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基于摩擦傳動的高分辨率和大沖程的微量進(jìn)給機(jī)械系統(tǒng)
哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院劉海濤，盧澤生
摘要
在摩擦傳動原理的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種通過壓電陶瓷結(jié)合螺桿軸和氣體靜壓引導(dǎo)的方式驅(qū)動的長沖程和高分辨率的微量進(jìn)給系統(tǒng)。設(shè)計(jì)用來使加載裝置可以靈活的起落。利用有限元方法對柔性連接裝置對它的靜態(tài)特性進(jìn)行分析。對這種微量進(jìn)給系統(tǒng)的傳輸特性進(jìn)行了詳細(xì)的分析。
關(guān)鍵詞： 摩擦傳動 壓電傳動裝置 柔性鉸鏈 有限元
1.簡介
光學(xué)在航空、航天、國防等領(lǐng)域中已得到廣泛應(yīng)用的行業(yè)。然而,生產(chǎn)的大型光學(xué)鏡面面臨著巨大的困難,效率較低、成本較高、增加在工藝設(shè)備的要求等。為了獲得更高的精度，高微位移分辨率超-先進(jìn)精密機(jī)床有待進(jìn)一步深入,以補(bǔ)償加工誤差。因此,微量進(jìn)給機(jī)制的設(shè)計(jì)已成為其關(guān)鍵技術(shù)之一。壓電陶瓷是一種近年來發(fā)展起來的新型的微量進(jìn)給機(jī)制。它所擁有的優(yōu)勢,比如體積小、功率大、分辨率高和高頻率響應(yīng),恒溫,不反彈，無粘性。因此它廣泛使用在微量進(jìn)給機(jī)制。如今,摩擦傳動機(jī)制逐步被獲得和使用。
2．微量進(jìn)給機(jī)制的結(jié)構(gòu)和工作原理
微量進(jìn)給機(jī)制是由三個部分組成:摩擦傳動裝置、滾珠螺桿及靜態(tài)壓力空氣軸承引導(dǎo)的方式。采用壓電陶瓷微量進(jìn)給機(jī)制阻滯,這些摩擦傳動扭曲向上套筒和驅(qū)動器
滾珠絲杠,從而帶動空氣軸承引導(dǎo)地實(shí)現(xiàn)了微量進(jìn)給運(yùn)動。 結(jié)構(gòu)如圖1所示。
1， 軸承支架，2.活塞，3、活塞缸，4.精壓力空氣軸承導(dǎo)軌，5.滾珠絲杠，6. 壓電陶瓷底座，7.壓電陶瓷底座
圖一：進(jìn)給機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)
按照圖2所示的進(jìn)給系統(tǒng)工作原理是,套筒連接著球摩擦傳動螺桿、四個模塊是放置的兩側(cè)對稱的軸套。每一塊由相應(yīng)的壓電陶瓷用于驅(qū)動,這種機(jī)制由于是由壓電陶瓷驅(qū)動，適用于夾持產(chǎn)生夾力。進(jìn)給機(jī)制的運(yùn)作,壓電陶瓷適用于夾持在同一陣營的摩擦傳動驅(qū)動都工作在特定塊整齊,從而使摩擦傳動套筒連續(xù)的傳動。
圖1:(b)進(jìn)給系統(tǒng)圖片
圖2:進(jìn)料機(jī)構(gòu)的運(yùn)行原理
3．結(jié)合設(shè)計(jì)的可調(diào)機(jī)制
擰緊調(diào)節(jié)機(jī)制是一個需要在摩擦傳動機(jī)構(gòu)，它必須有足夠的 預(yù)緊力。典型的方法是鋼板彈簧預(yù)緊預(yù)緊機(jī)制，螺旋預(yù)緊 機(jī)制，氣壓預(yù)緊機(jī)制等。該擰緊機(jī)制本文設(shè)計(jì)的 靈活的平行四桿機(jī)構(gòu)。這是由壓電陶瓷droved供應(yīng)預(yù)緊力。該 預(yù)緊力可以改變控制的壓電陶瓷輸入電壓。 如圖3所示，利用有限元軟件分析的靜態(tài)特性。當(dāng)驅(qū)動力的 壓電陶瓷是在最大500N的，靈活安排四桿機(jī)構(gòu)剛度，有限元分析 軟件，是K =24.15N/μm，以及最大應(yīng)力彈性鉸鏈?zhǔn)? 32.7Mpa。如果沒有靈活失真 四桿機(jī)構(gòu)（即當(dāng)摩擦傳動板塊跟硬性），輸出力的壓電 陶瓷將完全轉(zhuǎn)化為預(yù)緊通過靈活的四桿機(jī)構(gòu)的力量。
4．驅(qū)動特性分析的機(jī)制
學(xué)習(xí)和掌握輻射源驅(qū)動特性的機(jī)制以便采取適當(dāng)?shù)拇胧?，以改善整體性能，并提供了設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。
4.1驅(qū)動力矩
當(dāng)系統(tǒng)啟動時，有一個初步的轉(zhuǎn)動慣量作為零件的質(zhì)量存在問題的結(jié)果。為了研究驅(qū)動力矩，選擇摩擦傳動套筒為主體的影響。根據(jù)該理論認(rèn)為，動力學(xué)傳動裝置的能量是一樣的火車前和轉(zhuǎn)換后，各部分的轉(zhuǎn)動慣量，轉(zhuǎn)化為摩擦套。正因?yàn)槿绱耍覀兛梢缘玫睫D(zhuǎn)換后的轉(zhuǎn)動慣量。
圖三:計(jì)劃的靜態(tài)特性分析結(jié)合的機(jī)制
P:導(dǎo)程，m
R：套筒半徑，m
Ms：滾珠螺桿質(zhì)量，kg
Mt：套筒質(zhì)量，kg
通過以上分析,我們得到的等效轉(zhuǎn)動慣量的摩擦的袖子?，F(xiàn)在我們選擇摩擦的袖子一樣對象來討論這個驅(qū)動力矩(動力),是需要裝置時開始及其影響因素。下列方程裝置時開始工作：
J：等效轉(zhuǎn)動慣量，kg。m2
R：摩擦套筒半徑，m
：套筒摩擦角加速度，rad/s2
M：驅(qū)動力矩，n。m
F：驅(qū)動力（摩擦片與套筒之間的摩擦力），n
當(dāng)系統(tǒng)啟動時，一個適宜的驅(qū)動器偏轉(zhuǎn)組應(yīng)該被應(yīng)用于摩擦套，以使該套可以有一定的角加速度。該驅(qū)動器偏轉(zhuǎn)組所產(chǎn)生的壓電輸出力陶瓷。由式2我們可以得到的等效轉(zhuǎn)動慣量的系統(tǒng)，半徑套的摩擦和驅(qū)動器對壓電陶瓷（爆發(fā)摩擦塊之間的摩擦和摩擦套），是影響力機(jī)制啟動的因素，所以我們應(yīng)該考慮各因素，以確保機(jī)制正常啟動。
4.2驅(qū)動剛性
剛性的驅(qū)動是其中的重要驅(qū)動進(jìn)給機(jī)構(gòu)的特征之一?，F(xiàn)在我們將分析駕駛進(jìn)給機(jī)構(gòu)的剛度詳細(xì)的證明。不靈活的進(jìn)給機(jī)構(gòu)的級聯(lián)連接剛度的飼料的每一個片段的機(jī)制,這種機(jī)制有計(jì)算公式如下:
K：進(jìn)刀機(jī)構(gòu)總體硬度
Ky：壓電陶瓷剛度
Kf：接觸剛度之間的接觸摩擦表面的摩擦剛性塊體和壓電陶瓷套筒
Ks：導(dǎo)螺桿軸向剛度
Ks'：從軸向剛度改變導(dǎo)螺桿的扭轉(zhuǎn)剛度
Kn：螺母剛度
Kb：軸向載荷
Kh：軸承座機(jī)軸承架螺母的剛度
Kd：螺母連接塊軸向剛度
這是部分的分析和計(jì)算的剛性。
4.2.1壓電陶瓷剛度
本文用壓電陶瓷微定位是打印的WTYD0808055陶瓷生產(chǎn)的中國電子科技集團(tuán)公司先研究所。通過它的剛度測量實(shí)驗(yàn)15.15N /μm,如圖4
4.2.2接觸表面的接觸剛度、摩擦塊之間的套筒
兩個物體互相接觸將在以前的某些行動切向相對滑移過渡切向外部力量，這被稱為預(yù)位移。力和位移之間的比例關(guān)系，實(shí)際上反映了一個剛性的特點(diǎn)。相應(yīng)的剛性現(xiàn)在是：
K：常數(shù)
N：正壓力
R：對摩擦半徑的理想化的球體表面
很明顯的,特殊摩擦方程出發(fā),得到了齒輪傳動系統(tǒng)、鉀是由實(shí)驗(yàn),r是常量,唯一的影響
動人的剛性因素常壓N .很明顯,更大的N、較大的接觸剛度K。
圖4:剛度曲線的壓電陶瓷
4.2.3 軸向剛度的改變,從扭轉(zhuǎn)剛度的導(dǎo)螺桿
傳動鏈方面的需要進(jìn)行改造時統(tǒng)一計(jì)算它的剛性。因此，扭轉(zhuǎn)剛性必須轉(zhuǎn)換成下面的公式軸向剛度：
是螺旋上升的鉛角，（°）;
D是絲桿直徑，mm;
F是絲桿軸向力,N;
M是絲桿輸入時刻，N·mm;
是在絲桿和螺母之間的摩擦角，（°）;
是對絲杠扭轉(zhuǎn)剛度，Nmm/rad;
是絲杠扭轉(zhuǎn)，rad
P是絲桿長度，mm;
G是絲桿剪切彈性模量，Mpa;
是截面慣性矩，mm
L是兩個推力軸承的距離，mm
螺母連接的剛性塊軸向可以得到的有限元分析。螺母支架的剛度和軸承塊是非常大的，可以予以辭退。其他部分可以得到剛性通過查找表和計(jì)算?？傊?，通過演繹著驅(qū)動進(jìn)給機(jī)構(gòu)的剛性方程，我們已經(jīng)找到了影響因素每一次駕駛駕駛部分，它提供了有關(guān)駕駛特性研究的基礎(chǔ)上進(jìn)一步造成剛性。
5.進(jìn)刀機(jī)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)研究
5.1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)
如圖5所示，該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是由送料機(jī)構(gòu)，計(jì)算機(jī)，壓電陶瓷驅(qū)動器其電源供應(yīng)器及電感測微儀。
圖5:基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
本文采用一種基于平均控制曲線模型建立開環(huán)控制模型。首先,實(shí)驗(yàn)曲線測量壓電陶瓷控制電壓之間的關(guān)系和滑動運(yùn)輸距離。利用Matlab軟件以適應(yīng)線,以三次代數(shù)多項(xiàng)式擬合線,線擬合誤差,是一樣的顯示在圖6,由此我們得到相應(yīng)的關(guān)系表達(dá)式的控制電壓和距離和因此控制距離的進(jìn)給機(jī)制。
圖6:適合以三次代數(shù)多項(xiàng)式
控制電壓和距離的關(guān)系式公式7所示
x是輸出的距離,μm;
u控制電壓,V。
5.2實(shí)驗(yàn)研究系統(tǒng)分辨率
如圖7,壓電陶瓷具有一定的伸長。就在這個時候,距離工作表微0.15μm。 然后一步拉伸逐漸在此基礎(chǔ)上,保持1.5在每一時刻。采樣時間是控寄存器。這分辨率曲線可以獲得實(shí)踐的距離,通過測量微進(jìn)給機(jī)構(gòu)使用的電感測微儀。
圖7:距離分辨率曲線的進(jìn)給機(jī)制
6．結(jié)論
微進(jìn)給機(jī)構(gòu)一步用長征、高分辨率的設(shè)計(jì),并在此基礎(chǔ)上從以下結(jié)論分析得出:
1.結(jié)合機(jī)理的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了壓電陶瓷靈活的鐵鉸鏈和分析了它靜態(tài)特性,采用有限元分析軟件;
2.分析了起動轉(zhuǎn)矩的微進(jìn)給機(jī)構(gòu)的等效轉(zhuǎn)動慣量計(jì)算;分析了駕駛剛度特性的微進(jìn)給機(jī)構(gòu),發(fā)現(xiàn)其影響因素;
3. 微進(jìn)給機(jī)構(gòu)可以達(dá)到300mm，分辨率小于0.05μm少。
參考文獻(xiàn)
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9.Kim Jeong-Du, Nam Soo-Ryong. Development of a Micro-depth Control System for an Ultra-precision Lathe Using a Piezoelectric Actuator. International Journal of Machine Tools and Manufacture. Volume:37,Issue:4, April, 1997, pp.495~509
10.Li Sheng-yi, Luo Bing, Dai Yi-fan, Peng Li. Design and Experiment of The Ultra Precision Twist-roller Friction Drive. ICAMT'99.1999.
附表4：
寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
所在學(xué)院
機(jī)電學(xué)院
專業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
班級
08機(jī)自（本）
學(xué)生姓名
吳鵬飛
學(xué)號
08141010425
指導(dǎo)教師
謝建平
題 目
端面磨床X軸進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)
一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作內(nèi)容與基本要求：（目標(biāo)、任務(wù)、途徑、方法，應(yīng)掌握的原始資料（數(shù)據(jù)）、參考資料（文獻(xiàn)）以及設(shè)計(jì)技術(shù)要求、注意事項(xiàng)等）（紙張不夠可加頁）
（一）設(shè)計(jì)基本參數(shù)
1、 砂輪主軸轉(zhuǎn)速1200r/min
2、 產(chǎn)品主軸轉(zhuǎn)速100r/min
3、 磨削進(jìn)給速度：0.002mm/min(精磨)；0.02mm/min(粗磨)
4、 加工材料：氧化鋯（ZrO2）
5、 產(chǎn)品磨削面積：3500平方毫米（吸盤直徑125毫米），產(chǎn)品規(guī)格：直徑2.5毫米，長度10.5毫米。
6、 砂輪：端面金剛石砂輪（精磨、粗磨兩種）
7、 磨削精度：產(chǎn)品長度10.5±0.005
8、 操作基本要求：產(chǎn)品經(jīng)人工裝上吸盤后，設(shè)備自動完成磨削并停機(jī)，等待下一次磨削。
（二）課題設(shè)計(jì)途徑與方法：
1、了解氧化鋯及其用途，常用的加工方法。（了解加工對象）
2、了解常用主軸的性能特點(diǎn)及加工方法、熱處理方法（加工工藝方法）。
3、了解端面磨削基本結(jié)構(gòu)。（總體構(gòu)思與布局）
4、軸承種類與形式、特點(diǎn)及計(jì)算。
5、絲桿種類與形式、特點(diǎn)及計(jì)算。
6、受力分析、與計(jì)算。
7、設(shè)計(jì)繪圖。
8、設(shè)計(jì)研討會，改進(jìn)設(shè)計(jì)。
9、編號設(shè)計(jì)計(jì)算書，工藝文件等。（計(jì)算）
10、綜述、參考索引、編制。
二、畢業(yè)論文進(jìn)度計(jì)劃
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）時間： 2011年6月25日至 2012年3 月 15 日
計(jì) 劃 答 辯 時 間： 2012 年 4 月15 日
三、專業(yè)（教研室）審批意見：
審批人（簽字）：
工作任務(wù)與工作量要求：原則上查閱文獻(xiàn)資料不少于12篇，其中外文資料不少于2篇；文獻(xiàn)綜述不少于3000字；文獻(xiàn)翻譯不少于2000字；畢業(yè)論文1篇不少于8000字，理工科類論文或設(shè)計(jì)說明書不少于6000字（同時提交有關(guān)圖紙和附件），外語類專業(yè)論文不少于相當(dāng)6000漢字。 提交相關(guān)圖紙、實(shí)驗(yàn)報告、調(diào)研報告、譯文等其它形式的成果。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）撰寫規(guī)范及有關(guān)要求，請查閱《寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)手冊》。
備注：學(xué)生一人一題，指導(dǎo)教師對每一名學(xué)生下達(dá)一份《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書》。
分 類 號
密 級
寧xxx學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
端面磨床X向進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
所在學(xué)院
專 業(yè)
班 級
姓 名
學(xué) 號
指導(dǎo)老師
年 月 日
誠 信 承 諾
我謹(jǐn)在此承諾：本人所寫的畢業(yè)論文《端面磨床X向進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)》均系本人獨(dú)立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點(diǎn)和材料，均作了注釋，若有不實(shí)，后果由本人承擔(dān)。
承諾人（簽名）：
年 月 日
摘 要
眾所周知，制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)，是推動國家技術(shù)進(jìn)步的力量。我國制造業(yè)較落后，想要改變此現(xiàn)狀就必須提高制造業(yè)裝備水平，特別是機(jī)床的數(shù)控化率。數(shù)控機(jī)床是屬于高新技術(shù)集成的機(jī)電一體化機(jī)械加工設(shè)備，受到世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國家的高度重視。因此，磨床機(jī)電一體化設(shè)計(jì)成為熱點(diǎn)。
本文設(shè)計(jì)了端面磨床X向進(jìn)給運(yùn)動的設(shè)計(jì)，主要完成了：整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，X向的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、滾珠絲杠、直線導(dǎo)軌的選擇及其強(qiáng)度分析；以步進(jìn)電機(jī)為進(jìn)給驅(qū)動的驅(qū)動系統(tǒng)及其傳動機(jī)構(gòu)的分析設(shè)計(jì)計(jì)算。
關(guān)鍵詞：磨床，端面磨床，進(jìn)給運(yùn)動，直線導(dǎo)軌
23
Abstract
As everyone knows, the manufacturing industry is the fundamental industry of national economy and pillar industry, is to promote the national technology progress power. Manufacturing industry of our country is more backward, want to change this situation, we must improve the manufacturing level of equipment, especially machine tool NC rate. CNC machine tool is a high-tech integrated mechanical and electrical integration of mechanical processing equipment, has developed industrial countries attach great importance to. Therefore, the grinder design of electromechanical integration has become a hot.
This paper introduces the design of end face grinder X to feed movement design, mainly to complete the design of the overall structure,: X to structural design calculation, the ball screw, linear guide the selection and strength analysis; the stepping motor as drive driving system and driving mechanism analysis and design calculation.
Key Words: Grinder, surface grinder, feed motion, linear guide
目 錄
摘 要 I
Abstract II
目 錄 III
第1章 緒論 5
1.1 磨床加工范圍 5
1.2 磨床發(fā)展歷程 5
1.3磨床的分類 6
1.4安全防護(hù) 7
1.5 端面磨床 8
第2章 端面磨床課題設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 8
2.1 端面磨床的設(shè)計(jì)任務(wù)要求 8
2.2 課題設(shè)計(jì)途徑與方法 9
第3章 端面磨床總體設(shè)計(jì)方案 9
3.1 端面磨床總體設(shè)計(jì) 9
3.2 總體設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) 10
3.3 端面磨床總體布局設(shè)計(jì) 10
3.3.1 加工零件 10
3.3.2 初步估計(jì)組成部分 10
3.3.3 總體布局初步設(shè)計(jì) 10
第4章 端面磨床X進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 11
4.1 絲杠傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 11
4.1滾珠絲杠優(yōu)點(diǎn) 11
4.2絲杠選型 11
4.2.1滾珠絲杠副導(dǎo)程的確定 11
4.2.2滾珠絲杠副的傳動效率 11
4.3聯(lián)軸器選取 12
4.4導(dǎo)軌的選型 12
4.5滑動導(dǎo)軌的特點(diǎn) 15
4.6 滑動導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 16
總 結(jié) 19
致 謝 20
參考文獻(xiàn) 21
寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
第1章 緒論
磨床(grinder,grinding machine)是利用磨具對工件表面進(jìn)行磨削加工的機(jī)床。 大多數(shù)的磨床是使用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪進(jìn)行磨削加工，少數(shù)的是使用油石、砂帶等其他磨具和游離磨料進(jìn)行加工，如珩磨機(jī)、超精加工機(jī)床、砂帶磨床、研磨機(jī)和拋光機(jī)等。
1.1 磨床加工范圍
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。
1.2 磨床發(fā)展歷程
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。
1876年在巴黎博覽會展出的美國布朗-夏普公司制造的萬能外圓磨床，是首次具有現(xiàn)代磨床基本特征的機(jī)械。它的工件頭架和尾座安裝在往復(fù)移動的工作臺上，箱形床身提高了機(jī)床剛度，并帶有內(nèi)圓磨削附件。1883年，這家公司制成磨頭裝在立柱上、工作臺作往復(fù)移動的平面磨床。
1900年前后，人造磨料的發(fā)展和液壓傳動的應(yīng)用，對磨床的發(fā)展有很大的推動作用。隨著近代工業(yè)特別是汽車工業(yè)的發(fā)展，各種不同類型的磨床相繼問世。例如20世紀(jì)初，先后研制出加工氣缸體的行星內(nèi)圓磨床、曲軸磨床、凸輪軸磨床和帶電磁吸盤的活塞環(huán)磨床等。
自動測量裝置于1908年開始應(yīng)用到磨床上。到了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。
1.3磨床的分類
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)量都在不斷的提高和增長。
(1)外圓磨床：是普通型的基型系列，主要用于磨削圓柱形和圓錐形外表面的磨床。
(2)內(nèi)圓磨床：是普通型的基型系列，主要用于磨削圓柱形和圓錐形內(nèi)表面的磨床。此外，還有兼具內(nèi)外圓磨的磨床。
(3)座標(biāo)磨床：具有精密座標(biāo)定位裝置的內(nèi)圓磨床。
(4)無心磨床：工件采用無心夾持，一般支承在導(dǎo)輪和托架之間，由導(dǎo)輪驅(qū)動工件旋轉(zhuǎn)，主要用于磨削圓柱形表面的磨床。例如軸承軸支等。
(5)平面磨床：主要用于磨削工件平面的磨床。
a.手搖磨床適用于較小尺寸及較高精度工件加工，可加工包括弧面、平面、槽等的各種異形工件。
b.大水磨適用于較大工件的加工，加工精度不高，與手搖磨床相區(qū)別。
(6)砂帶磨床：用快速運(yùn)動的砂帶進(jìn)行磨削的磨床。
(7)珩磨機(jī)：用于珩磨工件各種表面的磨床。
(8)研磨機(jī)：用于研磨工件平面或圓柱形內(nèi)，外表面的磨床。
(9)導(dǎo)軌磨床：主要用于磨削機(jī)床導(dǎo)軌面的磨床。
(10)工具磨床：用于磨削工具的磨床。
(11)多用磨床：用于磨削圓柱、圓錐形內(nèi)、外表面或平面，并能用隨動裝置及附件磨削多種工件的磨床。
(12)專用磨床：從事對某類零件進(jìn)行磨削的專用機(jī)床。按其加工對象又可分為：花鍵軸磨床、曲軸磨床、凸輪磨床、齒輪磨床、螺紋磨床、曲線磨床等。
1.4安全防護(hù)
磨削加工應(yīng)用較為廣泛，是機(jī)器零件精密加工的主要方法之一。但是，由于磨床砂輪的轉(zhuǎn)速很高，砂輪又比較硬、脆、經(jīng)不起較重的撞擊，偶然的操作不當(dāng)，撞碎砂輪會造成非常嚴(yán)重的后果。因此，磨削加工的安全技術(shù)工作顯得特別重要，必須采取可靠的安全防護(hù)裝置，操作要精神集中，保證萬無一失。此外，磨削時砂輪的工件上飛濺出的微細(xì)砂屑及金屬屑，會傷害工人的眼睛，工人若大量地吸入這種塵末則對身體有害，也應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施。磨削加工時應(yīng)注意如下的一些安全技術(shù)問題。
開車前應(yīng)認(rèn)真地對機(jī)床進(jìn)行全面檢查，包括對操縱機(jī)構(gòu)、電氣設(shè)備及磁力吸盤等卡具的檢查。檢查后再經(jīng)潤滑，潤滑后進(jìn)行試車，確認(rèn)一切良好，方可使用。
裝卡工件時要注意卡正、卡緊，在磨削過程中工件松脫會造成工件飛出傷人或撞碎砂輪等嚴(yán)重后果。 開始工作時，應(yīng)用手調(diào)方式，使砂輪慢些與工件靠近，開始進(jìn)給量要小，不許用力過猛，防止碰撞砂輪。需要用擋鐵控制工作臺往復(fù)運(yùn)動時，要根據(jù)工件磨削長度， 準(zhǔn)確調(diào)好，將擋鐵緊牢。
更換砂輪時，必須先進(jìn)行外觀檢查，是否有外傷，再用木錘或木棒敲擊，要求聲音清脆確無裂紋。安裝砂輪時必須按規(guī)定的方法和要求裝配，靜平衡調(diào)試后進(jìn)行安裝，試車，一切正常后，方可使用。
工人在工作中要戴好防護(hù)眼鏡，修整砂輪時要平衡地進(jìn)行，防止撞擊。測量工件、調(diào)整或擦拭機(jī)床都要在停機(jī)后進(jìn)行。用磁力吸盤時，要將盤面、工件擦凈、靠緊、吸牢，必要時可加擋鐵，防止工件移位或飛出。要注意裝好砂輪防護(hù)罩或機(jī)床擋板，站位要側(cè)過高速旋轉(zhuǎn)砂輪的正面。
1.5 端面磨床
端面磨床是高精度端面加工設(shè)備，有著高強(qiáng)度機(jī)械構(gòu)造和穩(wěn)定的精度。
應(yīng)用領(lǐng)域：液壓氣動元件、液壓馬達(dá)部件、汽車轉(zhuǎn)向泵零部件、制冷壓縮機(jī)零部件、油泵油嘴零部件、發(fā)動機(jī)零部件、高精密軸承、密封件、活塞環(huán)、量刃具、模具、儀表、硬質(zhì)合金刀片、陶瓷閥芯、磁性材料等產(chǎn)品的雙面研磨加工。
機(jī)床特點(diǎn)：高精度精密軸承，保證機(jī)床剛性及精度。
氣動控制，實(shí)現(xiàn)輕壓、重壓、輕壓三階段壓力任意調(diào)整和自動轉(zhuǎn)換?！び|摸屏控制界面，方便、快捷。高效率、高精度的金剛石磨盤研磨，備有修整環(huán)。
端面磨床及其特點(diǎn)：
端面磨床是外圓磨床的一種變形機(jī)床，它宜于大批量磨削軸類端面工件，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)動聯(lián)系與外圓磨床相似，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)，所以具有自動磨削循環(huán)，完成快速進(jìn)給（長切入）---粗磨---精磨—無花磨削。由定程裝置或自動測量控制工件尺寸。
（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。
第2章 端面磨床課題設(shè)計(jì)任務(wù)及要求
2.1 端面磨床的設(shè)計(jì)任務(wù)要求
（一）設(shè)計(jì)基本參數(shù)
砂輪主軸轉(zhuǎn)速1200r/min
產(chǎn)品主軸轉(zhuǎn)速100r/min
磨削進(jìn)給速度：0.002mm/min(精磨)；0.02mm/min(粗磨)
加工材料：氧化鋯（ZrO2）
產(chǎn)品磨削面積：3500平方毫米（吸盤直徑125毫米），產(chǎn)品規(guī)格：直徑2.5毫米，長度10.5毫米。
砂輪：端面金剛石砂輪（精磨、粗磨兩種）
磨削精度：產(chǎn)品長度10.5±0.005
操作基本要求：產(chǎn)品經(jīng)人工裝上吸盤后，設(shè)備自動完成磨削并停機(jī)，等待下一次磨削。
2.2 課題設(shè)計(jì)途徑與方法
1、了解氧化鋯及其用途，常用的加工方法。（了解加工對象：陶瓷插芯）
2、了解常用主軸的性能特點(diǎn)、種類、及加工方法、熱處理方法（加工工藝方法）。
3、了解金剛石砂輪的特點(diǎn)與加工性能。
4、了解端面磨削基本結(jié)構(gòu)。（總體構(gòu)思與布局）
5、軸承種類與形式、選用、特點(diǎn)及計(jì)算。
6、受力分析、與計(jì)算。
7、設(shè)計(jì)繪圖。
8、設(shè)計(jì)研討會，改進(jìn)設(shè)計(jì)。
9、編號設(shè)計(jì)計(jì)算書，工藝文件等。（計(jì)算）
10、綜述、參考索引、編制。
第3章 端面磨床總體設(shè)計(jì)方案
3.1 端面磨床總體設(shè)計(jì)
1.加工零件的工藝分析（表面形狀，尺寸，材料，技術(shù)條件，批量，加工余量等）；
2.調(diào)查研究 比較國內(nèi)，外同類機(jī)床，經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，進(jìn)行改革創(chuàng)新；
3.圖紙?jiān)O(shè)計(jì)（總圖，部件裝配圖，零件圖，工藝卡，目錄，標(biāo)準(zhǔn)件，外購件目錄，鑄件，鍛件目錄，說明書，裝箱單，合格證）；
4.制造，裝配，調(diào)試；
5.小批量生產(chǎn)，設(shè)計(jì)改進(jìn)；
3.2 總體設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
1.保證機(jī)床滿足加工精度要求，剛性，穩(wěn)定性好；
2.傳動系統(tǒng)力求簡短；
3.操作調(diào)整方便；
4.安全保護(hù)，冷卻液供給，回收，廢渣的排除。
3.3 端面磨床總體布局設(shè)計(jì)
3.3.1 加工零件
氧化鋯（ZrO2）等；
3.3.2 初步估計(jì)組成部分
a.床身；b.工作臺面；c頭架；d尾架；e砂輪架；f 修整器；g 測量裝置；h 砂輪進(jìn)給電機(jī)；I 修整器進(jìn)給電機(jī)；j 電器框；k工作臺進(jìn)給電機(jī)；l 工件旋轉(zhuǎn)電機(jī)；m 潤滑冷卻裝置；n數(shù)控裝置；
3.3.3 總體布局初步設(shè)計(jì)
1.T型床身；
2.工作臺移動；
3.工作臺型面；
4.砂輪架主軸與床身導(dǎo)軌傾斜0°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）
7.數(shù)控系統(tǒng)的四坐標(biāo)軸
X軸：砂輪架進(jìn)給 Y軸：修整器進(jìn)給
Z軸：工作臺移動 W軸：工件旋轉(zhuǎn)
各軸采用交流伺服電機(jī)，通過精密無間隙彈性連軸器直接與滾珠絲桿相連；
8.液壓油箱單獨(dú)（減小熱變形，簡化機(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)；
第4章 端面磨床X進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)任務(wù)書要求主要完成端面磨床的X向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
端面磨床X向進(jìn)給機(jī)構(gòu)主要是完成砂輪主軸向工件方向的一個來回往返運(yùn)動的,根據(jù)機(jī)電一體化設(shè)計(jì),系統(tǒng)滑軌采用線性導(dǎo)軌的方式進(jìn)行.
4.1 絲杠傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1滾珠絲杠優(yōu)點(diǎn)
絲杠螺母機(jī)構(gòu)又稱螺旋傳動機(jī)構(gòu)。它主要用來將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變換為直線運(yùn)動或?qū)⒅本€運(yùn)動變換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。有以傳遞能量為主的(如螺旋壓力機(jī)、千斤頂?shù)?；也有以傳遞運(yùn)動為主的如機(jī)床工作臺的進(jìn)給絲杠)；還有調(diào)整零件之問相對位置的螺旋傳動機(jī)構(gòu)等。
絲杠螺母機(jī)構(gòu)有滑動摩擦機(jī)構(gòu)和滾動摩擦機(jī)構(gòu)之分。滑動絲杠螺母機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，制造成本低，具有自鎖功能，但其摩擦阻力矩大、傳動效率低(30％～40％)。滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高，不能自鎖，但其最大優(yōu)點(diǎn)是摩擦阻力矩小、傳動效率高(92％～98％)，精度高，系統(tǒng)剛度好，運(yùn)動具有可逆性，使用壽命長，因此在機(jī)電一體化系統(tǒng)中得到大量廣泛應(yīng)用。本節(jié)主要介紹滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)。
4.2絲杠選型
4.2.1滾珠絲杠副導(dǎo)程的確定
根據(jù)機(jī)床傳動要求，負(fù)載大小和傳動效率等因素綜合考慮確定。一般選擇時，先按機(jī)床傳動要求確定，其公式為：Ph≥vmax/nmax(10)
式中：vmax—機(jī)床工作臺最快進(jìn)給速度，mm/min；nmax—驅(qū)動電機(jī)最高轉(zhuǎn)速，r/min。在滿足控制系統(tǒng)分辨率要求的前提下，Ph應(yīng)取較大的數(shù)值。
一般常見的滾珠絲杠副導(dǎo)程取為5mm
4.2.2滾珠絲杠副的傳動效率
滾珠絲杠螺母副的傳動效率為
見《機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo)》公式（2-15）P15
式中：為絲杠螺旋升角，為摩擦角，滾珠絲杠副的滾動摩擦系數(shù)＝0.003～0.004,
其摩擦角約等于。
所以，
4.3聯(lián)軸器選取
彈性套柱銷聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)比較簡單，制造容易，不用潤滑，不需要與金屬硫化粘結(jié)，更換彈性套方便，不用移動半聯(lián)軸器，具有一定補(bǔ)償兩軸相對偏移和減震緩沖性能。彈性套工作是受壓縮變形，由于彈性套的厚度較薄，體積小，彈性變形有限，所以，彈性套柱銷聯(lián)軸器雖可補(bǔ)償軸線位移和彈性。彈性套柱銷聯(lián)軸器是依靠柱銷組的鎖緊力而產(chǎn)生于接觸面的摩擦力矩，并壓縮橡膠彈性套來傳遞轉(zhuǎn)矩。適用于安裝底座剛性好、對中精度較高、沖擊載荷不大、對減震要求不高的中小功率軸系傳動。根據(jù)選出的電機(jī)和絲杠的參數(shù)，選出下面的彈性套柱銷聯(lián)軸.
4.4導(dǎo)軌的選型
機(jī)床制造者最關(guān)心的莫過于機(jī)床的精度，剛性和使用壽命。對導(dǎo)軌系統(tǒng)的研究途徑是很不夠的，至少在機(jī)床制造技術(shù)方面沒有把它放在重要的位置上，在機(jī)床樣本，宣傳廣告上，最具有吸引力的技術(shù)參數(shù)是：主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、換刀時間和快速進(jìn)給速度。當(dāng)然，這些參數(shù)對機(jī)床的性能是很重要的。但導(dǎo)軌為機(jī)床功能的實(shí)現(xiàn)奠定了可靠的基礎(chǔ)。
各種類型的機(jī)床工作部件，都是利用控制軸在指定的導(dǎo)軌上運(yùn)動，機(jī)床設(shè)計(jì)者根據(jù)機(jī)床的類型和用途選用各種不同形式的導(dǎo)軌系統(tǒng)，用得較為廣泛的有下列三種；即平面導(dǎo)軌、直線滾動導(dǎo)軌和循環(huán)滾柱與平面導(dǎo)軌的組合所構(gòu)成的滾動體導(dǎo)軌。當(dāng)然系統(tǒng)遠(yuǎn)不止上述三種形式，還有其它形式的導(dǎo)軌。
導(dǎo)軌的功能:盡管導(dǎo)軌系統(tǒng)的形式是多種多樣的，但工作性質(zhì)都是相同的，機(jī)床工作部件在指定導(dǎo)軌系統(tǒng)上移動，尤如火車沿著鐵軌在指定的方向上行駛。無論是機(jī)床導(dǎo)軌還是鐵路上的鐵軌，都是體現(xiàn)如下三種基本功能：
(1)為承載體的運(yùn)動導(dǎo)向
(2)為承載體提供光滑的運(yùn)動表面
(3)把火車的運(yùn)動或機(jī)床的切削所產(chǎn)生的力傳到地基或床身上，減少由此產(chǎn)生的沖擊對乘客和被動加工零件的影響。
沿導(dǎo)軌系統(tǒng)的運(yùn)動，大多數(shù)為直線運(yùn)動，也有少數(shù)為弧線運(yùn)動。本文討論的重點(diǎn)是直線導(dǎo)軌系統(tǒng)。當(dāng)然，直線導(dǎo)軌的很多技術(shù)可以直接應(yīng)用弧形導(dǎo)軌。
導(dǎo)軌為什么被稱為“系統(tǒng)”呢？這是因?yàn)閷?dǎo)軌系統(tǒng)的工作包含著若干元件的同時工作，最基本的元件為一個運(yùn)動元件和一個固定元件。運(yùn)動元件的形式有多種多樣，以后將予以詳細(xì)介紹，固定元件一般為道軌式，它是導(dǎo)軌精度的保證，如果導(dǎo)軌彎曲變形，運(yùn)動元件或滑動元件便失去精確的導(dǎo)向。機(jī)床制造廠都在盡最大的努力，確保導(dǎo)軌安裝的精確性。導(dǎo)軌被加工前。導(dǎo)軌和工作部件都已經(jīng)過時效處理。以消除內(nèi)應(yīng)力。為了保證導(dǎo)軌的精度和延長使用壽命，刮研是一種常用的工藝方法。
鑲鋼導(dǎo)軌:機(jī)床上最常用的導(dǎo)軌形式是鑲鋼導(dǎo)軌，它的使用已有很長的歷史。鑲鋼導(dǎo)軌是導(dǎo)軌系統(tǒng)的固定元件，其截面為矩形。它可水平裝在機(jī)床的床身上，也可以與床身鑄成一體，分別被稱為鑲鋼式或整體式。鑲鋼式導(dǎo)軌是由鋼制成的，經(jīng)淬硬和磨削。硬度在洛氏硬度60度以上、把鑲鋼導(dǎo)軌用螺釘或粘結(jié)劑（環(huán)氧樹脂）貼在機(jī)床床身或經(jīng)刮研的立柱配合表面上，確保導(dǎo)軌獲得最佳的平面度。這種形式，維修更換方便、簡單，很受維修工人的歡迎。
整體導(dǎo)軌或鑄造導(dǎo)軌，即鋼導(dǎo)軌與底座鑄成一體，加工后再經(jīng)精磨到要求的尺寸和光潔度。導(dǎo)軌必須經(jīng)過火焰淬火提高表面硬度，以提高導(dǎo)軌的耐磨性。床身一般為球墨鑄鐵，當(dāng)然球墨鑄鐵的硬度比不上鋼，整體導(dǎo)軌可以重新修理和淬硬，但更換它幾乎是不可能的。為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，機(jī)床制造者過去的通常做法是：鋼導(dǎo)軌的邊緣設(shè)計(jì)有鉤形的“耳朵”，在澆鑄底座前，把鋼導(dǎo)軌置于底座的鑄模內(nèi)，再把鐵水澆入鑄模內(nèi)，這樣便把鋼導(dǎo)軌與底座鑄成一體。
滑動導(dǎo)軌:傳統(tǒng)導(dǎo)軌的發(fā)展，首先表現(xiàn)在滑動元件和導(dǎo)軌形式上，滑動導(dǎo)軌的特點(diǎn)是導(dǎo)軌和滑動件之間使用了介質(zhì)，形式的不同在于選擇不同的介質(zhì)。
液壓被廣泛用于許多導(dǎo)軌系統(tǒng)。靜壓導(dǎo)軌是其中的一種，液壓油在壓力作用下，進(jìn)入滑動元件的溝槽，在導(dǎo)軌和滑動元件之間形成油膜，把導(dǎo)軌和移動元件隔開，這樣大大減少移動元件的摩擦力。靜壓導(dǎo)軌對大負(fù)荷是極其有效的，對偏心負(fù)荷有補(bǔ)償作用。例如：一個大型的砂型箱在加工時，正好走到機(jī)床行程的末端，負(fù)載導(dǎo)軌能夠增大油壓，使導(dǎo)軌準(zhǔn)確地保持著水平負(fù)載的狀態(tài)。有的臥式鏜銑床使用這種技術(shù)補(bǔ)償深孔加工時主軸轉(zhuǎn)速的下降。利用油作為介質(zhì)的另一種導(dǎo)軌形式是動壓導(dǎo)軌，動壓導(dǎo)軌與靜壓導(dǎo)軌的不同點(diǎn)是：油不是在壓力下起作用的，它利用油的粘度來避免移動元件和導(dǎo)軌之間的直接接觸，優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省液壓油泵。
直線導(dǎo)軌
◎直線導(dǎo)軌又稱線軌、滑軌、線性導(dǎo)軌、線性滑軌，用于直線往復(fù)運(yùn)動場合，擁有比直線軸承更高的額定負(fù)載， 同時可以承擔(dān)一定的扭矩，可在高負(fù)載的情況下實(shí)現(xiàn)高精度的直線運(yùn)動.
直線運(yùn)動導(dǎo)軌的作用是用來支撐和引導(dǎo)運(yùn)動部件，按給定的方向做往復(fù)直線運(yùn)動。依按摩擦性質(zhì)而定，直線運(yùn)動導(dǎo)軌可以分為滑動摩擦導(dǎo)軌、滾動摩擦導(dǎo)軌、彈性摩擦導(dǎo)軌、流體摩擦導(dǎo)軌等種類?！蛑本€軸承主要用在自動化機(jī)械上比較多,像德國進(jìn)口的機(jī)床,紙碗機(jī),激光焊接機(jī)等等,當(dāng)然直線軸承和直線軸是配套用的.像直線導(dǎo)軌主要是用在精度要求比較高的機(jī)械結(jié)構(gòu)上,
直線導(dǎo)軌的移動元件和固定元件之間不用中間介質(zhì)，而用滾動鋼球。因?yàn)闈L動鋼球適應(yīng)于高速運(yùn)動、摩擦系數(shù)小、靈敏度高，滿足運(yùn)動部件的工作要求，如機(jī)床的刀架，拖板等。直線導(dǎo)軌系統(tǒng)的固定元件(導(dǎo)軌)的基本功能如同軸承環(huán)，安裝鋼球的支架，形狀為“v”字形。支架包裹著導(dǎo)軌的頂部和兩側(cè)面。為了支撐機(jī)床的工作部件，一套直線導(dǎo)軌至少有四個支架。用于支撐大型的工作部件，支架的數(shù)量可以多于四個。
機(jī)床的工作部件移動時，鋼球就在支架溝槽中循環(huán)流動，把支架的磨損量分?jǐn)偟礁鱾€鋼球上，從而延長直線導(dǎo)軌的使用壽命。為了消除支架與導(dǎo)軌之間的間隙，預(yù)加負(fù)載能提高導(dǎo)軌系統(tǒng)的穩(wěn)定性，預(yù)加負(fù)荷的獲得．是在導(dǎo)軌和支架之間安裝超尺寸的鋼球。鋼球直徑公差為±20微米，以0.5微米為增量，將鋼球篩選分類，分別裝到導(dǎo)軌上，預(yù)加負(fù)載的大小，取決于作用在鋼球上的作用力。如果作用在鋼球上的作用力太大，鋼球經(jīng)受預(yù)加負(fù)荷時間過長，導(dǎo)致支架運(yùn)動阻力增大。這里就有一個平衡作用問題；為了提高系統(tǒng)的靈敏度，減少運(yùn)動阻力，相應(yīng)地要減少預(yù)加負(fù)荷，而為了提高運(yùn)動精度和精度的保持性，要求有足夠的預(yù)加負(fù)數(shù)，這是矛盾的兩方面。
工作時間過長，鋼球開始磨損，作用在鋼球上的預(yù)加負(fù)載開始減弱，導(dǎo)致機(jī)床工作部件運(yùn)動精度的降低。如果要保持初始精度，必須更換導(dǎo)軌支架，甚至更換導(dǎo)軌。如果導(dǎo)軌系統(tǒng)已有預(yù)加負(fù)載作用。系統(tǒng)精度已喪失，唯一的方法是更換滾動元件。
導(dǎo)軌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，力求固定元件和移動元件之間有最大的接觸面積，這不但能提高系統(tǒng)的承載能力，而且系統(tǒng)能承受間歇切削或重力切削產(chǎn)生的沖擊力，把作用力廣泛擴(kuò)散，擴(kuò)大承受力的面積。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，導(dǎo)軌系統(tǒng)的溝槽形狀有多種多樣，具有代表性的有兩種，一種稱為哥待式(尖拱式)，形狀是半圓的延伸，接觸點(diǎn)為頂點(diǎn)；另一種為圓弧形，同樣能起相同的作用。無論哪一種結(jié)構(gòu)形式，目的只有一個，力求更多的滾動鋼球半徑與導(dǎo)軌接觸(固定元件)。決定系統(tǒng)性能特點(diǎn)的因素是：滾動元件怎樣與導(dǎo)軌接觸，這是問題的關(guān)鍵。
4.5滑動導(dǎo)軌的特點(diǎn)
滑動導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、制造方便和抗振性良好；缺點(diǎn)是磨損快。
為了提高耐磨性，國內(nèi)外主要采用鑲鋼滑動導(dǎo)軌和塑料滑動導(dǎo)軌。
滑動導(dǎo)軌常用材料有鑄鐵、鋼、有色金屬和塑料等。
1．鑄鐵 鑄鐵有良好的耐磨性、抗振性和工藝性。常用鑄鐵的種類有：
（1）灰鑄鐵 一般選擇HT200，用于手工刮研、中等精度和運(yùn)動速度較低的導(dǎo)軌，硬度在HB180以上；
（2）孕育鑄鐵 把硅鋁孕育劑加入鐵水而得，耐磨性高于灰鑄鐵；
（3）合金鑄鐵 包括：含磷量高于0.3％的高磷鑄鐵，耐磨性高于孕育鑄鐵一倍以上；磷銅鈦鑄鐵和釩鈦鑄鐵，耐磨性高于孕育鑄鐵二倍以上；各種稀土合金鑄鐵，有很高的耐磨性和機(jī)械性能；
鑄鐵導(dǎo)軌的熱處理方法，通常有接觸電阻淬火和中高頻感應(yīng)淬火。接觸電阻淬火，淬硬層為0.15~0.2mm。硬度可達(dá)HRC55。中高頻感應(yīng)淬火， 淬硬層為2~3mm，硬度可達(dá)HRC48~55，耐磨性可提高二倍，但在導(dǎo)軌全長上依次淬火易產(chǎn)生變形，全長上同時淬火需要相應(yīng)的設(shè)備。
2．鋼 鑲鋼導(dǎo)軌的耐磨性較鑄鐵可提高五倍以上。常用的鋼有：9Mn2V、CrWMn、GCr15、T8A、45、40Cr等采用表面淬火或整體淬硬處理，硬度為52~58HRC；20Cr、20CrMnTi、15等滲碳淬火，滲碳淬硬至56~62HRC；38C rMoAlA等采用氮化處理。
3．有色金屬 常用的有色金屬有黃銅HPb59-l，錫青銅ZCuSn6Pb3Zn6，鋁青銅ZQAl9-2和鋅合金ZZn-Al10-5，超硬鋁LC4、鑄鋁ZL106等，其中以鋁青銅較好。
4．塑料 鑲裝塑料導(dǎo)軌具有耐磨性好(但略低于鋁青銅)，抗振性能好，工作溫度適應(yīng)范圍廣(-200~+260℃)，抗撕傷能力強(qiáng)，動、靜摩擦系數(shù)低、差別小，可降低低速運(yùn)動的臨界速度，加工性和化學(xué)穩(wěn)定件好，工藝簡單，成本低等優(yōu)點(diǎn)。目前在各類機(jī)床的動導(dǎo)軌及圖形發(fā)生器工作臺的導(dǎo)軌上都有應(yīng)用。塑料導(dǎo)軌多與不淬火的鑄鐵導(dǎo)軌搭配。
導(dǎo)軌的使用壽命取決于導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)、材料、制造質(zhì)量、熱處理方法、以及使用與維護(hù)。提高導(dǎo)軌的耐磨性，使其在較長時期內(nèi)保持一定的導(dǎo)向精度，就能延長設(shè)備的使用壽命。常用的提高導(dǎo)軌耐磨性的方法有：采用鑲裝導(dǎo)軌、提高導(dǎo)軌的精度與改善表面粗糙度、采用卸荷裝置減小導(dǎo)軌單位面積上的壓力(即比壓)等。
4.6 滑動導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)
一．作用力合作用點(diǎn)位置，作用力方向和作用點(diǎn)的位置唏噓合理安置。一邊導(dǎo)軌傾斜的力矩盡量小。否則會使導(dǎo)軌中的摩擦力增大，磨加劇，從而降低導(dǎo)軌的靈活性和導(dǎo)向精度。嚴(yán)重時甚至還可能卡死，不能正常工作。
1. 作用在運(yùn)動件上的推力有三種情況：
1.推力通過運(yùn)動件在軸線
2.推力作用點(diǎn)在運(yùn)動件的軸線上。但推力的方向與軸線成一夾角
3.推力平行于運(yùn)動件的軸線上
對于第一種情況，導(dǎo)軌鎮(zhèn)南關(guān)的摩擦力只受到載荷及運(yùn)動件本身重量的影響，推力不會產(chǎn)生附加摩擦力。猶豫結(jié)構(gòu)上的限制，實(shí)際的結(jié)構(gòu)中往往出項(xiàng)第二第三中情況。為了保證導(dǎo)軌的靈活性，要對導(dǎo)軌進(jìn)行驗(yàn)算，在已知的條件先，確定各部分的集合尺寸。
推力F與運(yùn)動件軸線組成夾角a,如圖所示
推力F的作用將使運(yùn)動件產(chǎn)生傾斜，從而使運(yùn)動件與承導(dǎo)體的倆點(diǎn)處壓緊，
設(shè)正壓力分別為 .，相應(yīng)摩擦力，，作用間的距離為L，軸向阻力為
根據(jù)靜力平衡條件,運(yùn)動件的直徑較小時，上式中含有d的各項(xiàng)可以略去?？?
解得：
欲推動運(yùn)動件，則必須使
若要保證不卡死的條件是：
由此，可得到當(dāng)推力F與運(yùn)動件有一夾角a時，運(yùn)動件正常工作的條件是
為當(dāng)量摩擦系數(shù)
在燕尾形和三角形導(dǎo)軌中:
--滑動摩擦系數(shù)
--眼尾輪廓角與三角底角
二．選與運(yùn)動件軸線與軸線相距h，圖中為軸向阻力和為反作用力，為當(dāng)量摩擦系數(shù)，根據(jù)靜力平衡條件
解得：
推動運(yùn)動件則必須：
保證運(yùn)動件不卡死條件
即：
為了保證運(yùn)動靈活，可取值
當(dāng)取f=0.25時，則有：
對圓柱形導(dǎo)軌：
對矩形導(dǎo)軌：
對燕尾形或三角形導(dǎo)軌：
在本設(shè)計(jì)的導(dǎo)軌中：h=200mm L=360 因此：
符合相關(guān)要求.
總 結(jié)
本次設(shè)計(jì)的是X向進(jìn)給機(jī)械部分設(shè)計(jì)，完成了尺寸計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對其進(jìn)行一系列的校核，各項(xiàng)性能指標(biāo)完全滿足要求，說明設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)是合理的。然后選擇軸承和電機(jī)。由于專業(yè)知識的限制，無法對復(fù)雜的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，但是，通過選擇合適的數(shù)控系統(tǒng)，進(jìn)行選購即可。
機(jī)床是促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的巨大源動力，它給機(jī)械制造業(yè)帶來了高倍率的效益增長和現(xiàn)代化的生產(chǎn)方式。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，高品質(zhì)，高可靠性，高性價比的CNC系統(tǒng)具有豐富的功能，為數(shù)控技術(shù)的發(fā)展提供了充足的物質(zhì)技術(shù)條件。同時，也給數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)提出了更高的要求。因此，研究一臺數(shù)控車床對現(xiàn)代加工具有重要的意義。
端面磨床具有結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、故障率低、維修簡單方便、效率高、操作編程簡單等諸多優(yōu)點(diǎn)，所以端面磨床在很多加工行業(yè)都會成為應(yīng)用的主體，隨著數(shù)控技術(shù)和機(jī)床行業(yè)的發(fā)展，端面磨床將有著廣闊的發(fā)展前景。
致 謝
眨眼間，四年的大學(xué)生活就在本論文的完成之際即將宣告結(jié)束。四年的不斷學(xué)習(xí)，不僅是為了今天的畢業(yè)設(shè)計(jì)，也是為今后走上工作崗位作了準(zhǔn)備。
在設(shè)計(jì)成過程中，感謝很多人的幫助和指點(diǎn)，首先我要感謝我的母校的辛勤培育，感謝院系各位老師四年來的諄諄教誨，感謝他們四年來默默的栽培我。
本次設(shè)計(jì)是在我的導(dǎo)師XX教授的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，李老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持，在此，謹(jǐn)向XX教師表示衷心的感謝和崇高的敬意！。
此外，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，也得到了其他老師和同學(xué)的幫助，設(shè)計(jì)任務(wù)一直在很好的氛圍中進(jìn)行，在這里，也向他們表示真誠的感謝！
再次向設(shè)計(jì)中所有提供過幫助的人表示感謝！
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