基于多用途數(shù)控高

1、 基于多用途數(shù)控高精密加工一體機(jī)設(shè)計 系別：現(xiàn)代制造工程系 班級：G102202班 指導(dǎo)老師：全曉春 姓名：陶鴻武 2012年12月22日設(shè)計參數(shù)與參考圖片 設(shè)計參數(shù) 1.最大加工直徑：400mm 2.最大加工長度：1000mm 3.機(jī)床絲杠縱向直徑：22mm 4.絲杠縱向長度：13001500mm 橫向長度:750mm 5.最大切削進(jìn)給速度：縱向0.6mmin橫向0.25mmin. 6.縱向?qū)к夘愋停壕C合性導(dǎo)軌 7刀架快速進(jìn)給：縱向2.4mmin.橫向 3.0mmin 8.主電機(jī)功率：7.5kw1450rpm 9.橫向脈沖當(dāng)量：0.005mmstep 10.啟動時間：30ms 11.機(jī)床定位

2、精度：0.009，橫向0.01mm 12.溜板及刀架縱向重力：800N,橫向500N 13系統(tǒng)分辨率：0.01mmpuls設(shè)計多用途數(shù)控高精密加工一體機(jī)的目的 現(xiàn)代制造水平的不斷發(fā)展，人們對加工高精度零構(gòu)件需求的不斷提高，極大的刺激和改變了傳統(tǒng)的加工方法和手段，加工不斷向高精密的加工階段進(jìn)軍。高精密加工方法在今天顯得越來越重要，高精加工技術(shù)已成為目前高科技技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)，提高高精密加工的精度已成為目前迫在眉睫的問題。目前傳統(tǒng)的精密加工有研磨，絎磨，超精細(xì)切削(SPDT)，超精磨削，超精研拋技術(shù)，電化學(xué)拋光加工等。但是這些加工要取得較好的加工精度，卻難以取得高的加工效率，要取得高的加工效率，卻難

3、取得較好的加工精度。究其原因，主要是各種高精加工沒有統(tǒng)一的加工設(shè)備及平臺，加工中為滿足不同工件的加工要求及特點(diǎn)要不斷的在不同機(jī)床或設(shè)備上裝夾，這樣平凡的裝夾，會產(chǎn)生很大的誤差而得不到很高的精度；另外，加工不同工件必須具有不同高精密加工設(shè)備，這就使得加工投資很大，設(shè)備占地太多，從而使得高精加工很難普及。因此，必須有相對較全功能的高精加工手段及設(shè)備的出現(xiàn)，而基于多用途高精加工一體機(jī)正是在這種背景下產(chǎn)生，解決高精加工的諸多問題的?；诙嘤猛緮?shù)控高精密加工一體機(jī)功能超精密磨削加工 珩磨加工 精密研磨與拋光加工 超聲波拋光加工 電化學(xué)拋光加工數(shù)控車的功能超精密磨削超精密磨削加工加工 可換磨頭可換磨頭是用

4、精確修整過粘有磨料的混是用精確修整過粘有磨料的混紡布為磨具對工件進(jìn)行微量磨削加工，金屬紡布為磨具對工件進(jìn)行微量磨削加工，金屬的去除量可在亞微米級甚至更小，可以達(dá)到的去除量可在亞微米級甚至更小，可以達(dá)到很高的尺寸精度、形位精度和很低的表面粗很高的尺寸精度、形位精度和很低的表面粗糙度值。尺寸精度糙度值。尺寸精度0.10.3m，表面粗糙度，表面粗糙度 Ra0.20.05m，有生產(chǎn)率高、表面質(zhì)量好、，有生產(chǎn)率高、表面質(zhì)量好、使用范圍廣等特點(diǎn)。從軟金屬到淬火鋼、不使用范圍廣等特點(diǎn)。從軟金屬到淬火鋼、不銹鋼、高速鋼等難切削材料，及半導(dǎo)體、玻銹鋼、高速鋼等難切削材料，及半導(dǎo)體、玻璃、璃、 陶瓷等硬脆非金屬材

5、料，幾乎所有的陶瓷等硬脆非金屬材料，幾乎所有的材料都可利用磨削進(jìn)行加工。材料都可利用磨削進(jìn)行加工。珩磨珩磨加工加工 可換磨頭是可換磨頭是油石砂條組成的珩磨頭，油石砂條組成的珩磨頭，在一定壓力下沿工件表面往復(fù)運(yùn)動，在一定壓力下沿工件表面往復(fù)運(yùn)動，加工后的加工后的 表面粗糙度可達(dá)表面粗糙度可達(dá) Ra0.40.1m， 最好可到最好可到 Ra0.025m， 主要用來主要用來 加工鑄鐵及鋼，加工鑄鐵及鋼， 不宜用來不宜用來加工硬度小、韌性好的有色金屬。加工硬度小、韌性好的有色金屬。精密研磨與拋光精密研磨與拋光加工：加工： 通過工件和工具間的磨料及加工液，工件及通過工件和工具間的磨料及加工液，工件及研具研

6、具（可換磨頭）（可換磨頭）作相互機(jī)械摩擦，使工件達(dá)到作相互機(jī)械摩擦，使工件達(dá)到所要求的尺寸與精度的加工方法。精密研磨與拋所要求的尺寸與精度的加工方法。精密研磨與拋光對于金屬和非金屬工件都可以達(dá)到其他加工方光對于金屬和非金屬工件都可以達(dá)到其他加工方法所不能達(dá)到的精度和表面粗糙度法所不能達(dá)到的精度和表面粗糙度。精密研磨的精密研磨的設(shè)備設(shè)備 簡單，主要用于平面、圓柱面、齒輪齒面及簡單，主要用于平面、圓柱面、齒輪齒面及有密封要求的配偶件的加工，也可用于量規(guī)、量有密封要求的配偶件的加工，也可用于量規(guī)、量塊、噴油嘴、閥體與閥芯的光整加工。用于塊、噴油嘴、閥體與閥芯的光整加工。用于拋光拋光加工加工時，可換磨

7、頭時，可換磨頭是用涂有磨膏的拋光器，在一是用涂有磨膏的拋光器，在一定的壓力定的壓力 下，與工件表面做相對運(yùn)動，以實現(xiàn)對下，與工件表面做相對運(yùn)動，以實現(xiàn)對工件表面的光整加工。加工后工件表面粗工件表面的光整加工。加工后工件表面粗 糙度糙度 Ra0.05m，可用于平面、柱面、曲面及模具型腔，可用于平面、柱面、曲面及模具型腔的拋光加工。的拋光加工。超聲波拋光加工超聲波拋光加工 可換磨頭可換磨頭可用較軟的材料制作，利可用較軟的材料制作，利用用可換磨頭可換磨頭做超聲振動，做超聲振動， 通過磨料懸浮通過磨料懸浮液對硬脆材料進(jìn)行光液對硬脆材料進(jìn)行光 整加工，加工精度整加工，加工精度 0.010.02m，表面粗

8、糙度，表面粗糙度 Ra0.1m。主要用來加工硬脆材料，如不導(dǎo)電的非主要用來加工硬脆材料，如不導(dǎo)電的非金屬材料。金屬材料。電化學(xué)拋光加工電化學(xué)拋光加工 可換磨頭作為陽極及抱套，可換磨頭作為陽極及抱套，利用利用電化學(xué)反應(yīng)去除切削加工所殘留的微電化學(xué)反應(yīng)去除切削加工所殘留的微觀不平度，以提高零件表面光亮度。觀不平度，以提高零件表面光亮度。若原始表面為若原始表面為 Ra0.40.2m， 拋光拋光后可提高到后可提高到 Ra0.10.08 m，加工后，加工后工件具有較好的物理機(jī)械性能，使用工件具有較好的物理機(jī)械性能，使用壽命長，適當(dāng)改變加工方式，同時可壽命長，適當(dāng)改變加工方式，同時可有有超精密電解磨削、電

9、化學(xué)機(jī)械復(fù)合超精密電解磨削、電化學(xué)機(jī)械復(fù)合光整加工、電化學(xué)超精加工光整加工、電化學(xué)超精加工的的多種新多種新型的復(fù)合加工方法等。主要以降低工型的復(fù)合加工方法等。主要以降低工件的表面粗糙度值為目的，加工去除件的表面粗糙度值為目的，加工去除量很小，一般在量很小，一般在0.010.1mm，對于，對于 表面粗糙度達(dá)到表面粗糙度達(dá)到 Ra0.81.6m 的外的外圓，平面、內(nèi)孔及自由曲面均可一道圓，平面、內(nèi)孔及自由曲面均可一道工序加工到鏡面，表面粗糙度工序加工到鏡面，表面粗糙度 Ra0.05m，甚至更低。，甚至更低。設(shè)計內(nèi)容1.橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計 滾珠絲杠螺母副的確定與設(shè)計 傳動齒輪的傳動比和齒數(shù)的確定與設(shè)計

10、 步進(jìn)電機(jī)的選擇與設(shè)計2.可換研磨頭的設(shè)計3.控制系統(tǒng)硬件與參數(shù)選擇滾珠絲杠螺母副的設(shè)計 1滾珠絲杠螺母副的特點(diǎn): (1?.傳動效率高，摩擦損失小。滾珠絲杠螺母副的傳動效率為0.92-0.96,比普通絲杠高34倍，功率消耗只相當(dāng)于普通絲杠4/13/1 (2?運(yùn)動平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象，傳動精度高。 (3?磨損小，使用壽命長。 (4?具有可逆性，即可以從螺旋運(yùn)動轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動，也可以從直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，也就是說，絲杠和螺母可以作為主動件 (5?制造工藝復(fù)雜，滾珠絲杠和螺母等組件的加工精度要求高，表面粗糙度要求高，故制造成本高 (6?不能自鎖，特別是垂直安裝的絲杠，由于其自重和慣性力的不同，下降時

11、當(dāng)傳動切斷后，不能立即停止運(yùn)動，故還需要增加制動裝置。4滾珠絲杠螺母副 組成：絲杠組成：絲杠 螺母螺母 滾珠滾珠滾道（回珠器）滾道（回珠器） 螺母座螺母座1、滾珠絲杠螺母副的組成滾珠絲杠螺母副的組成4、滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)滾珠的循環(huán)方式有外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)。滾珠的循環(huán)方式有外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)。滾珠在返回過程中與絲杠脫離接觸的為外循環(huán)。滾珠在返回過程中與絲杠脫離接觸的為外循環(huán)。外循環(huán)滾珠絲杠副按滾珠循環(huán)時的返回方式主要有插管式和螺外循環(huán)滾珠絲杠副按滾珠循環(huán)時的返回方式主要有插管式和螺旋槽式兩種。旋槽式兩種。插管式外循環(huán)的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)工藝性好，但由于管道突出于螺母體外，徑向尺寸較大。滾珠

12、絲杠螺母副的支撐方式 (1?固定自由：適用于低轉(zhuǎn)速.中精度。短軸向絲杠 (2?支撐支撐：適用于中等轉(zhuǎn)速.中精度。 (3?固定支撐：適用于中等轉(zhuǎn)速.高精度。 (4?固定固定：適用于高轉(zhuǎn)速.高精度。滾珠絲杠螺母副計算 計算切削力(縱切外圓.橫切端面? 計算進(jìn)給牽引力 計算最大動載荷 橫向齒輪傳動比計算 選擇滾珠絲杠螺母副(CDM2504-2.5? 效率計算 剛度效驗步進(jìn)電動機(jī)的選擇與設(shè)計 一.計算傳動系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總傳動慣量 二.電機(jī)力矩計算 1快速空載所需的力矩 2快速移動所需力矩 3最大切削負(fù)載所需力矩 三.選擇步進(jìn)電動機(jī)齒輪確定與設(shè)計 一.選擇齒輪材料及精度等級 二計算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度

13、1轉(zhuǎn)矩2載荷系數(shù)3齒數(shù)。螺旋角。齒寬系數(shù)4需用彎曲應(yīng)力5確定中心距及螺旋角 三.校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度1確定分度圓直徑.2齒寬3.齒數(shù)比4許用接觸應(yīng)力 四.效驗齒輪圓周速度 五.確定齒輪幾何尺寸研磨刀具設(shè)計 確定刀具類型 選擇材料 確定刀具結(jié)構(gòu)參數(shù) 研磨加工力與扭矩的效驗 強(qiáng)度校核研磨的解釋： 研磨利用涂敷或壓嵌在研具上的磨料顆粒，通過研具與工件在一定壓力下的相對運(yùn)動對加工表面進(jìn)行的精整加工（如切削加工）。研磨可用于加工各種金屬和非金屬材料，加工的表面形狀有平面，內(nèi)、外圓柱面和圓錐面，凸、凹球面，螺紋，齒面及其他型面。加工精度可達(dá)IT501，表面粗糙度可達(dá)Ra0.630.01微米。 研磨方法：

14、研磨方法一般可分為濕研、干研和半干研 3類。濕研：又稱敷砂研磨，把液態(tài)研磨劑連續(xù)加注或涂敷在研磨表面，磨料在工件與研具間不斷滑動和滾動，形成切削運(yùn)動。濕研一般用于粗研磨，所用微粉磨料粒度粗于W7。干研：又稱嵌砂研磨，把磨料均勻在壓嵌在研具表面層中， 研磨時只須在研具表面涂以少量的硬脂酸混合脂等輔助材料。干研常用于精研磨，所用微粉磨料粒度細(xì)于7。半干研：類似濕研，所用研磨劑是糊狀研磨膏。研磨既可用手工操作，也可在研磨機(jī)上進(jìn)行。工件在研磨前須先用其他加工方法獲得較高的預(yù)加工精度，所留研磨余量一般為530微 研具材料選擇注意： 研具是使工件研磨成形的工具，同時又是研磨劑的載體，硬度應(yīng)低于工件的硬度，又有一定的耐