材料。磨 削速度是指砂輪線速度,一般為3035米/秒，超過45米/秒時(shí)稱為高速磨削。磨 削通常用于半精加工和精加工，精度可達(dá)IT85甚至更高，表面粗糙度一般磨削 為 Ra1.25 0.16 微米，精密磨削為 Ra0.16 0.04 微米，超精密磨削為 Ra0.04 0.01 微米, 鏡面磨削可達(dá) Ra0.01 微米以下。磨削的比功率（或稱比能耗，即切除 單位體積工件材料所消耗的能量）比一般切削大，金屬切除率比一般切削小，故 在磨削之前工件通常都先經(jīng)過其他切削方法去除大部分加工余量，僅留0.11毫米或更小的磨削余量。隨著緩進(jìn)給磨削、高速

29、磨削等高效率磨削的發(fā)展，已能從 毛坯直接把零件磨削成形。也有用磨削作為荒加工的，如磨除鑄件的澆冒口、鍛 件的飛邊和鋼錠的外皮等。2.2 磨床的類型與用途2.2.1 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。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化磨床，如花鍵軸磨床、凸輪軸磨床、曲軸磨床等。對(duì)外圓磨床來(lái)說， 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

30、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。2.2.2 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

31、、漸開線齒廓面、 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%勺企業(yè)認(rèn)為磨削是他們 應(yīng)用的最主要的加工技

32、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)床勺比例高達(dá) 42%，車床占 23%，銑床占 22%，鉆床占 14%。由此可見，在 精密加工當(dāng)中，有許多零部件是通過精密磨削來(lái)達(dá)到其要求勺，而精密磨削加工 會(huì)要在相應(yīng)勺精密磨床上進(jìn)行，因此精密磨床在精密加工中占有舉足輕重勺作用。 但是要實(shí)現(xiàn)精密磨削加工，則所用勺磨床就應(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)有高勺幾何精度，主要有砂輪主軸勺回轉(zhuǎn)精度和 導(dǎo)軌勺直線度以保證工件勺幾何形狀精度。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

33、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23um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。2.2.3 外圓磨削和端面外圓磨削1.外圓磨削在外圓磨削過程中，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

34、方法有兩種，即橫磨法磨外圓和縱磨法 磨外圓，如圖 21 和圖 22 所示。事實(shí)上，外圓磨削可以通過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，磨削是通過砂輪的縱向進(jìn)給和無(wú)軸向進(jìn)三江學(xué)院2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)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。圖2 1橫磨法磨外圓圖2 2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(jìn)行間隙調(diào)整外，這種方法 與傳遞方法很相似，同時(shí)這種方

35、法具有代表性，可以磨削短而粗的軸。2. 端面外圓磨床及其特點(diǎn)端面外圓磨床是外圓磨床的一種變形機(jī)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(diǎn)如下：(1) 這種磨床的布局形成和運(yùn)動(dòng)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, 23，26, 30, 45)，如圖2 3所示，數(shù)控端面外圓磨床MKS1632A勺砂輪架與頭架，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(dòng)磨削循環(huán)，完成快速進(jìn)給(長(zhǎng) 切入)-粗磨-精磨一無(wú)花磨削。由定程裝置或

36、自動(dòng)測(cè)量控制工件尺寸。(3) 裝有砂輪成型修整器，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。砂輪圖2-3砂輪架與頭架，尾架中心連線傾斜一角度2.3磨床的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)隨著機(jī)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(dòng)化磨床等方向發(fā)展， 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4卩m磨削精度高達(dá)0.025卩m使用電主軸單元可使砂輪線速度高達(dá) 400m/s,但這樣的線速度 一般僅用于

37、實(shí)驗(yàn)室，實(shí)際生產(chǎn)中常用的砂輪線速度為40 60m/s;從精度上看，定位精度v 2卩m重復(fù)定位精度w 1卩m的機(jī)床已越來(lái)越多；從主軸轉(zhuǎn)速來(lái)看，8.2kw 主軸達(dá)60000r/min，13kw達(dá)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60HR（硬度材料的加工中心。北京第二機(jī)床廠引進(jìn)日本豐田工機(jī)公司先進(jìn)技術(shù)并與之合作生產(chǎn)的 GA（ P） 62 63數(shù)控外圓/數(shù)控端面外圓磨床，砂輪架采用原裝進(jìn)口，砂輪線速度可達(dá)60m/s， 砂輪架主軸采用高剛性動(dòng)靜壓軸承提高旋轉(zhuǎn)精度，采用日本豐田工機(jī)公司GC3ECN（磨床專用數(shù)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)二軸（X和Z）到四軸（X、Z、U和W控制

38、。此外，對(duì)磨床的環(huán)保要求越來(lái)越高，絕大部分的機(jī)床產(chǎn)品都采用全封閉的罩 殼，絕對(duì)沒有切屑或切削液外濺的現(xiàn)象。大量的工業(yè)清洗機(jī)和切削液處理機(jī)系統(tǒng) 反映現(xiàn)代制造業(yè)對(duì)環(huán)保越來(lái)越高的要求。第三章數(shù)控磨床總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1磨床結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)3.1.1 加工零件帶軸肩的多臺(tái)階軸，精度IT7 以下，Ra1.6-Ra0.4,材料 45#，40cr,球墨鑄鐵等;3.1.2 初步估計(jì)組成部分a.床身；b.工作臺(tái)面；c頭架；d尾架；e砂輪架；f修整器；g測(cè)量裝置；h砂 輪進(jìn)給電機(jī)；I修整器進(jìn)給電機(jī)；j電器框；k工作臺(tái)進(jìn)給電機(jī)；I工件旋轉(zhuǎn)電機(jī)； m潤(rùn)滑冷卻裝置；n數(shù)控裝置；3.2 總體布局設(shè)計(jì)本項(xiàng)工作的基本要求：（1）保

39、證刀具和工件間的相對(duì)位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)。（2）足夠的剛性，抗振性。（3）便于操作、維修、排屑等。（4）材料消耗低，占地面積小。（5）造型美觀。總體布局的具體內(nèi)容：（1）運(yùn)動(dòng)分配時(shí)應(yīng)考慮的結(jié)構(gòu)因素（2）磨床傳動(dòng)形式的確定（3）磨床支承結(jié)構(gòu)形式的確定結(jié)構(gòu)布局的設(shè)計(jì)數(shù)控磨床床身設(shè)計(jì)的主軸中心位于立柱的對(duì)稱面內(nèi)，主軸箱的自重不再引起 立柱的變形，相同的切削力所引起的立柱的彎曲變形和扭轉(zhuǎn)變形均大為減小，這 相當(dāng)于提高了機(jī)床的剛度。另在立柱上方安裝兩組定滑輪來(lái)平衡重力，以減小立 柱的變形。如圖3-1 :磨床支承結(jié)構(gòu)形式的確定機(jī)床支承結(jié)構(gòu)形式如圖3-2所示主要有以下幾種：3k. *機(jī)爲(wèi)喪原芫 亦2* I it

40、M inI! - J L圖3-2機(jī)床支承結(jié)構(gòu)形式根據(jù)本課題加工要求，為了避免不必要的精度損失，力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的機(jī)床, 所以復(fù)合式、單臂式、龍門式機(jī)床暫不考慮。而臥式機(jī)床的占地面積相對(duì)較大, 所以本課題采用立式機(jī)床。總體布局的確定綜上所述，數(shù)控磨床總體布局如圖 3-3所示：總體上采用立式布局，立柱部 分裝有步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)與無(wú)間隙齒輪相結(jié)合，箱形立柱上裝有滾珠絲杠、直 線導(dǎo)軌，保證磨頭主軸箱的上下運(yùn)動(dòng)，立柱內(nèi)部與外部磨頭主軸箱裝置通過兩根 掛有與磨頭主軸箱同等重量鐵塊的鋼絲，為了與磨頭裝置自重保持平衡、回轉(zhuǎn)工 作臺(tái)嵌在拖板中，砂輪休整器安裝在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，拖板安裝在床身的導(dǎo)軌上， 夾緊裝置與測(cè)量

41、裝置安裝在拖板上，工件安裝在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上隨工作臺(tái)回轉(zhuǎn)。圖3-3數(shù)控磨床的總體布局三江學(xué)院 2014 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第四章 數(shù)控磨床床身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)該磨床的床身總體設(shè)計(jì)包括 : 底座設(shè)計(jì) （ 包含底座支撐設(shè)計(jì)、工、臺(tái)位置設(shè)計(jì) 及床身的總體設(shè)計(jì) ）; 立柱設(shè)計(jì) （包含擰緊設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)、工作 臺(tái)位置設(shè)計(jì) ） 機(jī)床床身主 體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)主要對(duì)總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。4.1 床身結(jié)構(gòu)的基本要求機(jī)床的床身是整個(gè)機(jī)床的基礎(chǔ)支承件 , 一般用來(lái)放置導(dǎo)軌等重要部件。為了 滿足數(shù)控機(jī)床高速度、高精度、高生產(chǎn)率、高可靠性和高自動(dòng)化的要求，與普通 機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床應(yīng)有更高的靜、動(dòng)剛度，更好的抗振性。數(shù)控機(jī)床床身

42、主要 在下面四個(gè)方面提出了更高的要求。 1. 很高的精度和精度保持性在床身上有很多 安裝部件的加工面和運(yùn)動(dòng)部件的導(dǎo)軌面 , 這些面本身的精度和相互位置精度要求 都很高,而且要能長(zhǎng)時(shí)間保持。另外 , 機(jī)床在切削加工時(shí) , 所有動(dòng)、靜載荷最后往往 都傳到床身上，所以，床身上的受力很復(fù)雜。為此，為保證零部件之間的相互位 置或相對(duì)運(yùn)動(dòng)精度，處滿足幾何尺寸位置等精度要求外，還要滿足靜、動(dòng)剛度、 抗振性、熱穩(wěn)定性和工藝等方面的技術(shù)要求。 2. 應(yīng)具有足夠的靜、動(dòng)剛度靜剛 度包括：床身的自身結(jié)構(gòu)剛度、局部剛度和接觸剛度，都應(yīng)該采取相應(yīng)的措施， 最后達(dá)到有較高的剛度質(zhì)量比。動(dòng)剛度直接反映機(jī)床的運(yùn)動(dòng)特性，為了保

43、證機(jī) 床在交變載荷作用下具有較高的抵抗變形的能力和抵抗受迫振動(dòng)及自激振動(dòng)的能 力，可以通過適當(dāng)增加阻尼，提高固有頻率等措施避免共振及因薄臂振動(dòng)而產(chǎn)身 的噪聲。 3. 較好的熱穩(wěn)定性數(shù)控機(jī)床來(lái)說，尤其是高精度數(shù)控機(jī)床，熱穩(wěn)定性已 成為一個(gè)突出的問題，必須在設(shè)計(jì)上要作到使整機(jī)的熱變形較小，或使熱變形對(duì) 加工精度的影響較小。 4. 高的強(qiáng)度和耐磨性通常床身在抵抗外負(fù)載荷而不超過允 許的變形情況下，都具有足夠的強(qiáng)度。但是，對(duì)于外負(fù)載荷比較大而變形要求不 大的部位，仍有注意其強(qiáng)度的情況。4.2 床身的結(jié)構(gòu)該次設(shè)計(jì)的數(shù)控磨床的 Z 向運(yùn)動(dòng)是垂直與工作臺(tái)的上下運(yùn)動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)的床 身有固定立柱和移動(dòng)立柱兩種方

44、式由于后者加工制造不方便 , 加上本次設(shè)計(jì)的數(shù) 控磨床屬于中型機(jī)床 , 結(jié)合第三章所述，故采用固定立柱式。根據(jù)以上所述床身設(shè)計(jì)基本如下：1. T 型床身；2. 工作臺(tái)移動(dòng)；3. 工作臺(tái)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MARPPO公司軸向，徑向測(cè)量?jī)x, 配用該公司E5數(shù)控框（如圖41所示）來(lái)控制軸向尺寸，徑向尺寸，測(cè)量?jī)x布置在橫梁上;圖4 1 E5數(shù)控框7. 數(shù)控系統(tǒng)的四坐標(biāo)軸X軸：砂輪架進(jìn)給丫軸：修整器進(jìn)給Z軸：工作臺(tái)移動(dòng)W軸：工件旋轉(zhuǎn)各軸采用交流伺服電機(jī)，通過精密無(wú)間隙彈性連軸器直接與滾珠絲

45、桿相連；8. 液壓油箱單獨(dú)（減小熱變形，簡(jiǎn)化機(jī)床結(jié)構(gòu)，易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，通用化，便 于維修）；9. 電器框與機(jī)床采用空中走線；10. 機(jī)床前防護(hù)罩采用全封閉結(jié)構(gòu)；4.3 床身基本尺寸的確定L7co圖42磨床縱向尺寸1.縱向尺寸工件最大長(zhǎng)度h = 750mm ；頭架長(zhǎng)度12 二 440 mm ；三江學(xué)院2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）尾架長(zhǎng)度I 320mm;上臺(tái)面長(zhǎng)度I4 = 1 I2 I3 100 (20 40) = 1640mm ;下臺(tái)面長(zhǎng)度I5 =I4 l415% 20% = 2000mm ;床身長(zhǎng)度l6 = l5 h 400 二 3150mm ;后床身長(zhǎng)度I7 = 1600mm （考慮砂輪架

46、和修整器大小按經(jīng)驗(yàn)給定）；整個(gè)床身寬度l8 = 1650mm (視覺效果);砂輪架中心與機(jī)床床身對(duì)稱線相距Io = I? - 4二 120mm2.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(zhǔn)，畫出床身的平面導(dǎo)軌作為高度尺寸的基準(zhǔn)線，根據(jù)確定的工作臺(tái)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(tái)厚度和寬度（1）厚度：用類比法上工作臺(tái)h2 二 0.25 0.35 I 中心（3- 1）下工作臺(tái)0= 0.3 0.4 I 中心（3-2）I 為工作臺(tái)導(dǎo)軌的中心距，工作臺(tái)導(dǎo)軌選用80 75 250取 h=0.3 250=75mmh =0.38 250=95mm（2）寬度Br作臺(tái)B4

47、B5（ 3-3）BB 1/212 30 = 1/275 20 = 58mmt B4 _ B6 B4 二 70mmB7h1/2B11 230i；h1/2 75 20 =60mmB5 - B7 B5 二 70 mmBr作臺(tái)二 250 70 70 二 390mm3）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(tái)不致相碰。缺點(diǎn)是使導(dǎo)軌的承載壓力較大，故常適當(dāng)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H1H10001100 左右根據(jù)工人身高，經(jīng)驗(yàn)。類比取 Hi=1095mmH2 =出 - 02 h H / COS十739.

48、6mm5）工作臺(tái)回轉(zhuǎn)中心位置B9& = 1/2 l 1/2 * 250 = 125mm6）確定機(jī)床總高HH = H2，h H頭架H測(cè)量?jī)x= 739.61 70 4116 33.45=1954mm所以H取2000mm4.4 提高機(jī)床床身的結(jié)構(gòu)剛度的設(shè)計(jì)機(jī)床床身的剛度是指切削力和其它力作用下，抵抗變形的能力。該磨床床身 要求具有高的靜剛度和動(dòng)剛度。機(jī)床在切削過程當(dāng)中，承受的靜態(tài)力有運(yùn)動(dòng)部件 和被加工零件的自重；承受的動(dòng)態(tài)力有切屑力、驅(qū)動(dòng)力、加減速器時(shí)引起的慣性 力、摩擦阻力等。組成機(jī)床的結(jié)構(gòu)部件在這些力作用下將產(chǎn)生變形，從而導(dǎo)致工 件的加工誤差。為了使機(jī)床達(dá)到高大結(jié)構(gòu)剛度，獲得符合要求的工件，進(jìn)行

49、如下 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式的選擇：（1）選擇截面的形狀和尺寸由于形狀相同的截 面，當(dāng)保持相同的截面積時(shí)，應(yīng)減小臂厚，加大截面的輪廓尺寸，所以該機(jī)床的 立柱、床身等支撐件做成型腔。由于封閉式截面的剛度比不封閉式截面的剛度大 很多，因此該磨床采用封閉式床身。由于臂上開孔將使剛度下降，所開孔部部件 對(duì)剛度要求又很高，就在孔的周邊加上凸緣，以使抗彎剛度得到恢復(fù)。 隔板和筋條的布置合理布置支承件的隔板和，可提高構(gòu)件的靜、動(dòng)剛度，磨床立柱在內(nèi) 部設(shè)置了隔板，提高立柱的剛性磨床的導(dǎo)軌和支承件的連接部件，往往是局部剛 度最弱的部分，但是聯(lián)接方式對(duì)局部剛度影響很大。在本次設(shè)計(jì)中，采用螺釘連 接，在連接邊上采

50、用凸緣設(shè)計(jì)，提高連接部分的剛性恢復(fù)能力。（3）采用鑄造結(jié)構(gòu)的構(gòu)件：機(jī)床的床身、立柱等支承件，采用鑄件組成，具有成型方便，持久保證 精度的顯著特點(diǎn)。采用鑄件而不采用鋼板和型鋼的原因：鑄鐵件吸振性能大大 優(yōu)于碳鋼件，因?yàn)殍T鐵的內(nèi)阻尼比碳鋼平均高出3.2倍。一般來(lái)說鑄鐵件的內(nèi)應(yīng)力比焊接件的內(nèi)應(yīng)力要小，經(jīng)過時(shí)效處理的鑄鐵件的殘余應(yīng)力就更小了，所以 鑄鐵件的床身、立柱等大件能長(zhǎng)期保持良好的精度。耐磨性與消震性好。由于 鑄鐵中石墨有利于潤(rùn)滑及貯油，所以耐磨性好。同樣，由于石墨的存在，灰口鑄 鐵的消震性優(yōu)于鋼。工藝性能好。由于灰口鑄鐵含碳量高，接近于共晶成分， 故熔點(diǎn)比較低，流動(dòng)性良好，收縮率小，因此適宜于

51、鑄造結(jié)構(gòu)復(fù)雜或薄壁鑄件。 另外，由于石墨使切削加工時(shí)易于形成斷屑，所以灰口鑄鐵的可切削加工性優(yōu)于 鋼。4.5 提高機(jī)床的抗振性的措施機(jī)床在加工時(shí)可能產(chǎn)生兩種形態(tài)的振動(dòng)：強(qiáng)迫振動(dòng)和自激振動(dòng)。機(jī)床的抗振 性就是抵抗這兩種振動(dòng)的能力。改善和提高抗振性應(yīng)從床身設(shè)計(jì)的以下幾個(gè)方面 著手： （1） 減少機(jī)床的內(nèi)部振源采用平衡裝置和降低往復(fù)運(yùn)動(dòng)件的重量，可以在立 柱的后面裝上配重塊，與前面的部件重量和運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的力產(chǎn)生一個(gè)平衡的作用， 以減小可能的激振力，裝在機(jī)床上的電機(jī)需隔振安裝。 （2） 提高靜態(tài)剛度提高靜態(tài) 剛度可以提高構(gòu)件或系統(tǒng)的諧振頻率，從而避免發(fā)生共振。但為了提高情態(tài)剛度 而引起的構(gòu)件質(zhì)量的增加

52、，會(huì)使共振頻率發(fā)生騙移，這是不利的。因此，在結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)強(qiáng)調(diào)提高單位質(zhì)量的個(gè)剛度。 （3） 增加構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的阻尼該磨床床身選擇 鑄件，鑄件的內(nèi)阻尼高，床身選擇鑄件組成可以提高阻尼性。以減少振動(dòng)。4.6 床身的鑄造結(jié)構(gòu)該機(jī)床的床身采用鑄件直接鑄造而成。鑄造結(jié)構(gòu)床身的突出優(yōu)點(diǎn)是加工方 便。一般比焊接簡(jiǎn)便。床身的鑄造1. 采用砂型鑄造。砂型鑄造的成本低、工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)周期短。當(dāng)砂型不能 滿足要求時(shí)可以及時(shí)更換新的型號(hào)。2. 造型方法應(yīng)適合工廠條件。企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身的生產(chǎn)條件合理選擇產(chǎn)品開發(fā)。 機(jī)床床身鑄件選用樹脂砂生產(chǎn)線，利用消失模工藝鑄造。這種工藝的優(yōu)點(diǎn)是：（1）生產(chǎn)過程不會(huì)造成污染，環(huán)保。 （2）鑄件尺寸精度高，均勻一致，不扣 箱，鑄件無(wú)