精密数控磨床的总体结构设计

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1、精密数控磨床的总体结构设计1.1总体方案拟定磨床总体方案，包括以下三方面的内容：（1）调查分析；（2）工艺分析；（3）磨床总体布局。1.2调查分析调查分析主要包括：（1）对加工对象的了解；（2）对使用要求与制造条件的了解；（3）对同类及类同设备的了解。1.3加工对象加工对象是主轴箱上两个同轴轴承孔，2.1.1工件材料：孕育铸铁。2.1.2使用要求与制造条件本课题所要解决的关键问题是主轴箱上两个同轴轴承孔的超精密加工。要求所加工的轴承孔的技术参数能达到：（1）圆柱度：0.002mm；（2）圆度：0.002mm；（3）平直度：0.002mm。磨床的制造运用数控技术，现代测试手段，微量进给软

2、件补偿技术，从而使精密机械设计达到所要求的精度。2.1.3同类及类同设备加工工艺方案工艺方法对磨床的结构和性能的影响很大，工艺方法的改变常导致磨床的运动、传动、布局、结构、经济效果等方面的一系列变化。常用的内孔加工方法主要有:切入式磨削、单油石磨削、多油石磨削。切入式磨削切入式磨削:将磨头沿轴向进入工件被加工孔。一般数控加工机床是采用轴向加工方式，直接切入工件的表面。采取切入式磨削方式的加工工艺方案如图所示。砂轮回转，工件安装在工作台上，在加工时回转。砂轮的径向进给（Fr）靠工作台沿X方向位移实现，上面的孔及上端面加工好后，砂轮通过在垂直方向上的移动，继续加工下面的孔及下端面。工件一次

3、安装，以保证精度。992.2.2单油石磨削单油石磨削:将1块油石沿轴向进入工件被加工孔。数控加工机床是采用轴向加工方式，油石与工件内孔相接触，通过数控系统控制磨削部件内孔表面的质量。采取单油石磨削的加工工艺方案如图所示。油石并不回转，而是做往复直线运动，工件安装在工作台上，在加工时随工作台一起回转。油石的径向进给靠拖板的水平方向位移实现，以此来带动工作台上的工件，上面的孔及上端面加工好后，油石通过垂直方向上的移动，继续加工下面的孔及下端面。工件一次安装，以保证精度。2.2.3多油石磨削多油石磨削:将位置对称的4块油石沿轴向进入工件被加工孔。一般数控加工机床是用轴向方式加工，油石与工件内

4、孔相接触，通过数控系统控制磨削部件内孔表面的质量。采取多油石磨削的加工工艺方案如图所示。油石回转，工件安装在工作台上，在加工时工件并不回转。油石的径向进给靠数控部件参数的设置来实现，通过往复振动来进行磨削，上面的孔及上端面加工好后，多油石装置通过垂直方向上的移动，继续加工下面的孔及下端面。工件一次安装，以保证精度。92.2.4加工工艺方案选定切入式磨削的特点是：排屑和散热相对比较容易，磨削液较易进入磨削区，适合加工小、中尺寸类型的零件，控制相对简单，加工得到的精度和表面粗糙度比较高。单油石磨削的特点是：排屑和散热相对比较容易，磨削液较易进入磨削区，适合加工中尺寸类型的零件，但是控制相对

5、复杂，加工得到的精度和表面粗糙度一般，油石较易磨损。多油石磨削的特点是：内圆的加工条件相对比较苛刻，排屑、散热困难，磨削液不易进入磨削区，油石易磨损，控制比较复杂，加工高精度和表面粗糙度的孔比较困难，成本也高，适合加工大尺寸类型的零件。综上所述，多油石磨削的散热比较困难，容易引起热变形，一般用于加工大尺寸类型的零件，由于本课题所加工的零件属于中小尺寸，而且要求要求达到的精度比较苛刻，所以应避免排屑和散热较为困难的工艺，而且应该尽可能减少磨具本身由于磨损所带来的误差，所以多油石磨削并不适合本课题。相比另两个方案，切入式磨削与单油石磨削。一般单油石磨削的磨削量较大，由于本课题是精密加工，所

6、以磨削量极小，所以并不十分合适。而且单油石磨削的控制相对比较复杂，由于控制复杂，执行元件也将增加，精度就更难以保证。所以本课题选择砂轮切入式磨削，砂轮与工件同向回转的加工方式。2.3磨床运动的确定与分配磨床的传动系统是由加工工艺来决定的。确定磨床的运动时，应当在满足工作要求的前提下，尽可能减少运动数目，特别是减少要求高的运动数目（例如分度运动等），并尽可能简化运动装置和传动装置的结构，尽可能用一个执行件完成多个运动。2.3.1磨头的运动分配磨头是加工零件的执行元件，其运动的形式有两种方案：（1）自身回转；（2）自身的回转和垂直方向上的直线移动。磨头是与加工零件直接接触的部件，加工零件的

7、加工要求很大程度上取决于磨头自身的精度，所以磨头运动的复杂程度越小越好，而且应该尽可能减免磨头电动机所散发的热量，所以方案（2）并不适合本课题，而方案（1）中电动机所产生的热量可以用散热片得以解决。综上所述，本课题选择方案（1）。2.3.2磨头主轴箱的运动分配由于磨头采用自身回转的运动方式，根据加工工艺方案，所以磨头主轴箱就负责磨头垂直方向上的直线移动。2.3.3回转工作台的运动分配根据加工工艺方案可知，回转工作台主要负责工件自身的回转，所以其