數(shù)控鏟磨床縱向進給系統(tǒng)的設計
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畢業(yè)設計(論文)開題報告
題 目:數(shù)控鏟磨床縱向進給系統(tǒng)的設計
系 別 機電信息系
專 業(yè) 機械制造及其自動化
班 級
姓 名
學 號
導 師
2012年12月24日
5
1.畢業(yè)設計(論文)綜述(題目背景、研究意義及國內外相關研究情況)
1.1研究背景和意義
鏟磨床是滾刀、成型銑刀等復雜刀具的精加工機床,滾刀的鏟磨是由工件主軸回轉運動,砂輪縱向移動,砂輪橫向進給運動,砂輪的回轉運動這四部分所形成的空間運動合成獲得的。工件的回轉和砂輪的縱向移動構成螺旋運動,砂輪的橫向進給和砂輪的回轉構成鏟背運動,兩種運動合成完成滾刀的鏟磨加工??v向進給系統(tǒng)是實現(xiàn)螺旋運動的重要部分,也是保證產(chǎn)品達到高的加工精度和穩(wěn)定的加工質量的關鍵部件。
目前,我國大多數(shù)企業(yè)的生產(chǎn)形式還是以傳統(tǒng)機床生產(chǎn)加工為主,而且大部分的機床都是工作在十年以上,用這些機床加工出來的零件普遍存在質量較差,生產(chǎn)的品種較少,生產(chǎn)花費的成本較高,生產(chǎn)的效率較低,產(chǎn)品的供貨期較長。擁有這樣機床的企業(yè),在國外和國內的市場上的競爭力都非常的弱,直接影響了企業(yè)的競爭和長遠的發(fā)展。
數(shù)控機床的出現(xiàn),實現(xiàn)了對加工過程的高效能自動或半自動控制,與普通機床相比,加工精度高,加工穩(wěn)定可靠,生產(chǎn)率高,勞動條件好,有利于管理現(xiàn)代化,因而受到生產(chǎn)企業(yè)的更多重視,是制造業(yè)現(xiàn)代化的必然趨勢。
舊機床由于長期的使用,機械部件有或多或少的磨損,電器部件隨之老化,導致一些機床的故障率在上升,同時由于國內外機電產(chǎn)品的不斷更新,世界上的一些知名數(shù)控系統(tǒng)公司大部分三到五年就更新一次數(shù)控系統(tǒng),所以當某一數(shù)控系統(tǒng)在服役了五到七年后,如果數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)了問題,即使想修理也找不到相關的零部件,給整個設備的維護和修理帶來了相當?shù)穆闊?,甚至造成整臺機床的停產(chǎn)。對機床的整個機械部件來說,大部分機械部件都很完好,即使有的機械部件受到了部分的磨損和損傷,只要對其機械部件進行更換還是可以繼續(xù)使用多年,甚至對一些從國外進口進來的機床,整個機床的機械部件的精度還能夠保證,如果將這些機床進行淘汰,必定造成經(jīng)濟上很大的浪費。通過數(shù)控化改造能用更少的資金提高和增強機床的功能和檔次,一般來說,改造一臺數(shù)控機床相對于買一臺新的數(shù)控機床可以極大地節(jié)省費用,就是將整臺的機床進行徹底的改造,所需要的資金也相對較少,而且無論從投資上來說還是從風險上來說都是降低了很多。
2.本課題研究的主要內容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
2.1驅動裝置的選取,數(shù)控機床加工過程中要求工作臺能夠實現(xiàn)往復運動,并且能夠精確控制整個過程的速度,伺服驅動裝置是帶有力或力矩或速度或位置反饋并可自動調節(jié)的驅動裝置,它比一般無伺服驅動的裝置性能要好的多,要求定位分辨率為1um,由于步進電機一般只用于開環(huán)系統(tǒng),開環(huán)系統(tǒng)的精度遠不如閉環(huán)系統(tǒng)高。步進電機驅動裝置的速度也遠不如直流伺服驅動或交流伺服驅動高,而且功率越大速度越低。伺服電機主要靠脈沖來定位,伺服電機接收到1個脈沖,就會旋轉1個脈沖對應的角度,從而實現(xiàn)位移,因為伺服電機本身具備發(fā)出脈沖的功能,所以伺服電機每旋轉一個角度,都會發(fā)出對應數(shù)量的脈沖,這樣和伺服電機接收的脈沖形成了呼應,系統(tǒng)就會知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機,這樣,就能夠很精確的控制電機的轉動,從而實現(xiàn)精確的定位,可以達到0.001mm。因此初步選用伺服電機。伺服電機定位精度高,定位誤差小,快速響應,無超調,抗干擾能力強。
2.2在驅動中,常采用減速齒輪以作匹配。采用減速齒輪后當速度過高時不僅能夠實現(xiàn)減速而且能夠增大電機折算到工作臺上的扭矩。
2.3傳動裝置的選取,將電機的旋轉運動轉換為直線運動,此部分的設計可選用蝸輪蝸桿或滾珠絲杠傳動均能實現(xiàn)要求,由于渦輪蝸桿嚙合輪齒間的相對滑動速度較大,摩擦磨損大,傳動效率低易出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象,常用較貴的減摩耐磨材料來制造渦輪,故成本較高。而滾動磨損比滑動磨損小得多,且滾動摩擦的啟動摩擦阻力很小,滾珠絲杠副的摩擦損失小,因而工作時本身溫度變化很小,絲杠尺寸穩(wěn)定。滾動摩擦幾乎與速度無關,這樣就可以保證運動的平穩(wěn)性,即使在低速時仍能獲得均勻的速度,保證了較高的精度。經(jīng)過比較分析,此部分選用滾珠絲杠副。
2.4磨頭座部分用來加緊和支撐電主軸,在磨削狀態(tài)下,支撐電主軸的磨頭座剛性對高速旋轉的砂輪運轉平穩(wěn)影響很大,直接關系到加工工件的最終加工精度。
總體方案如圖1所示,伺服電機通過減速齒輪為工作臺提供進給時的動力,并通過滾珠絲杠副將旋轉運動轉變?yōu)橹本€運動。
圖1 縱向進給系統(tǒng)總體結構圖
3.本課題研究的重點及難點,前期已開展工作
此課題主要難點是數(shù)控機床零件圖與裝配圖的繪制。重點是電機的和滾珠絲杠的選取以及減速器的設計。前期先進行專業(yè)知識的學習,查閱相關資料,分析機床加工對象和加工要求,初步提出系統(tǒng)總體設計方案,閱讀此方面的論文,復習數(shù)控技術、電氣伺服驅動、機電一體化系統(tǒng)設計、機械設計基礎等課程中的相關知識,并閱讀與此相關的書刊。
4.完成本課題的工作方案及進度計劃(按周次填寫)
1-3周:查閱相關資料并分析機床加工對象和加工要求,初步提出系統(tǒng)總體設計方案,并撰寫開題報告;
4-6周:分析給定參數(shù),提出各部分的設計方案,計算并選擇伺服電機、滾珠絲杠副、導軌副、軸承等零部件;
7-9周:設計數(shù)控機床縱向進給系統(tǒng)的機械零件圖;
10-12周:設計數(shù)控機床縱向進給系統(tǒng)的機械裝配圖;
13-14周:整理前期資料并撰寫畢業(yè)論文;
15周:提交論文并答辯;
5、 指導教師意見(對課題的深度、廣度及工作量的意見)
指導教師: 年 月 日
6、 所在系審查意見:
系主管領導: 年 月 日
參考文獻
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