MKZ84125軋輥磨床軸承箱體翻轉機構設計開題報告.doc

無錫太湖學院畢業(yè)設計（論文）開題報告題目：MKZ84125軋輥磨床軸承箱體翻轉機構設計機械系機械工程及自動化專業(yè)學號：0923226學生姓名：吳佳指導教師：尤麗華（職稱：副教授）（職稱：）2012年11月25日課題來源本課題來自于無錫上機磨床有限公司的生產(chǎn)實際。該公司設計生產(chǎn)的自動數(shù)控軋輥磨床在磨削工作輥的過程中，兩端的軸承箱體會與砂輪架發(fā)生干涉，而頻繁的裝卸軸承箱體則會使加工過程變得繁瑣。為了解決這個問題，本課題要設計一個軋輥磨床翻轉機構，在磨削工作輥時將軸承箱體翻轉90，既避免了在加工過程中軸承箱體和砂輪架干涉，又保證了加工的效率?？茖W依據(jù)（包括課題的科學意義；國內外研究概況、水平和發(fā)展趨勢；應用前景等）十八世紀30年代，為了適應鐘表、自行車、縫紉機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。這些磨床是在當時現(xiàn)成的機床如車床、刨床等上面加裝磨頭改制而成的，它們結構簡單，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械。它的工件頭架和尾座安裝在往復移動的工作臺上，箱形床身提高了機床剛度，并帶有內圓磨削附件。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世紀初，先后研制出加工氣缸體的行星內圓磨床、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、導軌磨床，珩磨機和超精加工機床等相繼制成使用；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6080米/秒的高速磨床和大切深、緩進給磨削平面磨床；70年代，采用微處理機的數(shù)字控制和適應控制等技術在磨床上得到了廣泛的應用。隨著高精度、高硬度機械零件數(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。磨床是各類金屬切削機床中品種最多的一類，主要類型有外圓磨床、內圓磨床、平面磨床、無心磨床、工具磨床等。外圓磨床是使用的最廣泛的，能加工各種圓柱形和圓錐形外表面及軸肩端面的磨床。萬能外圓磨床還帶有內圓磨削附件，可磨削內孔和錐度較大的內、外錐面。不過外圓磨床的自動化程度較低，只適用于中小批單件生產(chǎn)和修配工作。內圓磨床的砂輪主軸轉速很高，可磨削圓柱、圓錐形內孔表面。普通內圓磨床僅適于單件、小批生產(chǎn)。自動和半自動內圓磨床除工作循環(huán)自動進行外，還可在加工中自動測量，大多用于大批量的生產(chǎn)中。平面磨床的工件一般是夾緊在工作臺上，或靠電磁吸力固定在電磁工作臺上，然后用砂輪的周邊或端面磨削工件平面的磨床；無心磨床通常指無心外圓磨床，即工件不用頂尖或卡盤定心和支承，而以工件被磨削外圓面作定位面，工件位于砂輪和導輪之間，由托板支承，這種磨床的生產(chǎn)效率較高，易于實現(xiàn)自動化，多用在大批量生產(chǎn)中。工具磨床是專門用于工具制造和刀具刃磨的磨床，有萬能工具磨床、鉆頭刃磨床、拉刀刃磨床、工具曲線磨床等，多用于工具制造廠和機械制造廠的工具車間。砂帶磨床是以快速運動的砂帶作為磨具，工件由輸送帶支承，效率比其他磨床高數(shù)倍，功率消耗僅為其他磨床的幾分之一，主要用于加工大尺寸板材、耐熱難加工材料和大量生產(chǎn)的平面零件等。專門化磨床是專門磨削某一類零件，如曲軸、凸輪軸、花鍵軸、導軌、葉片、軸承滾道及齒輪和螺紋等的磨床。除以上幾類外，還有珩磨機、研磨機、坐標磨床和鋼坯磨床等多種類型。由于長期以來對新技術的應用相對滯后，國內機床產(chǎn)品的總體技術水平比之先進國家同類型機床還有著相當大的差距，勞動生產(chǎn)率低下，在國際市場中競爭力不足，經(jīng)濟效益不高。在國外高檔機床大舉進攻中國市場的情況下，我們只有以積極的姿態(tài)面對這一嚴峻的形勢。盡快應用先進的設計技術，能快速開發(fā)出結構合理、自動化水平高、加工精度高、低振動、低成本的機床新產(chǎn)品響應市場，我國的機床工業(yè)才有出路。為了達到這一目的，掌握先進的機床設計方法就顯得尤為重要。我國機床工業(yè)的竟爭能力的提高也就取決于機床新品的開發(fā)和關鍵技術的研究、掌握、應用和迅速推廣。隨著我國加入世界貿易組織和全球經(jīng)濟一體化環(huán)境的形成，機床行業(yè)的市場競爭將會愈演愈烈。目前，國內外機床產(chǎn)品技術水平之間的差距仍然很大，主要表現(xiàn)為:產(chǎn)品仿制多，創(chuàng)新少，市場競爭力不足，利潤低:設計方法落后，機床結構設計，尚處于傳統(tǒng)的經(jīng)驗、靜態(tài)、類比的設計階段，很少考慮結構動、靜態(tài)特性對機床產(chǎn)品性能產(chǎn)生的影響，產(chǎn)品精度低，質量難以保證；設計周期長，成功率低，反復設計、試制與修改，產(chǎn)品更新?lián)Q代慢，且成本高。研究內容軋輥磨床為金屬切削機床，由床身、頭架、尾架、托架、縱橫拖板、磨頭、測量架及電氣數(shù)控系統(tǒng)組成，分為承載系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)、磨削系統(tǒng)、測量系統(tǒng)和控制系統(tǒng)五個子系統(tǒng)。工件由頭架、尾架和托架支撐，并由頭架驅動旋轉。數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)軋輥表面母線的數(shù)學模型，控制機床作多軸復合運動，在運動過程中實現(xiàn)砂輪對輥面金屬的磨削。在線測量系統(tǒng)實時地將測量數(shù)據(jù)反饋給磨床控制系統(tǒng)，并由控制系統(tǒng)對機床出閉環(huán)控制，從而完成對工件的精密加工。床身：采用砂輪床身與工件床身分離的結構。床身調整墊鐵間距短，剛性強，床身精度不易變化。砂輪床身為大約為1200mm導軌間距的寬體床身，配備的伸縮式不銹鋼防護罩保證永不生銹，安裝在砂輪床身內的精密滾珠絲桿，用于驅動大拖板(Z軸)。頭架：采用三級三角皮帶傳動保證了傳動的平穩(wěn)和精度；使用交流主軸電機驅動能使頭架實現(xiàn)正向和反向旋轉；頭架的位置控制功能，可實現(xiàn)撥盤角度自動定位，方便軋輥的吊裝，減少輔助時間。頭架潤滑系統(tǒng)選用了油脂泵，可實現(xiàn)自動定時給油。尾架：移動采用電動驅動方式，液壓自動鎖緊。尾架配備大行程(1000mm)液壓套筒。砂輪主軸系統(tǒng)：前后徑后軸承均采用高精度動靜壓軸承，主軸軸向采用高精度推力軸承。另外，在后軸承設計中增強了工作腔動靜壓軸承的靜態(tài)壓力效果，以克服較大皮帶拉力對軸瓦造成的損傷。主軸動靜壓軸承具有回轉精度高，穩(wěn)定性好，動態(tài)剛性強，不易振動等特點。磨架及其進給機構：磨架采用單層整體結構，具有很高的剛性，磨架導軌為貼塑靜壓導軌，磨架進給機構由帶減速裝置的西門子交流伺服電機和經(jīng)過精確預拉伸的精密滾珠絲桿副組成，具有很高的進給精度和靈敏度。拖板(Z軸)：拖板采用V-平形形式的貼塑靜壓導軌，拖板進給機構由帶減速裝置的西門子交流伺服電機和經(jīng)過精確預拉伸精密滾珠絲桿副組成，由數(shù)控系統(tǒng)通過交流伺服電機和圓光柵實現(xiàn)拖板的閉環(huán)位置控制。拖板采用滾珠絲桿傳動，與國內外同類磨床所采用的傳統(tǒng)齒輪齒條傳動相比，具有機械傳動鏈短、運動平穩(wěn)、傳動精度高、間隙小等優(yōu)點。頭架控制系統(tǒng)：頭架采用西門子1PH7型交流主軸電機驅動，內裝西門子Sine/Cos1Vpp，2048S/R光電編碼器，完成頭架速度及位置的閉環(huán)控制。頭架可實現(xiàn)正向和反向旋轉以及撥盤角度自動定位。交流主軸電機的采用使頭架電機的維護工作量大大減少。針對軋輥驅動的特點頭架采用了低額定轉速、大啟動扭矩的交流主軸電機，在保證重型軋輥啟動需要的同時節(jié)約寶貴的能源。砂輪控制系統(tǒng)：砂輪采用西門子1PH7型交流主軸電機驅動，內裝西門子Sine/Cos1Vpp,2048S/R光電編碼器，完成砂輪速度及位置的閉環(huán)控制。砂輪可實現(xiàn)正向和反向旋轉以及角度自動定位。另外，交流主軸電機的采用極大地方便了砂輪電機的維護。砂輪采用了高達100KW的交流主軸電機，保證了磨床具有強力磨削能力，滿足用戶的軋輥快速大負荷加工要求。電氣控制柜及柜內配電系統(tǒng)和控制元件：為保證磨床電氣系統(tǒng)的整體可靠性，從電氣控制柜箱殼到柜內的配電系統(tǒng)以及保護元件、開關元件、控制元件全部采用進口的國際名牌產(chǎn)品(西門子、威圖)。擬采取的研究方法、技術路線、實驗方案及可行性分析通過對MKZ84125自動數(shù)控軋輥磨床實地考察，總結得出該磨床的基本結構，工作方式與原理，然后根據(jù)考察的結果，再查閱相關書籍后對其進行整體設計的基礎，再根據(jù)上機磨床廠給定的關于機床的尺寸參數(shù)，翻箱動作的具體要求以及大連重工集團有限公司設計的待加工工作輥的相關資料，對在MKZ84125自動數(shù)控軋輥磨床上使用