基于多用途數(shù)控高

基于多用途數(shù)控高精密加工一體機(jī)設(shè)計(jì)

系別：現(xiàn)代制造工程系

班級(jí)：G102202班

指導(dǎo)老師：全曉春

姓名：陶鴻武

2012年12月22日設(shè)計(jì)參數(shù)與參考圖片設(shè)計(jì)參數(shù)1.最大加工直徑：400mm2.最大加工長度：1000mm3.機(jī)床絲杠縱向直徑：22mm4.絲杠縱向長度：1300——1500mm橫向長度:750mm5.最大切削進(jìn)給速度：縱向0.6m／min橫向0.25m／min.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2.4m／min.橫向3.0m／min8.主電機(jī)功率：7.5kw∕1450rpm9.橫向脈沖當(dāng)量：0.005mm∕step10.啟動(dòng)時(shí)間：30ms11.機(jī)床定位精度：±0.009，橫向±0.01mm12.溜板及刀架縱向重力：800N,橫向500N13系統(tǒng)分辨率：0.01mm／puls設(shè)計(jì)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(duì)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(tái)，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(huì)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(duì)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加工

可換磨頭是用精確修整過粘有磨料的混紡布為磨具對(duì)工件進(jìn)行微量磨削加工，金屬的去除量可在亞微米級(jí)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糙度值。尺寸精度0.1"0.3μm，表面粗糙度Ra0.2"0.05μm，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、不銹鋼、高速鋼等難切削材料，及半導(dǎo)體、玻璃、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。珩磨加工

可換磨頭是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(dòng)，加工后的表面粗糙度可達(dá)Ra0.4"0.1μm，最好可到Ra0.025μm，主要用來加工鑄鐵及鋼，不宜用來加工硬度小、韌性好的有色金屬。精密研磨與拋光加工：

通過工件和工具間的磨料及加工液，工件及研具（可換磨頭）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。精密研磨與拋光對(duì)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。精密研磨的設(shè)備簡單，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)、量塊、噴油嘴、閥體與閥芯的光整加工。用于拋光加工時(shí)，可換磨頭是用涂有磨膏的拋光器，在一定的壓力下，與工件表面做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)工件表面的光整加工。加工后工件表面粗糙度Ra≤0.05μm，可用于平面、柱面、曲面及模具型腔的拋光加工。超聲波拋光加工

可換磨頭可用較軟的材料制作，利用可換磨頭做超聲振動(dòng)，通過磨料懸浮液對(duì)硬脆材料進(jìn)行光整加工，加工精度0.01"0.02μm，表面粗糙度Ra0.1μm。主要用來加工硬脆材料，如不導(dǎo)電的非金屬材料。電化學(xué)拋光加工

可換磨頭作為陽極及抱套，利用電化學(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。若原始表面為Ra0.4"0.2μm，拋光后可提高到Ra0.1"0.08μm，加工后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(shí)可有超精密電解磨削、電化學(xué)機(jī)械復(fù)合光整加工、電化學(xué)超精加工的多種新型的復(fù)合加工方法等。主要以降低工件的表面粗糙度值為目的，加工去除量很小，一般在0.01"0.1mm，對(duì)于表面粗糙度達(dá)到Ra0.8"1.6μm的外圓，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Ra0.05μm，甚至更低。設(shè)計(jì)內(nèi)容1.橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)滾珠絲杠螺母副的確定與設(shè)計(jì)傳動(dòng)齒輪的傳動(dòng)比和齒數(shù)的確定與設(shè)計(jì)

步進(jìn)電機(jī)的選擇與設(shè)計(jì)2.可換研磨頭的設(shè)計(jì)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(jì)1滾珠絲杠螺母副的特點(diǎn):(1?.傳動(dòng)效率高，摩擦損失小。滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為0.92-0.96,比普通絲杠高3—4倍，功率消耗只相當(dāng)于普通絲杠4/1—3/1(2?運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象，傳動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，也可以從直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，也就是說，絲杠和螺母可以作為主動(dòng)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(shí)當(dāng)傳動(dòng)切斷后，不能立即停止運(yùn)動(dòng)，故還需要增加制動(dòng)裝置。滾珠絲杠螺母副

組成：絲杠螺母滾珠滾道（回珠器）螺母座1、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)。外循環(huán)滾珠絲杠副按滾珠循環(huán)時(shí)的返回方式主要有插管式和螺旋槽式兩種。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(jì)算計(jì)算切削力(縱切外圓.橫切端面?計(jì)算進(jìn)給牽引力計(jì)算最大動(dòng)載荷橫向齒輪傳動(dòng)比計(jì)算選擇滾珠絲杠螺母副(CDM2504-2.5?效率計(jì)算剛度效驗(yàn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇與設(shè)計(jì)一.計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總傳動(dòng)慣量二.電機(jī)力矩計(jì)算1快速空載所需的力矩2快速移動(dòng)所需力矩3最大切削負(fù)載所需力矩三.選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)齒輪確定與設(shè)計(jì)一.選擇齒輪材料及精度等級(jí)二計(jì)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度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(yàn)齒輪圓周速度五.確定齒輪幾何尺寸研磨刀具設(shè)計(jì)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(yàn)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(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)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)IT5～01，表面粗糙度可達(dá)Ra0.63～0.01微米。

研磨方法：研磨方法一般可分為濕研、干研和半干研3類。①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(dòng)和滾動(dòng)，形成切削運(yùn)動(dòng)。濕研一般用于粗研磨，所用微粉磨料粒度粗于W7。②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(shí)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。③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5～30微研具材料選擇注意：研具是使工件研磨成形的工具，同時(shí)又是研磨劑的載體，硬度應(yīng)低于工件的硬度，又有一定的耐磨性，常用灰鑄鐵制成。濕研研具的金相組織以鐵素體為主；干研研具則以均勻細(xì)小的珠光體為基體。研磨M