2590 端面磨床X向進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
2590 端面磨床X向進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),端面,磨床,進(jìn)給,機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì)
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2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3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(dòng)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(dòng)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(dòng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其傳動(dòng)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(dòng)，直線導(dǎo)軌4AbstractAs 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 guide5目 錄摘 要 .........................................................................................................................................IAbstract ......................................................................................................................................II目 錄 .......................................................................................................................................III第 1 章 緒論.............................................................................................................................51.1 磨床加工范圍 ..............................................................................................................51.2 磨床發(fā)展歷程 ..............................................................................................................51.3 磨床的分類 ...................................................................................................................61.4 安全防護(hù) .......................................................................................................................71.5 端面磨床 ......................................................................................................................8第 2 章 端面磨床課題設(shè)計(jì)任務(wù)及要求...................................................................................82.1 端面磨床的設(shè)計(jì)任務(wù)要求 ..........................................................................................82.2 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...............................................................................................93.1 端面磨床總體設(shè)計(jì) ......................................................................................................93.2 總體設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) ....................................................................................................103.3 端面磨床總體布局設(shè)計(jì) ............................................................................................103.3.1 加工零件 .........................................................................................................103.3.2 初步估計(jì)組成部分 .........................................................................................103.3.3 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) ........................................................................................114.1 絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ........................................................................................114.1 滾珠絲杠優(yōu)點(diǎn) .............................................................................................................114.2 絲杠選型 .....................................................................................................................114.2.1 滾珠絲杠副導(dǎo)程的確定 ..................................................................................114.2.2 滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率 ..................................................................................114.3 聯(lián)軸器選取 .................................................................................................................124.4 導(dǎo)軌的選型 .................................................................................................................1264.5 滑動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn) .........................................................................................................154.6 滑動(dòng)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）7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(shí)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(shí)易產(chǎn)生振動(dòng)，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(huì)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(dòng)的工作臺(tái)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(tái)作往復(fù)移動(dòng)的平面磨床。 1900 年前后，人造磨料的發(fā)展和液壓傳動(dòng)的應(yīng)用，對磨床的發(fā)展有很大的推動(dòng)作寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）8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(dòng)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。 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）9(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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(huì)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(shí)砂輪的工件上飛濺出的微細(xì)砂屑及金屬屑，會(huì)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(shí)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(shí)要注意卡正、卡緊，在磨削過程中工件松脫會(huì)造成工件飛出傷人或撞碎砂輪等嚴(yán)重后果。 開始工作時(shí)，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(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，要根據(jù)工件磨削長度， 準(zhǔn)確調(diào)好，將擋鐵緊牢。 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）10更換砂輪時(shí)，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(shí)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(shí)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(shí)，要將盤面、工件擦凈、靠緊、吸牢，必要時(shí)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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)寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11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(dòng)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(huì)，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；寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）123.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(dòng)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(tái)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(tái)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(tái)移動(dòng)；3.工作臺(tái)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(tái)移動(dòng) W 軸：工件旋轉(zhuǎn)各軸采用交流伺服電機(jī)，通過精密無間隙彈性連軸器直接與滾珠絲桿相連；寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）138.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(gè)來回往返運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)構(gòu)。它主要用來將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為直線運(yùn)動(dòng)或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)變換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。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(dòng)為主的如機(jī)床工作臺(tái)的進(jìn)給絲杠)；還有調(diào)整零件之問相對位置的螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。絲杠螺母機(jī)構(gòu)有滑動(dòng)摩擦機(jī)構(gòu)和滾動(dòng)摩擦機(jī)構(gòu)之分?；瑒?dòng)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(dòng)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(dòng)效率高(92％～98％)，精度高，系統(tǒng)剛度好，運(yùn)動(dòng)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(dòng)要求，負(fù)載大小和傳動(dòng)效率等因素綜合考慮確定。一般選擇時(shí)，先按機(jī)床傳動(dòng)要求確定，其公式為：Ph≥vmax/nmax(10)式中：vmax—機(jī)床工作臺(tái)最快進(jìn)給速度，mm/min ；nmax—驅(qū)動(dòng)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寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）144.2.2 滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率 ?為)(????tg＝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(dòng)摩擦系數(shù)f＝0.003～0.004,其摩擦角約等于 01?。所以， 94.0)1'52()(?????tgt＝＝ ???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(dòng)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(dòng)。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(shí)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(dòng)，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(dòng)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(dòng)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)床工寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）15作部件在指定導(dǎo)軌系統(tǒng)上移動(dòng)，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(dòng)導(dǎo)向(2)為承載體提供光滑的運(yùn)動(dòng)表面(3)把火車的運(yùn)動(dòng)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(dòng)加工零件的影響。沿導(dǎo)軌系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)，大多數(shù)為直線運(yùn)動(dòng)，也有少數(shù)為弧線運(yùn)動(dòng)。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(shí)工作，最基本的元件為一個(gè)運(yùn)動(dòng)元件和一個(gè)固定元件。運(yùn)動(dòng)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(dòng)元件或滑動(dòng)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(shí)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?；瑒?dòng)導(dǎo)軌:傳統(tǒng)導(dǎo)軌的發(fā)展，首先表現(xiàn)在滑動(dòng)元件和導(dǎo)軌形式上，滑動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）16是導(dǎo)軌和滑動(dòng)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(dòng)元件的溝槽，在導(dǎo)軌和滑動(dòng)元件之間形成油膜，把導(dǎo)軌和移動(dòng)元件隔開，這樣大大減少移動(dòng)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(gè)大型的砂型箱在加工時(shí)，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(shí)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(dòng)壓導(dǎo)軌，動(dòng)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(dòng)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(dòng)場合，擁有比直線軸承更高的額定負(fù)載， 同時(shí)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(dòng). 直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的作用是用來支撐和引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件，按給定的方向做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。依按摩擦性質(zhì)而定，直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌可以分為滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌、滾動(dòng)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(dòng)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(dòng)元件和固定元件之間不用中間介質(zhì)，而用滾動(dòng)鋼球。因?yàn)闈L動(dòng)鋼球適應(yīng)于高速運(yùn)動(dòng)、摩擦系數(shù)小、靈敏度高，滿足運(yùn)動(dòng)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(gè)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(gè)。 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）17機(jī)床的工作部件移動(dòng)時(shí)，鋼球就在支架溝槽中循環(huán)流動(dòng)，把支架的磨損量分?jǐn)偟礁鱾€(gè)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(shí)間過長，導(dǎo)致支架運(yùn)動(dòng)阻力增大。這里就有一個(gè)平衡作用問題；為了提高系統(tǒng)的靈敏度，減少運(yùn)動(dòng)阻力，相應(yīng)地要減少預(yù)加負(fù)荷，而為了提高運(yùn)動(dòng)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(shí)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(dòng)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(dòng)元件。 導(dǎo)軌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，力求固定元件和移動(dòng)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(gè)，力求更多的滾動(dòng)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(dòng)元件怎樣與導(dǎo)軌接觸，這是問題的關(guān)鍵。 4.5 滑動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)滑動(dòng)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(dòng)導(dǎo)軌和塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌。滑動(dòng)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(dòng)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，硬度寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）18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(shí)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(dòng)、靜摩擦系數(shù)低、差別小，可降低低速運(yùn)動(dòng)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(dòng)導(dǎo)軌及圖形發(fā)生器工作臺(tái)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(shí)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(dòng)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(huì)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(shí)甚至還可能卡死，不能正常工作。1. 作用在運(yùn)動(dòng)件上的推力有三種情況：1.推力通過運(yùn)動(dòng)件在軸線2.推力作用點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)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(dòng)件的軸線上寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）19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(dòng)件本身重量的影響，推力不會(huì)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(dòng)件軸線組成夾角 a,如圖所示推力 F 的作用將使運(yùn)動(dòng)件產(chǎn)生傾斜，從而使運(yùn)動(dòng)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1N21N,f2,fo0AXYM????????,12,,121cos0sinfFbdLhLNff?????根據(jù)靜力平衡條件,運(yùn)動(dòng)件的直徑較小時(shí)，上式中含有 d 的各項(xiàng)可以略去?？山獾茫???,cosin12/oFFfhL????欲推動(dòng)運(yùn)動(dòng)件，則必須使 ??,csi/of?若要保證不卡死的條件是：,oin12/0fhL????由此，可得到當(dāng)推力 F 與運(yùn)動(dòng)件有一夾角 a 時(shí)，運(yùn)動(dòng)件正常工作的條件是,taLfh?為當(dāng)量摩擦系數(shù),f寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）20在燕尾形和三角形導(dǎo)軌中: ,/cosf??--滑動(dòng)摩擦系數(shù)f--眼尾輪廓角與三角底角?二．選與運(yùn)動(dòng)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oF1N2擦系數(shù)，根據(jù)靜力平衡條件 0AXYM????????,122 ,,1210020oFNfdhLfNf?????解得： ,/OFfhL?推動(dòng)運(yùn)動(dòng)件則必須： ,12/Of??保證運(yùn)動(dòng)件不卡死條件 ,/0fhL即： ,2/1fhL?為了保證運(yùn)動(dòng)靈活，可取值 ,20.5fL?當(dāng)取 f=0.25 時(shí)，則有：對圓柱形導(dǎo)軌： 1.h對矩形導(dǎo)軌： 2L?對燕尾形或三角形導(dǎo)軌： 1h在本設(shè)計(jì)的導(dǎo)軌中：h=200mm L=360 因此：20.563hL??符合相關(guān)要求.寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）21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(shí)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(dòng)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(jià)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(shí)，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(tái)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(jià)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(huì)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。寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）22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(lì)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！寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）23參考文獻(xiàn)[1]文懷興、夏田主編， 《數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)》[M]，北京：化學(xué)工業(yè)出版社 2010[2] 黃英、肖平陽等主編， 《畫法幾何及機(jī)械制圖》[M]，北京：高等教育出版社，2006.12[3] 王昆、汪信遠(yuǎn)等主編， 《機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》[M]，北京：高等教育出版社，2009.6[4] 揚(yáng)可楨、程光蘊(yùn)、李仲生主編， 《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》[M]，北京：高等教育出版社，2009.6[5] 廖念釗、莫雨松等主編， 《互換性與技術(shù)測量》[M]，北京：中國計(jì)量出版社，2008.6[6] 徐灝主編.新編機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1995. 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