機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))——高速平面研磨機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、 三 江 學(xué) 院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 高速平面研磨機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 高職院 院（系） 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專業(yè) 學(xué)生姓名 常芷銘 學(xué)號(hào) g095152003 指導(dǎo)教師 沈仙法 職稱 講師 指導(dǎo)教師工作單位 三江學(xué)院 起訖日期 2012.12.272013.4.5 摘 要高速研磨技術(shù)是一種既能保證研磨加工精度和加工質(zhì)量，又能顯著提高研磨加工效率，降低加工成本的新研磨加工先進(jìn)技術(shù)。本設(shè)計(jì)是根據(jù)目前研磨加工現(xiàn)狀，重點(diǎn)采用固著磨料高速研磨方法，設(shè)計(jì)了平面高速研磨機(jī)，這大大地提高了研磨加工精度、加工質(zhì)量、加工效率及精度的穩(wěn)定性，并且有效地降低了加工成本。本文主要設(shè)計(jì)的內(nèi)容如下:開發(fā)設(shè)計(jì)平面高

2、速研磨機(jī)的總體結(jié)構(gòu)及其工作原理,進(jìn)行系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；進(jìn)行系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；平面高速研磨機(jī)固著磨料高速研磨對(duì)工件表面性能的影響分析,主要探討固著磨料高速研磨中一些研磨參數(shù)對(duì)工件表面性能,如粗糙度、硬度、耐磨性、耐腐蝕性等的影響關(guān)系。 通過此次設(shè)計(jì)，真正熟悉高速研磨技術(shù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其工作原理，把所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)踐中去。 關(guān)鍵詞：高速；研磨機(jī)；機(jī)械結(jié)構(gòu)abstract high-speed grinding technology is a kind of grinding machining precision and machining quality can be ensur

3、ed, and can significantly improve the efficiency of grinding process, reduce the processing cost of the new grinding processing of advanced technology. this design is according to the current grinding processing present situation, mainly uses the fixation high-speed abrasive grinding methods, design

4、 the plane high-speed lapping machine, this greatly improves the milling machining precision and machining quality, machining efficiency and precision of stability, and effectively reduce the processing cost. this article main design content is as follows: design plane high-speed lapping machine ove

5、rall structure and work principle, mechanical structure of the system design; system hardware design and software structure design; plane fixation abrasives high-speed grinding machine grinding on the workpiece surface performance analysis of the influence of this paper mainly discusses some solid i

6、n high-speed grinding with abrasive grinding parameters on the surface properties, such as roughness, hardness, wear resistance, corrosion resistance, etc. the influence of the relationship. through this design, familiar with real internal structure and working principle of high speed grinding techn

7、ology, apply the learned knowledge into production practice.key words: high-speed; grinding machine; mechanical structure目 錄第一章 高速平面研磨機(jī)總體方案設(shè)計(jì)11. 1 機(jī)床的主要技術(shù)性能11. 2 機(jī)床的總體布局11. 3 高速平面研磨機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)3第2章 平面高速研磨機(jī)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)52. 1 機(jī)械系統(tǒng)的功能及性能要求52.1.1 機(jī)械系統(tǒng)的功能52.1.2 機(jī)械系統(tǒng)性能要求52.2 機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)52.2.1 主軸的設(shè)計(jì)52.2.2 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)72.2.3 軸承

8、的選擇與安裝122.2.4 箱體的設(shè)計(jì)122.2.5 主軸組件132.2.6 氣動(dòng)壓頭132.3 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)14第三章 平面高速研磨機(jī)磨具的設(shè)計(jì)153. 1 磨料的選擇15結(jié)束語18致 謝19參考文獻(xiàn)20附錄21第一章 高速平面研磨機(jī)總體方案設(shè)計(jì)1. 1 機(jī)床的主要技術(shù)性能本文設(shè)計(jì)的平面高速研磨機(jī)嚴(yán)格執(zhí)行國家規(guī)程,可用于研磨玻璃、硬質(zhì)合金、各種陶瓷和超硬材料等，因此根據(jù)國家規(guī)定規(guī)程的要求，對(duì)系統(tǒng)制訂了如下技術(shù)指標(biāo)：主軸轉(zhuǎn)速范圍 50r/min720r/min 連續(xù)可調(diào)壓縮空氣壓力 0.05 0.4mpa磨具材料 金剛石微粉被加工工件尺寸 平面度 0.03m表面粗糙度 ra2.83nm擺幅調(diào)

9、節(jié)范圍 300擺臂升降距離 60壓頭最大升降距離 50總之，系統(tǒng)應(yīng)具有操作簡單，加工精度高、加工效率高，設(shè)置簡便，使用方便等特點(diǎn)。1. 2 機(jī)床的總體布局本設(shè)計(jì)的平面高速研磨機(jī)主要用來精磨拋光350mm以下的工件，該機(jī)床主要用于研磨加工，在主軸轉(zhuǎn)速和工作壓力較低的檔次下可進(jìn)行拋光加工。機(jī)床采用高、低兩極氣動(dòng)加緊，由氣壓系統(tǒng)的電磁閥和時(shí)間繼電器控制加壓循環(huán)，機(jī)床還備有研磨液和拋光掖的恒溫裝置和過濾裝置，并可實(shí)現(xiàn)冷卻液或拋光液的冷卻和回收。 高速平面研磨機(jī)在考慮到加工范圍、加工精度、生產(chǎn)效率、經(jīng)濟(jì)性等要求的前提下，進(jìn)行了全面的綜合的考慮。同時(shí)很好地結(jié)合了人機(jī)學(xué)，在線形、色彩、質(zhì)感方面具有美感，該機(jī)

10、床各部件幾何形體的比例尺度協(xié)調(diào)，機(jī)床的部件、組件都是有一些簡單或復(fù)雜的幾何體組成，它們的表面造型也由不同的幾何體構(gòu)成，以小圓角代替了過去的大圓角，以直線和平面代替了過去的弧線和曲面，該機(jī)床簡潔、大方、雅致、精細(xì)。磨具是固著高速研磨所采用的切削工具。對(duì)高速研磨來說磨具對(duì)研磨加工的影響比較大，它直接影響著研磨加工的精度、加工質(zhì)量、加工效率和加工成本。一般情況下，磨具是根據(jù)被加工工件的具體要求以及研磨機(jī)的狀況來設(shè)計(jì)和制作。磨具主要由切削部分、支撐部分和安裝部分組成。切削部分主要是對(duì)被加工工件表面進(jìn)行微量切削。事實(shí)上在研磨加工過程中，不僅是磨料對(duì)工件表面進(jìn)行切削作用，還存在著其它加工作用，但切削作用是

11、研磨加工的主要形式。對(duì)固著磨料研磨，一般是先把磨料制成丸片，在將丸片粘結(jié)在磨具上，形成磨具的切削部分。磨具的支撐部分一般是根據(jù)被加工工件的表面廓形上需要，盡量按表面廓形制造，以避免修整磨具的工作量。安裝夾持部分是根據(jù)采用的機(jī)床及研磨加工運(yùn)動(dòng)關(guān)系來決定。1 下床身；2皮帶輪； 3上床身；4定位盤；5磨具；6壓力頭；7擺臂8立軸；9電動(dòng)機(jī)； 10變頻器； 11冷卻箱。圖1.1 高速平面研磨機(jī)總體布局圖圖1.1為高速平面研磨機(jī)的總體結(jié)構(gòu)布局圖。它主要有上下床身、主軸組件、立軸、擺臂、壓力頭、電動(dòng)機(jī)、變頻器、皮帶輪、氣壓系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)電氣系統(tǒng)等部分組成。主軸組件裝在床身上，立軸上裝有擺臂，擺臂上裝有壓

12、力頭了，立軸垂直安裝在主軸的后面，裝用小型空氣壓縮機(jī)和冷卻箱安放在機(jī)床的外側(cè)，以減少對(duì)機(jī)床的震動(dòng)。平面高速研磨是采用固著磨料高速研磨固著磨料高速研磨是將散粒的磨料固結(jié)起來制成專用的磨具，在高速研磨機(jī)上進(jìn)行研磨的方法，其結(jié)構(gòu)功能框圖如圖1.2所示。所用的專用磨平面高速研磨機(jī)要求高穩(wěn)定的機(jī)床結(jié)構(gòu)，即個(gè)部件尺寸穩(wěn)定性好，剛度高，變形小，結(jié)構(gòu)的抗振減振性能好。控制面板電機(jī)氣閥傳動(dòng)部分汽缸主軸壓頭工件磨具圖1.2 高速研磨機(jī)結(jié)構(gòu)功能框圖1. 3 高速平面研磨機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng) 三相異步電機(jī)，結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)容易，運(yùn)行可靠，價(jià)格便宜，具有較好的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)特性，因此我們選擇三相異步電機(jī)。齒輪減速箱，結(jié)構(gòu)緊湊、 效

13、率高，工作壽命長，維護(hù)簡便，但傳動(dòng)不平穩(wěn)，振動(dòng)大，噪音大，所以我們不采用。帶傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡單，傳動(dòng)平穩(wěn)，振動(dòng)小，噪音小。多用于精密機(jī)械。使用變頻器時(shí)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1) 平滑的加減速運(yùn)行，可消除加工物的破裂、缺口。2) 驅(qū)動(dòng)部分小型化（代替了原來的渦流制動(dòng)方式、直流電機(jī)）。3) 便于維修。4) 在凈化等空調(diào)室內(nèi)，可提高運(yùn)行效率。5) 對(duì)于不需要軟啟動(dòng)的外圍設(shè)備，使的控制電路簡單化。 平面高速研磨機(jī)達(dá)到的加工精度高，所以要求主軸轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)、無沖擊、剛度好、軸向及徑向跳動(dòng)??；同時(shí)為擴(kuò)大機(jī)床的加工范圍，主軸系統(tǒng)還因具有變速功能。因此采用交流電機(jī)邊變頻器來控制機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速。機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)鏈為：電動(dòng)機(jī)皮帶輪機(jī)

14、床主軸。這樣在主軸傳動(dòng)環(huán)節(jié)上就減輕了由于傳動(dòng)鏈零件機(jī)械加工精度低對(duì)主軸平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)的影響。變頻器具有調(diào)速范圍廣，可以無級(jí)調(diào)速、轉(zhuǎn)速平穩(wěn)、效率高等優(yōu)點(diǎn)，而且還可以在運(yùn)轉(zhuǎn)中調(diào)速。因?yàn)楣讨チ显谘心ゼ庸み^程中存在著比較嚴(yán)重的沖擊，所以機(jī)床主軸在啟動(dòng)時(shí)作無沖擊的緩加速運(yùn)動(dòng)，在停止時(shí)做緩減速運(yùn)動(dòng)，主軸的這一運(yùn)動(dòng)方式可以通過調(diào)整變頻器的有關(guān)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。 第2章 平面高速研磨機(jī)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)平面高速研磨機(jī)是集機(jī)、電為一體的系統(tǒng)，其功能的實(shí)現(xiàn)，離不開機(jī)械系統(tǒng)。本系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)主要有氣動(dòng)部分、磨具、機(jī)械傳動(dòng)部分、主軸組件和床身等組成。2. 1 機(jī)械系統(tǒng)的功能及性能要求2.1.1 機(jī)械系統(tǒng)的功能1) 實(shí)現(xiàn)主軸的調(diào)速范圍

15、連續(xù)可調(diào)主軸轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，是由變頻器控制三相異步電機(jī)，通過皮帶輪帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。2) 實(shí)現(xiàn)磨具的均勻磨損通過改變研磨參數(shù)，控制工件相對(duì)磨具的運(yùn)動(dòng)軌跡密度分布，調(diào)整研磨參數(shù)，使得工件相對(duì)磨具的運(yùn)動(dòng)軌跡密度分布及磨具磨損強(qiáng)度分布于磨具磨料密度相適應(yīng)，使得磨具達(dá)到均勻磨損，也就是說磨具磨損后仍能保持原有的面形精度。 3) 實(shí)現(xiàn)工件的均勻研磨在固著磨料高速研磨時(shí)，通過適當(dāng)?shù)倪x擇加工工藝參數(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)工件的均勻研磨，從而保證工件的面形精度。4) 實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的加緊工件在研磨時(shí)，主要受磨具作用其上的切削力和為提高研磨加工效率壓在其上的正壓力。這個(gè)正壓力是由氣缸帶動(dòng)壓頭通過壓蓋施加于工件之上的，工件在研

16、磨過程中只能繞自身回轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動(dòng)。2.1.2 機(jī)械系統(tǒng)性能要求 1) 高精度 機(jī)械系統(tǒng)的精度直接影響著平面高速研磨機(jī)的精度，這就要求專用高速研磨磨具，制造具有較高的精度，主軸的位置精度高，安裝位置精度要高，同時(shí)要求整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變形小，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)環(huán)節(jié)少，誤差要小。 2) 良好的穩(wěn)定性 要求機(jī)械系統(tǒng)的工作性能不受外部條件的影響，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，這就要求高速研磨機(jī)的床身，主軸等不受環(huán)境的影響而變形，盡量減少系統(tǒng)的振動(dòng)，把冷卻裝置放在系統(tǒng)的外邊，避免其振動(dòng)對(duì)高速研磨機(jī)的影響。2.2 機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.2.1 主軸的設(shè)計(jì)主軸的材料選45鋼，調(diào)質(zhì)處理,使主軸表面具有較高的硬度，心部具有較大

17、的韌性，把主軸做成空心軸，一用來為冷卻液提供通道。二以保證軸的剛度及扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。輸出軸上的功率p1，轉(zhuǎn)速n1,轉(zhuǎn)矩t1，皮帶傳動(dòng)效率取=0.96p1=p=30.96kw=2.88kw (2.1) (2.2) (2.3)初步確定軸的最小直徑： (2.4) a0= 查表知取a0=120p為輸出功率為2.88kwn為主軸的轉(zhuǎn)速，取主軸的最小轉(zhuǎn)速50r/min即空心軸的內(nèi)徑與外徑之比，取=0.3取軸的最小直徑為按彎扭合成校合軸的強(qiáng)度進(jìn)行校合時(shí)，通常只校合軸上承受最大彎矩和扭矩（即危險(xiǎn)截面）的強(qiáng)度 (2.5) ：軸的計(jì)算應(yīng)力，單位為mpam ：軸所受的彎矩，單位為nt ：軸所受的扭矩，單位為nw ：軸的

18、抗玩截面系數(shù)，單位為mm3 ：對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)力 ：折合系數(shù)，取軸的彎矩圖如圖2.1所示。圖2.1 軸的彎矩圖 軸的扭矩如圖2.2所示 。圖2.2 軸的扭矩圖由機(jī)械設(shè)計(jì)（表151）查得=70mpa，因此 ，故安全。2.2.2 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)是傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩，目的是使執(zhí)行元件與負(fù)載之間在轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速方面得到最佳匹配。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用皮帶輪減速，通過變頻器來控制主軸轉(zhuǎn)速。（1） 電動(dòng)機(jī)的選擇三相異步電機(jī)，結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)容易，運(yùn)行可靠，價(jià)格便宜，具有較好的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)特性，因此我們選擇三相異步電機(jī)。電機(jī)所需輸出的功率為：p=3kw容量相同的同類型電機(jī)，有不同的轉(zhuǎn)速，低轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)的

19、極數(shù)多，外廓尺寸及質(zhì)量都較大，價(jià)格高，但可使傳動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)比較小，從而降低傳動(dòng)裝置的成本；高速電機(jī)則相反。因此在確定電機(jī)時(shí)進(jìn)行了綜合考慮。 r/min (2.6)式中： ：為電動(dòng)機(jī)可選轉(zhuǎn)速范圍，單位為r/min ：傳動(dòng)裝置的合理范圍 ：為工作機(jī)轉(zhuǎn)速，單位為r/min設(shè)計(jì)中常選用同步轉(zhuǎn)速為1000或1500r/min的電動(dòng)機(jī)，所以選擇1500r/min.根據(jù)選定的電機(jī)類型及所需要的容量和轉(zhuǎn)速，查出電機(jī)的型號(hào)和主要技術(shù)數(shù)據(jù)如表2.1。表2.1 2y100l24電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)類型額定功率(kw)滿載時(shí)堵轉(zhuǎn)電流堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動(dòng)慣量kgm2轉(zhuǎn)速(r/min)電流(a)效率(%)功率因數(shù)額定電流額定轉(zhuǎn)矩額

20、定轉(zhuǎn)矩y100l243.014306.8282.50.817.02.22.20.0067平面高速研磨機(jī)達(dá)到的加工精度高，所以要求主軸轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)、無沖擊、剛度好、軸向及徑向跳動(dòng)??；同時(shí)為擴(kuò)大機(jī)床的加工范圍，主軸系統(tǒng)還因具有變速功能。因此采用交流電機(jī)邊變頻器來控制機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速。機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)鏈為：電動(dòng)機(jī)皮帶輪機(jī)床主軸這樣在主軸傳動(dòng)環(huán)節(jié)上就減輕了由于傳動(dòng)鏈零件機(jī)械加工精度低對(duì)主軸平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)的影響。變頻器具有調(diào)速范圍廣，可以無級(jí)調(diào)速、轉(zhuǎn)速平穩(wěn)、效率高等優(yōu)點(diǎn)，而且還可以在運(yùn)轉(zhuǎn)中調(diào)速。因?yàn)楣讨チ显谘心ゼ庸み^程中存在著比較嚴(yán)重的沖擊，所以機(jī)床主軸在啟動(dòng)時(shí)作無沖擊的緩加速運(yùn)動(dòng)，在停止時(shí)做緩減速運(yùn)動(dòng)，主軸的這一運(yùn)

21、動(dòng)方式可以通過調(diào)整變頻器的有關(guān)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。（2） 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)是由固聯(lián)于主軸上的帶輪1（主帶輪）、固聯(lián)于從動(dòng)軸上的帶輪3（從帶輪）和緊套在兩帶輪上傳動(dòng)帶2組成（如圖2.3）。當(dāng)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)主帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于帶和帶輪間摩擦，便拖動(dòng)從帶輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并傳遞一定的動(dòng)力。帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡單，傳動(dòng)平穩(wěn)，造價(jià)低以及緩沖吸振等特點(diǎn)。圖2.3 帶掄傳動(dòng)示意圖1) 確定計(jì)算功率pca計(jì)算功率pca 是根據(jù)傳遞的功率p，并考慮到載荷性質(zhì)和每天運(yùn)行時(shí)間長短等因素的影響而確定的。即 pca = kap (2.7)式中：pca ：計(jì)算功率，單位為kw p=3kw p ：傳遞額定功率，單位為kw ka ：工作情況系數(shù) k

22、a 由表知取ka = 1.2 pca = kap = 1.23kw = 3.6 kw2) 選擇帶型由計(jì)算功率pca =3.6 kw和小帶輪轉(zhuǎn)速n = 1500r/min,根據(jù)表知選普通a型v帶。3) 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1和dd2 初步確定小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1 根據(jù)v帶截型，參考表選取dd1 ddmin 為了提高v帶的壽命，宜選取較大的直徑，故取dd1 =110 計(jì)算帶的速度(2.8)式中： ：分別為主、從動(dòng)輪的圓周速度，單位為m/s n1、n2 ：分別為主從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速，單位為r/mindp1 、dp2：主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的節(jié)圓直徑，可用dd1、dd2近似代替，單位為。 對(duì)于普通帶=25 30

23、m/s 確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長度ld初定中心距a0 取0. 7(dd1+dd2) a0 2(dd1+dd2) 取a0 =600計(jì)算所需帶的基準(zhǔn)長度ldld = 2 a0 + （dd1+dd2）+ (2.9) 由表, ld= 1250由于v帶的中心距一般是可以調(diào)整的，故可采用下式作近似計(jì)算 (2.10) 考慮安裝調(diào)整和補(bǔ)償預(yù)緊力（如帶深長而松弛后的張力）的需要，中心距的變動(dòng)范圍為： ( 2.11) (2.12) 驗(yàn)算主輪上的包角1 (2.13) 確定帶的條數(shù)z (2.14)式中： ka ：考慮包角不同時(shí)的影響系數(shù)，簡稱包角系數(shù) kl ：考慮帶長度不同時(shí)的影響系數(shù)，簡稱長度系數(shù) p0 ：單根v帶

24、的基本額定功率 p ：計(jì)入傳動(dòng)比的影響時(shí)，單根v帶額定功率的增量 參考設(shè)計(jì)手冊(cè)表知， ka = 0.98， kl =0.93， p0 =1.62, p=0.17 (2.15) 取z=3 確定帶的預(yù)緊力 (2.16)式中： pca ：計(jì)算功率，單位為kw z ：帶的條數(shù) ：帶的線速度，單位為m/ska ：包角系數(shù)q ：傳動(dòng)帶單位質(zhì)量，單位為/m 參考表，q=0.12由于新帶容易松弛，所以對(duì)非自動(dòng)張緊的帶傳動(dòng)，安裝新帶時(shí)預(yù)緊力為上述預(yù)緊力的1.5倍。2.2.3 軸承的選擇與安裝軸承所承載的大小，方向和性質(zhì)，是選擇軸承類型的主要依據(jù)。對(duì)于純軸向載荷，一般選用推力軸承。較小的純軸向載荷，可選用推力球軸

25、承；較大的純軸向力載荷，可選用推力滾子軸承。對(duì)于純徑想載荷，一般選用深溝球軸承、圓柱滾子軸承或滾針軸承。當(dāng)軸承在承受徑向載荷的同時(shí)，還有不大的軸向載荷時(shí)，可選用深溝球軸承或接觸角不大的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承；當(dāng)軸向載荷較大時(shí)，可選用角接觸較大的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，或選用向心軸承和推力軸承組合在一起的結(jié)構(gòu)，分別承受徑向載荷和軸向載荷。由于主軸組件要保證一定的加工精度并承受工作壓力和工作臺(tái)的重力，因此要求有較高的精度、剛度和承載能力。因此在主軸前端應(yīng)選用精度高、剛度好的d級(jí)3182112雙列短圓柱滾子軸承，和兩個(gè)d級(jí)8112推力球軸承，后軸承裝一對(duì)背對(duì)背放置的d級(jí)36212單列推力球軸

26、承，這樣兩個(gè)方向的軸向力和徑向力都能承載，保證了一定的旋轉(zhuǎn)精度和剛度。為了防止制造、裝配時(shí)推力軸承與主軸不同軸，在止推軸承處裝有球面自動(dòng)調(diào)心墊圈，以保證有較好的同軸度。為了提高軸承的旋轉(zhuǎn)精度，增加軸承裝置的剛度，減小機(jī)器工作時(shí)軸的震動(dòng)，采用預(yù)緊的滾動(dòng)軸承，機(jī)床的主軸軸承，采用預(yù)緊來提高其旋轉(zhuǎn)精度與軸向剛度，同時(shí)減少工作時(shí)軸的震動(dòng)。兩軸承之間的隔套是為了施加預(yù)緊力，消除軸向間隙，兩后軸承外圈不固定是為了補(bǔ)償主軸受熱深長。潤滑對(duì)于滾動(dòng)軸承具有很重要的意義，軸承中的潤滑劑不僅可以降低摩擦阻力，還可以起著散熱、減小接觸應(yīng)力、吸收振動(dòng)、防止銹蝕作用。軸承常采用的潤滑方式有油潤滑和脂潤滑兩類。此外也有采用

27、固體潤滑劑潤滑的。選用哪一類潤滑方式，這與軸承的速度有關(guān)，一般用滾動(dòng)軸承的dn值（d為滾動(dòng)軸承的內(nèi)徑，單位為；n為軸承的轉(zhuǎn)速，單位為r/min）表示軸承的速度大小。d=60mm n=50r/min 720r/mindn=60200=12000dn=60720=43200dn=12000 43200故選用脂潤滑,潤滑脂的潤滑膜強(qiáng)度高，能承受較大的載荷，不易流失，一次加脂可以維持相當(dāng)長的時(shí)間。2.2.4 箱體的設(shè)計(jì)箱體在各種機(jī)械中的主要功能是支承固定聯(lián)接或做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件或零件，放置各部件，以保證零部件之間的相互位置或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的精度。本系統(tǒng)的箱體就是支承其他零部件的基礎(chǔ)部件，在其上有很多安裝零部件

28、的加工面，起到保證個(gè)零部件相對(duì)位置的基準(zhǔn)作用，同時(shí)不論是靜載荷還是交變載荷，都要傳給箱體，導(dǎo)致其受力復(fù)雜，這樣在設(shè)計(jì)時(shí)就需要滿足靜剛度、抗振性、熱溫性和工藝性等技術(shù)要求。因此，設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖2.4所示。材料為ht200,這樣結(jié)構(gòu)具用足夠的剛度，變形小，其幾何精度和位置精度較高，機(jī)械加工工藝性好等。2.2.5 主軸組件由于主軸組件要保證一定的加工精度并承受工作壓力和工作臺(tái)的重力，因此要求有較好的精度、剛度和承載能力。在主軸前端裝有精度高、剛度好的d級(jí)3182112雙列短圓柱滾子軸承和兩個(gè)d級(jí)8112單向推力球軸承。后軸裝有一對(duì)背對(duì)背放置的d級(jí)36212單列向心推力球軸承，這樣兩個(gè)方向的軸向力和徑

29、向了都能承受，保證有一定的旋轉(zhuǎn)精度和剛度。為了防止制造、裝配時(shí)推力軸承與主軸不同軸，在止推軸承處裝有球面自動(dòng)調(diào)心墊圈3，以保證有較好的同軸度。兩軸承之間的隔套是為了施加預(yù)緊力，消除軸向間隙。兩后軸承外全部固定是為了補(bǔ)償主軸受熱伸長。主軸前端裝有較大的圓柱面，可以作為圓盤2定位的基準(zhǔn)面。主軸下端裝有內(nèi)噴接頭6，冷卻液有主軸中心通孔噴出，冷卻加工表面。其主軸組件結(jié)構(gòu)如圖2.4所示。 1磨具；2聯(lián)接圓盤； 3球面墊圈； 4主軸； 5皮帶輪； 6接頭。圖2.4 平面高速研磨機(jī)主軸組件結(jié)構(gòu)2.2.6 氣動(dòng)壓頭圖2.5為平面高速研磨機(jī)氣動(dòng)壓頭結(jié)構(gòu)。氣動(dòng)壓頭是利用高壓空氣的壓力 來實(shí)現(xiàn)加壓的。高壓空氣由氣管

30、1進(jìn)入汽缸4的上室，推動(dòng)活塞3帶動(dòng)壓力頭5向下移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)加工過程中所需的各種壓力。高壓空氣由氣管2進(jìn)入汽缸的下室，同時(shí)氣管1接通大氣，從而推動(dòng)活塞3帶動(dòng)壓力頭5向上移動(dòng)。氣動(dòng)壓頭的工作壓力調(diào)節(jié)，是氣壓系統(tǒng)中的調(diào)壓閥來實(shí)現(xiàn)的。 1進(jìn)氣口； 2進(jìn)氣口； 3活塞; 4氣缸：5壓力頭圖2.5平面高速研磨機(jī)氣動(dòng)壓頭結(jié)構(gòu) 2.3 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)平面高速研磨機(jī)由于采用高速研磨，這是高速研磨速度帶來生熱多的一個(gè)問題，這容易引起工件和磨具的熱變形，因此必須考慮到冷卻問題，為了提高冷卻效果，平面高速研磨機(jī)的主軸設(shè)計(jì)為空心軸，冷卻液通過主軸和磨具中心的圓孔進(jìn)入磨具表面，并借助離心力作用向外飛濺，這不僅可以起到冷

31、卻作用，而卻還可以沖走研磨下來的工件切屑，以免他們劃傷工件表面， 其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2.6。為便于冷卻液的循環(huán)使用，冷卻液由冷卻泵，從冷卻液箱中吸出，經(jīng)塑料管送到機(jī)床前面冷卻液控制旋鈕，由塑料管穿過上、下床身，進(jìn)入主軸下端管接頭，由主軸內(nèi)孔及磨盤中心的圓孔噴出。回液從水盆底部出口管和回水管流回冷卻液箱。 1進(jìn)水管；2控制按鈕；3回水管；4進(jìn)水管：5冷卻泵；6冷卻箱 圖2.6 冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖第三章 平面高速研磨機(jī)磨具的設(shè)計(jì)磨具是固著高速研磨所采用的切削工具。對(duì)高速研磨來說磨具對(duì)研磨加工的影響比較大，它直接影響著研磨加工的精度、加工質(zhì)量、加工效率和加工成本。一般情況下，磨具是根據(jù)被加工工件的具體

32、要求以及研磨機(jī)的狀況來設(shè)計(jì)和制作。磨具主要由切削部分、支撐部分和安裝部分組成。切削部分主要是對(duì)被加工工件表面進(jìn)行微量切削。事實(shí)上在研磨加工過程中，不僅是磨料對(duì)工件表面進(jìn)行切削作用，還存在著其它加工作用，但切削作用是研磨加工的主要形式。對(duì)固著磨料研磨，一般是先把磨料制成丸片，在將丸片粘結(jié)在磨具上，形成磨具的切削部分。磨具的支撐部分一般是根據(jù)被加工工件的表面廓形上需要，盡量按表面廓形制造，以減小修整磨具的工作量。安裝夾持部分是根據(jù)采用的機(jī)床及研磨加工運(yùn)動(dòng)關(guān)系來決定。 3. 1 磨料的選擇磨料是用于切削部分的材料。它具有棱角、一定的硬度和韌性的粉狀或粒狀物質(zhì)。由于磨料在加工時(shí)直接作用于工件表面，起切

33、削加工作用，因此對(duì)磨料有一定的要求。1）硬度是磨料的最基本要求，它應(yīng)比被加工材料硬，因?yàn)槟チ嫌捕雀?，才能夠切入被加工物體內(nèi)。使低硬度的物體表面受到加工。2）韌性要高，不應(yīng)因?yàn)檠心毫?，而引起破壞，且不宜磨損。3）應(yīng)有適當(dāng)?shù)淖凿J性。隨研磨壓力而產(chǎn)生響應(yīng)的小碎屑，應(yīng)成貝殼狀斷口的多角性。4）熔點(diǎn)或軟化點(diǎn)應(yīng)比被加工物高，研磨發(fā)熱時(shí)，磨料的尖端不應(yīng)融化或變軟。5）化學(xué)穩(wěn)定性要好，以避免在加工過程中，與其它物質(zhì)引起化學(xué)反應(yīng)。6）形狀和粒度應(yīng)均勻一致，每號(hào)磨料的尺寸應(yīng)限制在一定的范圍內(nèi)。磨料的種類:常用的磨料有氧化物系、碳化物系、高硬度磨料系及軟磨料系等四類。氧化物系末了的主要成分是al2o3,由于他們的

34、純度不同、結(jié)晶工藝不同，而分成不同的品種。氧化物戲磨料因其強(qiáng)度、韌性大，與鋼鐵不發(fā)生反應(yīng)，主要用于研磨鋼類零件。碳化物系磨料主要以碳化硅、碳化硼等為基體。由于它硬度高、強(qiáng)度低、韌性低，與鋼鐵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，主要用于研磨鑄鐵、硬質(zhì)合金、寶石等硬而脆的材料。高硬度磨料系主要有金剛石及立方晶氮化硼。金剛石是硬度最高的磨料，適用于研磨除鋼鐵材料以外的所有材料，特別適用于研磨硬而脆的硬質(zhì)合金、寶石、光學(xué)玻璃等。立方晶氮化硼是硬度僅次于金剛石的人造材料，它因耐熱性（14000c）高于金剛石（8000c），對(duì)鐵族金屬的化學(xué)惰性高，特別適合于研磨硬而韌的鋼材。立方晶氮化硼磨料在高溫時(shí)與水容易產(chǎn)生化學(xué)變化，使磨料

35、消耗增大，故用立方晶氮化硼磨料時(shí)不宜用水質(zhì)切削液。軟磨料主要是用于拋光，而不適合高速研磨。本設(shè)計(jì)選用金剛石作為磨具的磨料，金剛石是自然界中硬度最高的物質(zhì)，莫氏硬度為10，顯微硬度達(dá)100gpa。金剛石、磨料和幾種礦物質(zhì)的硬度比較如表3.1所示。表3.1 金剛石、磨料和幾種礦物質(zhì)的硬度比較表名稱莫氏硬度顯微硬度維氏努氏金剛石10100605500 6950燒結(jié)碳化硼949002250 2260黃玉814271250硬質(zhì)合金16501050 1500石英71120710 790 金剛石的耐磨性很好，它的耐磨性是剛玉耐磨性的140倍，是石英的1000倍，是硬質(zhì)合金的100倍，是鋼的9000倍。金剛石

36、的彈性模量是900gpa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于硬質(zhì)合金和自然界中所有其它礦物。彈性模量表示材料的強(qiáng)度及其在加工過程中發(fā)生變形的特性。材料的彈性模量越大，它的變形就越小。所以用金剛石做磨具，可以減少被加工工件的內(nèi)應(yīng)力，避免產(chǎn)生內(nèi)部裂隙和其它缺陷。金剛石與其它幾種磨料的彈性模量和抗彎、抗壓強(qiáng)度如表3.2.金剛石具有較大的熱容量、良好的導(dǎo)熱性能和很小的線膨脹系數(shù)，這就是使用金剛石磨具能加工出較高表面質(zhì)量的一個(gè)重要因素。幾種材料的導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容和線膨脹系數(shù)如表3.3表3.2 金剛石與其它幾種磨料的彈性模量和抗彎、抗壓強(qiáng)度材料彈性模量/tpa抗彎強(qiáng)度極限/gpa抗壓強(qiáng)度極限/gpa天然金剛石0.9210 4902

37、人造金剛石0.74 1.053002碳化硅0.3941551.5碳化硼0.2963001.8剛玉0.3 0.287.27.57硬質(zhì)合金0.31350 23803.2 6.4表3.3 幾種材料的導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容和線膨脹系數(shù)材料導(dǎo)熱系數(shù)/wm-1k-1比熱容/jkg-1k-1線膨脹系數(shù)/k-1金剛石146.5502.4(0.9 1.18)10-6碳化硼16.7251.2碳化硅8.4954.6剛玉30.11172.37.810-6陶瓷3.8837.4硬質(zhì)合金79.5167.5(5 7)10-6金剛石的主要化學(xué)成分試碳，含有少量的雜質(zhì)，天然金剛石主要雜質(zhì)元素為氮、鋁、硅、鈣、鎂等，金剛石不溶于酸和堿，

38、但能溶于硝酸鉀、硝酸鈉及碳化鈉等鹽類的熔融體。結(jié)束語 平面高速研磨機(jī)是機(jī)、電一體化的智能高科技機(jī)床，采用具有較高穩(wěn)定性和較寬調(diào)速范圍的變頻器對(duì)主軸進(jìn)行轉(zhuǎn)速的控制，實(shí)現(xiàn)了無級(jí)調(diào)速，對(duì)壓力頭采用氣動(dòng)系統(tǒng)控制，整個(gè)系統(tǒng)采用了先進(jìn)的plc進(jìn)行控制，從而使平面高速研磨機(jī)的研磨加工實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化和智能化。使高速平面研磨機(jī)具有高精度、高效率、操作靈活、使用方便、綠色無污染等特點(diǎn)。由于平面高速研磨機(jī)具有高精度、高效率、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，從而使平面高速研磨機(jī)具有很好的發(fā)展前景和經(jīng)濟(jì)效益。 俗話說“萬事開頭難”，剛開始接到畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的時(shí)候一頭霧水，無從下手，只能盲目地去網(wǎng)上搜索資料，結(jié)果一個(gè)周過去了仍然沒有一點(diǎn)

39、收獲。當(dāng)時(shí)真是焦頭爛額，一點(diǎn)辦法都沒有。只好去求助沈仙法老師，在他的一番講解之后，稍微有點(diǎn)頭緒了。懷揣著那僅有的一點(diǎn)頭緒我又開始研究我的論文，幾天下來，經(jīng)過我的一番折騰，終于經(jīng)過兩個(gè)星期的努力，終于寫出了一篇合格的開題報(bào)告，雖然花掉的時(shí)間比預(yù)期的多了點(diǎn)，但還是很欣慰，畢竟是自己努力的成果。我想只要開了頭，后面的工作也就不是很難了吧。一步一步按照老師的知道慢慢的完成、修改，直到?jīng)]有錯(cuò)誤、瑕疵。 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)平面高速研磨機(jī)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，對(duì)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有了更進(jìn)一步的了解，也加深了對(duì)大學(xué)所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)和理解。畢業(yè)設(shè)計(jì)是理論聯(lián)系實(shí)際的最有效方法。在具體設(shè)計(jì)過程中，必須考慮到方方面面的問題，在理論上正確無誤的設(shè)計(jì)，在實(shí)際中往往存在各種問題