数控双主轴内孔磨床磨头及进给机构设计学位论文.doc

济南大学毕业设计济南大学毕业设计PAGE-1-PAGE-1-毕业设计题目数控双主轴内孔磨床磨头及进给机构设计学院机械工程学院专业机械工程及自动化班级机升0901学生冯硕学号20090404012指导教师门秀花二〇一一年五月二十九日济南大学毕业设计济南大学毕业设计PAGE-1-PAGE-1-济南大学毕业设计PAGE-1---1前言1.1选题背景及意义从本质上说，数控磨床和普通磨床一样，是加工的最后一道工序。早期的数控磨床，包括目前部分改造、改装的数控机床，大都是在普通磨床的基础上，通过以进给系统的革新、改造而成的。因此，在许多场合，普通磨床的构成模式、零部件的设计计算方法仍然适用于数控磨床。但是，随着数控技术（包括伺服驱动、主轴驱动）的迅速发展，为了适应现代制造业对生产效率、加工精度、安全环保等方面要求，现代数控磨床的机械结构已经从初期对普通磨床的局部改造，逐步发展形成了自己独特的结构。其中，进给机构系统对加工精度的影响是最大的，因此，提高进给系统的质量就显得尤为重要。现在由于各种先进制造技术的发展，特别是对精密部件的加工，对于磨床的进给系统的要求也越来越高。内圆磨床的生产率和加工质量，在很大程度上决定于内圆磨头的结构和制造质量。在大量生产条件下尤如此。现代内圆磨床带有滚动支承和空气轴承的电磨头和气动磨头，以及皮带传动的静压轴承和滚动支承磨头，其中皮带传动的滚动支承磨头用得最广。因为这种磨头能加工不同长度（达500mm或更长）零件上的孔，而且所加工的孔的直径范围也最大（从70mm到250mm或更大）最常用，也是现在普遍研究的重点[1-2]。与国外相比，我国数控磨床的发展明显落后于西方发达国家，因此，技术创新和产品改良亟待加强，机构设计和改良也显得尤为重要。1.2国内外研究现状十八世纪30年代，为了更好适应自行车、钟表、缝纫机和枪械等零件淬硬后的加工，美国、英国、德国分别研制出使用天然磨料砂轮的磨床。在当时这些磨床主要是现成的机床，如车床、刨床等，在上面加装磨头经过改造而成的，它们的结构比较简单，而且刚度较低，磨削时易产生振动，这要求操作工人具有很高的技艺才能磨出精密的工件。1876年，美国布朗-夏普公司制造的万能外圆磨床是首次具有现代化磨床基本特征的机械。它的工件头架和尾座安装在往复移动的工作台上，同时箱形床身也提高了机床的刚度，且带有内圆磨削附件。1883年，这家公司研制成的磨头装在立柱上、工作台作往复移动的平面磨床。1990年前后，液压传动技术和人造磨料得到了广泛的应用，这对于磨床的发展有很大的推动作用。随着近代工业的发展尤其是汽车工业，各种不同类型、不同功用的磨床相继问世。在20世纪初，先后研制出了加工气缸体的行星内圆磨床、凸轮轴磨床、曲轴磨床以及带电磁吸盘的活塞环磨床等。1908年，磨床开始应用自动测量装置。到了1920年前后，无心磨床、双端面磨床、导轨磨床、轧辊磨床、珩磨机和超精加工机床等相继研制成功并使用；50年代又出现了可作镜面磨削的高精度外圆磨床；在60年代末，又出现了砂轮线速度达60～80米/秒的高速磨床和大切深、缓进给的平面磨削磨床；70年代，在磨床上采用微处理机的数字控制和适应控制等技术得到了广泛的应用。在20世纪80年代是数控磨床迅速发展的时期，而真正普及、实用则是在90年代。由于计算机技术的高速发展，使得数控技术得到进一步完善，从而促进了磨床结构的变革，使数控磨床不仅在精度、效率、可靠性方面，而且在柔性化、易操作、易维护等许多方面都达到了新的高度。我国自1958年开始研制数控机床，在研制与推广使用数控机床方面取得了一定成绩。近年来，由于引进了国外的数控系统与伺服系统的制造技术，使得我国数控机床在品种、数量和质量方面得到了迅猛发展[3-4]。1.3设计任务本次设计主要是对数控双主轴内孔磨床关键功能部件的设计，目标是能够实现盘齿类零件内孔的粗加工与精加工；控制系统的总体目标是使内圆磨具稳定运转，内圆磨具进给系统进给精确、平稳。进给系统的传动机构是指将电动机的旋转运动传递给工作台或刀架以实现进给运动的整个机械传动链，包括齿轮传动副（或同步带传动副）、丝杠螺母副（或蜗杆蜗轮副）及其支承部件等。传动机构的精度、灵敏度、稳定性直接影响了数控磨床的定位精度和轮廓加工精度。从系统控制的角度分析，其中起决定作用的因素主要有两个：一是传动机构的刚度和惯量，它是直接影响进给系统的稳定性和灵敏度；二是传动部件的精度与传动系统的非线性，它直接影响系统的位置精度和轮廓加工精度，在闭环系统中还影响系统的稳定性。数控磨床进给传动系统承担了数控磨床各直线坐标轴、回转坐标轴的定位和切削进给，进给系统的传动精度、灵敏度和稳定性直接影响被加工工件的最后轮廓精度和加工精度。为了保证数控磨床进给传动