《手动平面磨床的总体设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《手动平面磨床的总体设计.doc（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2手动平面磨床的总体设计2.1 设计方案确定设计的M250手动平面磨床的类型为卧轴矩台平面磨床。2.1.1设计方案一方案一拖板移动式：磨头主轴做垂直进给运动，工作台做横/纵向进给运动。如图21所示：图21 卧轴矩台平面磨床拖板移动式2.1.2设计方案二方案二磨头移动式：磨头主轴做垂直进给运动以及横向进给运动，工作台做纵向进给运动。如图22所示：图22 卧轴矩台平面磨床磨头移动式2.1.3设计方案对比方案1的结构热边形小，精度稳定性好，垂直进给灵敏度高，操作方便；横向进给稳定性好，但结构较复杂，工艺要求高。方案2的结构磨头做垂直进给和横向进给，其中重心位置变化会引起结构变形；热变形影响大，故横向
2、进给精度低；磨头攻率大，磨削效率高，但因刚度低，垂直进给灵敏度差。通过两个方案的对比，根据本设计的机床是用于精加工，所以采用方案1。卧轴矩台平面磨床的横向进给机构由微型直流电机驱动，能实现断续、快速、自动横向进给，砂轮端面磨削工件侧面横向进给运动。此横向进给运动还设计有横向进给手轮和微量进给机构，可以实现手动进给以及微进给，提高加工精度。对进给机构进行改进的目的是为了提高精度，因此使用滚珠丝杠作为传动元件，滚珠丝杠副作为精密、高效的传动元件在精密机床、数控机床得到广泛应用，可用精密定位自动控制、动力传递和运动转换。2.1.4设计改进本设计是在原机床设计的基础上加以改进，针对设计的要求对M250
3、手动平面磨床的横向以及纵向进给机构进行改进。原设计的M250手动平面磨床采用的是滑动丝杠，并且设计了横向以及纵向手动进给装置，相对精度较低。改进设计中，用滚珠丝杠代替原有的滑动丝杠，在保留横向以及纵向手动进给装置的基础上为了适应不同型号砂轮，以及不同类型的工件，在加工中都能达到同等精度要求，所以在横向进给机构中设计使用齿轮变速机构以及微量进给装置，提高了加工精度，操作简单、省力。2.2 进给系统的组成2.2.1机动进给装置手动平面磨床的进给系统包括纵向进给和横向进给两部分。对于纵向进给装置机动进给系统主要是完成工作台在纵向快速移动的需要和实现零件加工时工作台的往复运动。机动进给装置采用三相交流
4、异步电动机，调速方式是变频无级调速。工作台由行程开关组成的电气系统控制电动机的正反转，实现工作台的往复运动。横向进给装置的机动进给系统同样可以完成工作台在横向进给方向上的快速移动，由于横向进给系统对磨削过程起到至关重要的作用，因此横向进给系统在调速时要平稳，因此选用直流电动机。直流电动机的调速范围较交流异步电动机的范围窄，在设计的同时为扩大调速范围满足更大的加工范围，设计了2级变速。2.2.2手动进给装置设计中的手动进给装置包括两部分，手动进给和微量进给。主要的作用就是人为的调整进给量，扩大加工范围,提高加工精度。2.3小结通过两个方案的对比，确定了最终的设计方案。工作台由电动机或手动装置驱动
5、进行横向以及纵向运动，还在横向进给机构中增设了变速机构以及微量进给装置，提高适用范围。3 进给机构设计计算3.1 纵向进给机构的设计计算3.1.1切削力的计算1.切削用量的选择与计算磨削用量的选择原则通常是：在保证工件表面质量的前提下尽量提高生产率。换言之，磨削用量是在保证磨削温度较低、磨削表面粗糙度较低的条件下，尽量选取较大的径向进給量、轴向进给量和工件速度。 砂轮速度一般为，普通磨削时砂轮速度固定不变，不必选择；高速磨削时或更高些。砂轮速度一般比车削时的速度大倍左右。 工件速度在粗磨时常取为精磨时为。外圆磨削时，速比；内圆磨削时，太低时，工件易烧伤；太高时机场可能产生振动。背吃刀量或径向进
6、给量：粗磨时可取，精磨时可取，镜面磨时可取。砂轮的轴向进給量：粗磨时可取;精磨时可取，为砂轮宽度，是指工件每转或每一个工作行程时砂轮的轴向位移量。因此 磨轮宽度B=63 砂轮直径=500 进给吃刀量磨削吃刀量砂轮线速度 （31）根据已知砂轮转速所以工件速度 （32）L工作台行程长度 工作台往复频率 所以表31 切削用量磨 轮宽度进给吃刀 量砂 轮线速度砂 轮直径磨 削吃刀量工 件速度631274.575000.0110.62.切削力的计算选取工件材料为淬火钢 由机械工程手册1查得公式 （33） （34）其中 磨削吃刀量，取砂轮线速度，由计算得工件速度，由计算得由机械工程手册表1.29查得 将上
7、述参数带入式（33）解得磨削力知背向吃刀力： 3. 磨削功率由机械工程手册1查得磨削功率公式 （35）其中 磨削力，由计算得砂轮线速度，由计算得由公式（35）计算得 3.1.2滚珠丝杠的设计与计算1.滚珠丝杠副设计和使用注意事项主要尺寸参数的选择应根据机床使用要求全面综合考虑，因为丝杠副的公称直径、基本导程、预紧力、负载滚珠的有效圈数与丝杠的寿命、位移精度、刚度、驱动力矩等有密切关系。如果某一项特性不能满足时，可以重新选择丝杠直径、导程、有效圈数等，直到完全满足。为使滚珠丝杠受力均匀，提高耐用度和精度保持性，螺母不应受径向力和倾覆力矩，并应尽量使作用在螺母上的轴向合力通过丝杠轴心。以螺母外圆柱
8、面和凸缘面为安装基面，螺母安装直径和座孔的配合为，应保持螺母座孔与丝杠支撑轴承孔同心且螺母座孔端面与轴心线垂直。设计单螺母的滚珠丝杠副时，应使丝杠和螺母同时受拉应力压应力，而不要一个受拉一个受压，以使滚珠受力均匀。如果丝杠不转，螺母旋转，则应将螺母和齿轮安装在套筒上，套筒由轴承支撑以承受轴向和径向力，这就可以避免螺母承受径向载荷。如果要使滚珠丝杠和螺母分开，可在丝杠轴径上套一个辅助套筒，套的外径略小于丝杠螺纹滚道的前径，这样在拧出螺母时，滚珠不致失落。支撑滚珠丝杠轴的两轴承座孔与滚珠螺母座孔应保证同轴。同轴度公差建议取67级或高于6级。螺母座轴线与导轨面轴线要保证平行，平行度公差可取为，当插管
9、式滚珠丝杠副水平安装时，应将螺母上的插管，置于滚珠丝杠副轴线的下方。这样的安装方式可使滚珠易于进入插管，滚珠丝杠副的摩擦力矩较小。要注意螺母座、轴承座及其紧固螺钉的设计保证有足够的刚度。有恒温要求的高精度滚珠丝杠可将丝杠轴做成中空，通过恒温油，以降低丝杠轴的温升。为了减少滚珠之间的相互摩擦可以采用间隔滚珠或在闭合回路内减少几个滚珠的方法，采用间隔滚珠时，间隔滚珠的直径比负载滚珠小数，可消除滚珠之间的摩擦，对提高滚珠丝杠副的灵敏度有非常明显的效果。但负载滚珠数只剩了一半，因此刚度和承载能力也都相应降低。滚珠丝杠副的承载能力用额定负载荷表示，其定义、计算和选用方法与滚动轴承基本相同。一般根据额定动
10、载荷选用滚珠丝杠副，只有当时按额定静载荷选用。对于细长承受压缩的滚珠丝杠副需作压杆稳定性计算，对转速高、支撑跨距大的滚珠丝杠副作临界转速的校核，对精度要求高的传动进行刚度验算，转动惯量校核，对闭环控制系统还要进行谐振频率的验算。2.丝杠的导程和转速由额定寿命公式 （36）其中 、修正后的额定寿命额定轴向动负荷丝杠的轴向当量负荷丝杠的当量转速温度系数硬度系数，常取精度系数负荷性质系数可靠性系数知 （37）由实用机床设计手册15查得（取机床精度为5级） 初选电动机型号为Y90S4型异步电动机，额定转速，取使用时最高转速为，电动机与丝杠通过减速器连接。工作台最大进给速度，故丝杠导程应为。丝杠转速：磨
11、削时取 ，快速移动时取。由实用机床设计手册15查得丝杠所受总的轴向力由公式 （38）式中 载荷系数，取 摩擦系数，取工作台重量，设工作台重量为将参数带入公式（38）得所以，初选丝杠为内循环浮动反向器双螺母垫片预紧滚珠丝杠 ， 5列，型号为FFZD4010，额定动负载，大于算出的值。预紧力，大于最大轴向载荷的，这种丝杠可用。3.丝杠螺纹部分长度等于工作台最大行程加螺母长度加两端余程支撑跨距 应略大于，取为4.临界转速 （39）式中丝杠支撑方式系数，查实用机床设计手册16表3.737临界转速计算长度，查实用机床设计手册16表3.737查实用机床设计手册15表3.737 （两端固定）两端固定，丝杠一
12、般不会受压，故不需进行压杆稳定性验算5.预拉伸计算（1）温升引起的伸长量设温升为，则螺纹部分伸长量为 （310）丝杠全长的伸长量为 ，为此，丝杠的目标行程可定为比公称行程小。丝杠在安装时，进行预拉伸，伸长量为。（2）预拉伸力根据学欧拉公式 （311）6.润滑、防护和密封润滑 滚珠丝杠必须润滑。滚珠轴承用的各种润滑剂原则上都可用。主轴用的各种润滑剂和润滑方式都可用于紧密滚珠丝杠。一般情况下采用锂基润滑脂，高速和需要严格控制温升时，可用汽轮机油，循环润滑或喷雾润滑。防护和密封 丝杠防护套有伸缩套管式、折叠套管式和螺旋钢带保护套。后者有专业厂生产，应用较大。3.1.3轴承的选择根据实用机床设计手册1
13、5表3.746 轴承型号采用7603030TVP mm mm mm 动负载，预负荷表32 轴承参数型号(mm)(mm)(mm)动负载()预负荷()7603030TVP3072193450043001.预负荷 轴承的预负荷不应小于轴承最大载荷的，丝杠两端固定，故轴承的最大载荷等于拉伸力加最大外载荷的一半。，故符合要求。2.疲劳寿命计算 轴承要求的动负荷可按公式计算 （312）考虑到机床特点，上式中系数、均取1，进给力的方向是可变的轴承负荷可能是，也可能是。两者机会均等，故取其平均值，当量转速，故，如寿命为1500，则，可以看出所以轴承可用。3.1.4电动机的选择纵向进给运动实现的是工作台的纵向往复运动，它连续运行，负载平衡，对于启动制动没有特殊要求，所以优先选用三相异步电动机。并且采用变频调速方式。初选电动机型号为Y90S4型异步电动机。其主要参数：额定功率为，效率，额定电流，功率因数，额定转矩，额定转速，转动惯量。3.1.5减速机构的设计与计算1.基本尺寸的计算材料的选择选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。传动比取小齿轮齿数 。 模数 齿高 2.强度校核计算齿根危险截面的弯曲强度条
