[精品]数控双主轴内孔磨床磨头及进给机构设计

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1、设计题目数控双主轴内孔磨床磨头及进给机构设计一、选题背景与意义从本质上说，数控机床和普通机床一样，也是一种经过切削将金属材料加工成各种不同形状零件的设备。早期的数控机床，包括目前部分改造、改装的数控机床，人都是在普通机床的基础上，通过以进给系统的革新、改造而成的。因此，在许多场合，普通机床的构成模式、零部件的设计计算方法仍然适用于数控机床。但是，随着数控技术（包扌舌伺服驱动、主轴驱动）的迅速发展，为了适应现代制造业对生产效率、加工精度、安全环保等方面要求，现代数控机床的机械结构已经从初期对普通机床的局部改造，逐步发展形成了口己独特的结构。其中，进给机构系统对加工精度的影

2、响是最大的，因此，提高进给系统的质量就显得尤为重要。现在rti于各种先进制造技术的发展，特别是对精密部件的加工，对于机床的进给系统的要求也越来越高。由于磨削加工的某些固有特点，磨床的数控化比起其它各类加工机床约晚了十年，直至20世纪70年代末才姗姗来迟。但数控幣床一出现就以其准确性、灵活性、口动化等优点而受到关注。当今世界机床技术正朝着柔性化与集成化，实现复合加工的方向发展。复合加工，即在同一台机床上，通过工序复合或丄种复合，在一次装夹下，完成各种复杂零件的全部加工，突破了原有的机床类别概念，从而出现了形式多样的多功能化的加工单元或加工中心。内圆磨床的牛产率和加工质量，

3、在很人程度上决定于内圆磨头的结构和制造质量。在大量生产条件下尤如此。现代內圆辭床带有滚动支承和空气轴承的电辭头和气动辭头，以及皮带传动的静压轴承和滚动支承磨头，具小皮带传动的滚动支承磨头用得最广。因为这种辭头能加工不同长度（达500mm或更长）零件上的孔，而门所加工的孔的直径范围也最大（从70nun到250mm或更大）最常用，也是现在普遍研究的重点。与国外相比，我国数控机床的发展明显落后于西方发达国家，因此，技术创新和产品改良亟待加强，机构设计和改良也显得尤为重耍。二、设计内容本次设计主要是对数控双主轴内孔磨床关键功能部件的设计，目标是能够实现盘齿类零件内孔的粗加工与精

4、加工；控制系统的总体目标是使内圆像具稳定运转，内圆像具进给系统进给精确、平稳。进给系统的传动机构是指将电动机的旋转运动传递给工作台或刀架以实现进给运动的整个机械传动链，包括齿轮传动副（或同步带传动副）、丝杠螺母副（或蜗杆蜗轮副）及其支承部件等。传动机构的精度、灵敏度、稳定性直接影响了数控机床的定位精度和轮廓加工精度。从系统控制的角度分析，其小起决定作用的因索主要有两个：一是传动机构的刚度和惯量，它是直接彫响进给系统的稳定性和灵嫩度；二是传动部件的精度与传动系统的非线性，它直接影响系统的位迸精度和轮廓加工精度，在闭坏系统屮还影响系统的稳定性。数控机床进给传动系统承担了数控

5、机床各直线坐标轴、回转坐标轴的定位和切削进给，进给系统的传动精度、灵敏度和稳定性直接影响被加丄丄件的最后伦廓精度和加丄精度。为了保证数控机床进给传动系统的定位精度和动态性能，对数控机床进给传动系统的耍求主要有如卜•儿个方而。（1）低惯量进给传动系统由于经常需启动、停止、变速或反向运动，若机械传动装置惯量大，就会增大负载并使系统动态性能变差。（2）低摩擦阻力进给传动系统要求运动平稳、定位准确、快速响应特性好，必须减小运动件的摩擦阻力和动摩擦系数与静摩擦系数Z差。（3）高刚度数控机床进给传动系统的高刚度取决于滚珠丝杠副或蜗伦蜗杆副及其支承部件的刚度。刚度不足和摩擦阻力会导致

6、工作台产牛爬行现象及造成反向死区，彩响传动准确性。（4）高谐振为了提高进给的抗振性，应使机械构件具有较高的固有频率和合适的阻尼，一般要求进给系统的固有频率应肓于伺服驱动系统的固有频率2〜3倍。（5）无传动间隙为了提高位移精度，减小传动误差，对采用的各种机械部件首先要保证它们的加工精度，其次要尽量消除各种间隙，因为机械间隙是造成进给传动系统反向死区的另一主要原因。三、设计方案为了确保伺服系统的定位精度和工作稳定性，在机构传动结构设计上都要求无间隙、低摩擦、低惯虽、高刚度、高谐振以及适宜的阻尼比。为了达到这些要求，机械传动结构的设计中应尽虽采用低摩擦传动副，如滚动导轨、静压

7、导轨、滚珠丝杠等，以减小摩擦力；通过选用最住降速比来降低惯虽；采用预紧的办法提高传动刚度；用消隙的办法减小反向死区误差等，其中最匝要的是提高传动刚度和降低惯量。采用预紧消除间隙提高传动刚度，不仅不需要增人尺寸和惯量，而也使传动刚度接近常数，这是伺服进给系统机构设计中的突出特点。具体设计方案如下：1.执行机构传动方式的确定为确保数控系统的传动精度和工作平稳性，在设计机械传动装宜时，通常提出低摩、低惯量、高刚度、无间隙、高谐振以及冇适宜尼比的要求。在设计中应考虑以下儿点：（1）尽量采用低磨擦的传动和导向元件。如采用滚珠丝杠螺母传动副、滚动导轨