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1、陕西理工学院毕业设计论文毕业设计说明书题 目 刀具刃磨中心Z轴进给系统设计与建模 学生姓名 蒋鹏飞 学号 0815014004 所在院(系) 机械工程学院 专业班级 机自081 指导教师 张军峰 2012 年 5 月 20 日刀具刃磨中心Z轴进给系统设计与建模蒋鹏飞(陕西理工学院机械工程学院机械设计制造及其自动化专业081班，陕西 汉中 723003)指导老师：张军峰摘要本文主要阐述了刀具刃磨中心工具磨床Z轴进给系统设计与建模，数控磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床，是高效高精度的刀具刃磨机床，特别是五轴联动的数控工具磨床，是刀具刃磨机床发展的方向。可以用来加车刀，麻花钻，工立铣刀，球
2、头铣刀，阶梯钻，铰刀，成形铣刀，深孔钻，三角凿刀和牛头刨刀具等。进给系统采用全封闭结构，无外挂装置，内置切削液冷却循环装置及油雾回收装置。进给轴由单元电机通过高精度无间隙联轴器与精密滚珠丝杠副直联，无间隙误差。且运动平稳，传动精度高，不易磨损，使用寿命长。导轨全部采用燕尾型精密滚珠直线导轨，具有精密高，摩擦系数小，寿命长等特点。导轨、滚珠丝杠副采用具有冷却装置的全自动定时定量润滑系统。并在PROE中画出Z轴进给系统三维模型图，生成二维工程图。关键词 刃磨中心 Z轴进给系统 闭环系统 滚珠丝杠 直线型滚动导轨With grinding center Z axis feed system desi
3、gn and modelingJiang PengFei(Grade08,Class1,Major Mechanical design and manufacture of extremely automation ，Mechanical Engineering College Dept.，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723003，Shaanxi )Tutor：Zhang JunfengAbstract：This paper mainly expounds With grinding center Tool grinding machin
4、e Z axis feed system design and modeling Nc grinder is use abrasive to the surface grinding of machine tools The high precision cutting tools is efficient machine tools, especially for five axis of joint nc tool grinding machine, cutting machine tool is the direction of development. Can be used to a
5、dd lathe tools, manual twist drill, the workers end mill, the ball milling cutter head, ladder drill, reamer, forming cutter, deep hole drilling, triangle chisel and shape tools, etc. Feeding system adopts fully closed structure, no hacking device, built-in liquid cooling cycle device and cutting oi
6、l mist recycling equipment. The motor shaft by unit by high precision no clearance coupling and precision the ball screw vice straight league, no clearance error. The smooth movement and high driving accuracy, not easy wear and long service life. Guide all adopt the coattails type precision ball lin
7、ear guide, with high precision, small friction coefficient, life is long, etc. Guide, the ball screw vice using a cooling device of automatic timing quantitative lubrication system. And in PROE draw in the Z axis into 3 d model picture to the system, and to generate two-dimensional engineering graph
8、ics. Key words： Gang center Z-axis feed system Closed loop system The ball screw Linear rolling guide 目 录引 言11. 概述21.1数控机床的概念21.2 数控机床的组成分类及特点21.2.1 数控机床的组成21.2.2 数控机床的分类21.2.3 数控机床的特点31.3 数控机床的发展趋势及现状31.4本设计的主要内容和方法52. Z向进给传动系统总体方案的确定62.1 进给传动系统的组成及其原理62.2进给传动控制伺服系统的选择62.3进给驱动系统电动机类型的确定82.4进给系统的传动要
9、求及传动类型的选择92.4.1进给系统的传动要求92.4.2进给系统的传动类型的选择92.5电动机与丝杠连接方式的选择132.6进给系统的一些其他要求143. 滚珠丝杠螺母副的计算和选型错误!未定义书签。3.1 滚珠丝杠螺母副的种类143.2 滚珠丝杠支承方式的确定143.3 运动部件的主要参数163.4滚珠丝杠的计算与选择173.4.1滚珠丝杠导程的确定173.4.2滚珠丝杠的等效转速183.4.3导轨摩擦力的计算193.4.4算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力错误!未定义书签。3.4.5确定所丝杠受的最大载荷错误!未定义书签。3.4.6根据定位精度的要求估算允许的滚珠丝杠的最大轴向变形错误!未定
10、义书签。3.4.7估算允许的滚珠丝杠的最小螺纹底径错误!未定义书签。3.4.8初步确定滚珠丝杠螺母副的型号223.5 滚珠丝杠螺母副承载能力校核233.6 计算器械传动刚度233.7传动精度计算244. 滚珠丝杠螺母副支撑用的轴承错误!未定义书签。4.1支撑方式254.2失效形式27第 页 共2页5. 伺服驱动系统的设计计算错误!未定义书签。5.1 电动机的选择295.2 伺服驱动系统的设计计算错误!未定义书签。5.2.1脉冲当量的计算错误!未定义书签。5.2.2步进电机的选型与计算错误!未定义书签。5.2.3电动机参数验证错误!未定义书签。6. 联轴器的选择366.1选择联轴器的类型366.
11、2计算联轴器的计算转矩366.3确定联轴器的型号366.4校核最大转速376.5协调轴孔直径错误!未定义书签。6.6规定部件相应的安装精度376.7 进行必要的校核376.8 联轴器参数387. 进给系统其他部件的确定407.1导轨的确定错误!未定义书签。7.2 导轨结构错误!未定义书签。7.3导轨的选用错误!未定义书签。7.4机床的噪声控制错误!未定义书签。8. 滚珠丝杠的保护错误!未定义书签。总结与体会45致谢46参考文献53第 页 共2页引 言在机械加工中，金属切削刀具是切削加工必不可少的重要工具之一，在机械制造、汽车、模具、医疗器械、国防工业和航空航天等行业中占有十分重要的地位。其质量
12、好坏直接影响到加工对象的表面质量、精度及加工效率。采用先进的刀具刃磨机床和有效经济的工艺方法，刃磨出高效率、高精度、高可靠性的刀具，是切削加工技术水平提高的一个重要保证。刀具成本在综合加工成本中占有重要的位置，如何利用刀具刃磨机床修磨好磨损到用钝标准的刀具，延长刀具的寿命，提高刀具的利用率，降低刀具成本，是企业降低生产成本的有效途径之一。高质量、高耐用度刀具的生产需求，高效的、高精度的刀具修磨要求，促使刀具刃磨机床的功能结构由简单到复杂，自动化程度由低到高不断发展。在国内，数控工具磨床的发展基本上还停留在对普通工具磨床或原有的数控机床进行数控改造来满足特定刀具的制造刃磨的水平上。最近几年国内也
13、有一些厂家研制开发了数控工具磨床，但由于采用的是主机自行制造、数控系统靠引进，这种数控工具磨床产品不但成本很高，而且由于通用的CNC系统没有集成刀具磨削加工技术和编程软件，难以实现刀具的磨削加工。来提高刀具刃磨效率和精度，减少废品率，降低刀具生产和修磨成本，是未来很值得研究的方向。刀具在整个加工制造成本中，看似只占很小的比例。但在整个加工效率方面，恰恰是刀具起举足轻重的作用。随着对加工精度的提高，对刀具的要求也更高，相对刀具的成本也在增加，所以刀具的重新修磨就显得尤为重要！以往的刀具刃磨仅仅只限于人工在砂轮上修磨，或者由刀具厂家回收修磨，这些方式就谈不上效率可言了。现在，加工中心的技术工人们，
14、不可能在工作初期，用大量的时间来修磨刀具。刀具的精度、使用寿命和刀具结构越来越成为影响加工能力和生产效率的关键因素，昂贵的刀具成为生产成本的重要组成部分。因此，用于刀具修磨的刃磨机行业就越来越受到加工制造业的认可。在实际中，提高机床的传动精度，高效率，稳定的进给系统来实现刀具刃磨的精度，减低成本。因而，本次毕业设计主要围绕如何提高机床刃磨刀具的精度，设计合适的刃磨机床的进给系统来提高精度，主要以Z轴进给系统的设计为例来说明研讨，选择相应的传动方式，执行机构，并在proe中进行模型设计生成二维工程图。第 1 页 共 47 页 1. 概述1.1数控机床的概念数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物，是技术密集度及自动化程度很高的典型机电一体化加工设备。它与普通机床相比，其优越性是显而易见的，不仅零件加工精度高，产品质量稳定，且自动化程度极高，可减轻工人的体力劳动强度，大大提高了生产效率，特别值得一提的是数控机床可完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂曲面的零件加工，因而数控机床在机械制造业中的地位愈来愈显得重要。数控工具磨床是精度效率高、制造修磨范围广的刀具刃磨机床。数控工具磨床与手动工具磨床最大区别是抛弃了手动工具磨床上的手摇滑台、以及特制的复杂工艺装备附件，机械结构大为简化。手动工具磨床上的特殊机构和通过人为操纵所实现的刀具刃
