小型数控工具磨床热变形和误差补偿试验台方案设计

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1、成都学院——工业制造学院机械设计与制造及其自动化专业方向性课程设计说明书设计题目：小型数控工具磨床热变形及误差补偿试验台方案设计班级：2011级机设x班设计者：指导老师：完成日期：2014年7月9日目录1）、数控磨床选择及技术参数……………………………32）、主轴部件设计…………………………………………33）、热变形、热误差………………………………………54）、温度、位移检测系统设计……………………………85）、试验台基础构件设计………………………………106）、三坐标工作台………………………………………107）、工作台传动机构设计

2、…………………………………118）、滚珠丝杠副的选择…………………………………169）、支承方式……………………………………………1610）、导轨的选择及技术参数……………………………1711）、工作台型面…………………………………………18小型数控工具磨床热变形及误差补偿试验台方案设计这次任务以MK1320数控外圆磨床为基础，进行机床的热变形分析与温度检测，从而来设计误差补偿试验台。1、MK1320主要技术参数车头主轴转速/（r/min）60,85,230中心高/mm125顶尖距/mm520最大磨削直径/mm8~200最大磨削长度

3、/mm500最大工件质量/kg50砂轮最大直径x宽度/（mmxmm）600x125砂轮最大线速度/（m/s）50砂轮最小进给量/mm0.0005工作台最小进给量/mm0.001工作台最大移动量/mm600圆度/mm0.0015圆柱度/mm0.005粗糙度/um0.32主电机功率/kw3电机总容量/kw52、对于主轴部件的设计满足的要求：旋转精度，刚度，抗震性，温升和热变形，耐磨性等。（1）主轴组件的布局主轴组件的设计，必须保证满足上述的基本要求，从而从全局出发，考虑主轴组件的布局。机床主轴有前、后两个支承和前、中、后三个支承两种，以

4、前者较多见。两支承主轴轴承的配置型式，包括主轴轴承的选型、组合以及布置，主要根据对所设计主轴组件在转速、承载能力、刚度以及精度等方面的要求，并考虑轴承的供应、经济性等具体情况，加以确定。·适应刚度和承载能力的要求·适应转速要求·适应精度的要求·适应结构的要求·适应经济性要求（2）主轴的技术要求主轴的精度直接影响到主轴组件的旋转精度。主轴和轴承、齿轮等零件相连接处的表面几何形状误差和表面粗糙度，关系到接触刚度，零件接触表面形状愈准确、表面粗糙度愈低，则受力后的接触变形愈小，亦即接触刚度愈高。因此，对主轴设计必须提出一定的技术要求。（3

5、）主轴组件的计算主轴组件的结构参数主要包括：主轴的平均直径D（初选时常用主轴前轴颈的直径D1来表示）；主轴内孔直径d；主轴前端部的悬伸量a;以及主轴支承跨距L等。一般步骤是：首先根据机床主电机功率或机床的主参数来选取D1,在满足主轴本身刚度的前提下，按照工艺要求来确定d，根据主轴前端部结构形状和前支承的结构型式来确定a,最后根据D、a和主轴前支承的支承刚度来确定L。主轴轴承的配置型式，对主要结构参数的确定很有关系，故在设计过程中常需交叉进行，最终以主轴组件刚度等性能来衡量其设计的合理性。从以上的步骤得到的主轴基本为：（4）主轴组件的

6、验算主轴在工作中的受力情况严重，而允许的变形则很微小，决定主轴尺寸的基本因素是所允许的变形的大小，因此主轴的计算主要是刚度的验算，与一般轴着重于强度的情况不一样。通常能满足刚度要求的主轴也能满足强度的要求。刚度乃是载荷与弹性变形的比值。当载荷一定时，度与弹性变形成反比。因此，出弹性变形量后，很容易得到静刚度。主轴组件的弹性变形计算包括：主轴端部挠度和主轴倾角的计算。以下是对磨床热变形的分析以及其引起的温度位移变化的检测。（1）热变形分析数控磨床在磨削加工的时候，每个工作台的移动和刀具主轴的旋转、运动及除此之外许多因素的影响都会造成热

7、变形，进而导致工作主轴的轴端与刀具主轴的轴端空间位置发生变化，造成磨床工件和砂轮间的空间位置发生改变，造成磨削工件的加工精度减少。主轴是磨床的一个重要热源构件，磨床在高速磨削的时候，其主轴转速比较高，可达到上万转。当高速运行的砂轮对零件进行磨削时，主轴因为摩擦会产生很大的热量，导致工件和砂轮间的空间位置改变，产生偏移导致工件的加工精度减小。磨床的工作台中存在很多的运动摩擦副。工作台导轨面相互之间的运动摩擦，丝杠和螺母之间的摩擦，发出的热量会造成丝杠的伸长，也会使工作台上刀架的安装位置发生变化，致使被加工零件的加工精度有所降低。（1）

8、热变形对加工影响数控机床的热变形对自身加工精确度会造成干扰。数控机床在运行以后各个部件会存在不一样的温度改变，使各部件的位置发生改变。对加工工件的加工精度会产生影响。在精密加工过程中，磨床空载功率消耗比磨削功率消耗要大，此时空载功率消