MMW7660卧式双端面磨床改进设计毕业设计论文.docx

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MMW7660卧式双端面磨床改进设计毕业设计论文

编号

无锡太湖学院

毕业设计（论文）

题目：

MMW7660卧式双端面磨床改进设计

信机系机械工程及自动化专业

学号：

学生姓名：

指导教师：

　（职称：

副教授）

（职称：

）

2013年5月25日

无锡太湖学院本科毕业设计（论文）

诚信承诺书

本人郑重声明：

所呈交的毕业设计（论文）MMW7660卧式双端面磨床改进设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。

班级：

机械95

学号：

作者姓名：

2013年5月25日

无锡太湖学院

　信机　系　机械工程及自动化　专业

毕业设计论文任务书

一、题目及专题：

1、题目　MMW7660卧式双端面磨床改进设计　

2、专题　　

二、课题来源及选题依据

本课题来源于无锡开源机床集团有限公司合作改造项目。

对磨床进行数控改造提高加工精度。

三、本设计（论文或其他）应达到的要求：

①完成MMW7660卧式双端面磨床的改造方案设计，绘制左磨头装配图一份;

②完成MMW7660卧式双端面磨床改进零件设计，绘制零件图各一份；

③完成设计说明书一份，有分析、比较和必要的计算。

四、接受任务学生：

机械95班　　姓名赵原

五、开始及完成日期：

自2012年11月12日至2013年5月25日

六、设计（论文）指导（或顾问）：

指导教师　　　　　　　签名

签名

　　　　　　　签名

教研室主任

　　　　　　〔学科组组长研究所所长〕　　　　　　　签名

　　　　系主任　　　　　　签名

2012年11月12日

摘要

双端面磨床是一种在现代工业中应用非常广泛的高效加工设备,它是平面磨削加工机床的一个重要分支。

双端面磨床的工件两端面同时被连续磨削,加工时间与工件上下料等辅助时间重合，磨削效率高、自动化程度高、不用吸盘夹持和加工精度高,机床自动化程度高，一般一小时能加工出数以千计的工件。

磨削加工是作为刨削或铣削的后续工序，为了获得较高的精度和表面光洁度而发展起来的。

可是最近发展了不经切削仅磨削就可直接从毛培磨削成品的粗磨和精磨一次完成的方法。

本磨床在布置上有对称的两个磨头，它在一次行程中能加工出两个具有精度高和表面粗糙度低的平行端面。

拖板进给机构，并采用定程系统，进给补偿和修整均采用机动，一般能自动卸料，实行全自动，较方便，纳入自动线成本较低，将滑动导轨改进为滚动导轨，采用伺服电机并对丝杆螺母部分进行改进使该机床从精度，效率自动化程度都大大提高。

关键词：

磨床；滚动导轨；丝杆螺母

Abstract

Doubleendgrindingmachineisakindofapplicationprocessingandhighefficiencyequipmentverywidelyinmodernindustry,itisanimportantbranchofplanegrindingmachine.Thetwoendsurfacesofdoubleendfacegrinderisalsocontinuousgrinding,processingtimeandtheworkpiecematerialandotherauxiliarytime,coincidence,highgrindingefficiency,highdegreeofautomation,notchuckclampingandmachiningaccuracyofmachinetoolofhigh,highdegreeofautomation,generallyanhourcanprocessworkpiecesofthousands.

Grindingisusedasthefollow-upprocessplaningormilling,inordertoobtainahigheraccuracyandsurfacefinishanddeveloped.Butrecentlydevelopedwithoutcuttingonlygrindingcanberoughgrindingandgrindingmethodofhairproductsandfinegrindingoncecompleteddirectlyfrom.

Twoheadofthegrinderissymmetricalinlayout,itcanprocesstwowithparallelsurfaceofhighprecisionandlowsurfaceroughnessonatrip.Thefeedmechanism,andtheuseoffixeddistancesystem,feedcompensationanddressingbymotor,generallycanautomaticallyunload,carryoutautomatic,moreconvenient,intotheautomaticlineoflowcost,willslideguideimprovementfortherollingguide,servomotorandimprovingthemachinefromtheprecisionofthescrewnut,efficiencythedegreeofautomationisimprovedgreatly.

KeyWords:

grinder;rollingguide;screwnut

1绪论

1.1磨床的现状及其发展趋势

随着机械产品精度、可靠性和寿命的要求不断提高以及新型材料的应用增多，磨削加工技术正朝着超硬度磨料磨具、开发精密及超精密磨削（从微米、亚微米磨削向纳米磨削发展）和研制高精度、高刚度、多轴的自动化磨床等方向发展，如用于超精密磨削的树脂结合剂砂轮的金刚石磨粒平均半径可小至4μm、磨削精度高达0.025μm；使用电主轴单元可使砂轮线速度高达400m/s，但这样的线速度一般仅用于实验室，实际生产中常用的砂轮线速度为40~60m/s；从精度上看，定位精度＜2μm，重复定位精度≤±1μm的机床已越来越多；从主轴转速来看，8.2kw主轴达60000r/min，13kw达42000r/min，高速已不是小功率主轴的专有特征；从刚性上看，已出现可加工60HRC硬度材料的加工中心[12]。

北京第二机床厂引进日本丰田工机公司先进技术并与之合作生产的GA（P）62~63数控外圆/数控端面外圆磨床，砂轮架采用原装进口，砂轮线速度可达60m/s，砂轮架主轴采用高刚性动静压轴承提高旋转精度，采用日本丰田工机公司GC32－ECNC磨床专用数控系统可实现二轴（X和Z）到四轴（X、Z、U和W）控制[12]。

此外，对磨床的环保要求越来越高，绝大部分的机床产品都采用全封闭的罩壳，绝对没有切屑或切削液外溅的现象。

大量的工业清洗机和切削液处理机系统反映现代制造业对环保越来越高的要求。

1.2磨床的类型及用途

1.2.1磨床的类型

用磨料磨具（砂轮、砂带、油石和研磨料等）为工具进行切削加工的机床，统称为磨床（英文为Grindingmachine），它们是因精加工和硬表面的需要而发展起来的。

表面质量要求较高的各种平面的半精加工和精加工，常采用平面磨削方法。

平面磨削常用的机床是平面磨床，砂轮的工作表面可以是圆周表面，也可以是端面。

当采用砂轮周边磨削方式时，磨床主轴按卧式布局；当采用砂轮端面磨削方式时，磨床主轴按立式布局。

平面磨削时，工件可安装在作往复直线运动的矩形工作台上，也可安装在作圆周运动的圆形工作台上。

按主轴布局及工作台形状的组合，普通平面磨床可分为下列四类：

（1）卧轴矩台式平面磨床在这种机床中，工件由矩形电磁工作台吸住。

砂轮作旋转主运动n，工作台作纵向往复运动f1，砂轮架作间歇的竖直切入运动f3和横向进给运动f2。

卧轴矩台平面磨床的砂轮主轴通常是由内连式异步电动机直接带动的。

往往电机轴就是主轴，电动的定子就装在砂轮架的体壳内。

砂轮架可沿滑座的燕尾导轨作间歇的横向进给运动（手动或液动）。

滑座和砂轮架一起，沿立柱的导轨作间歇的竖直切入运动（手动）。

工作台沿床身的导轨作纵向往复运动。

（2）立轴矩台式平面磨床在这种机床上，砂轮作旋转主运动，矩形工作台作纵向往复运动，砂轮架作间歇的竖直切入运动。

（3）立轴圆台式平面磨床在这种机床上，砂轮作旋转主运动圆工作台旋转作圆周进给运动，砂轮架作间歇的竖直切入运动。

立轴圆台平面磨床砂轮架的主轴也是由内连式异步电动机直接驱动。

砂轮架可沿立柱的导轨，作间歇的竖直切入运动。

圆工作台旋转作圆周进给运动。

为了便于装卸工件，圆工作台还能沿床身导轨纵向移动。

由于砂轮直径大，所以常采用镶片砂轮。

这种砂轮使冷液容易冲入切削使砂轮不易堵塞。

这种机床生产率高，适用于成批生产。

（4）卧轴圆台式平面磨床在这种机床上，砂轮作旋转主运动n，圆工作台旋转作圆周进给运动，砂轮架作连续的径向进给运动和间歇的竖直切入运动。

此外，工作台的回转中心线可以调整至倾斜位置，以便磨削锥面[12]。

上述四种平面磨床中，用砂轮端面磨削的平面磨床与用轮缘磨削的平面磨床相比，由于端面磨削的砂轮直径往往比较大，能同时磨出工件的全宽，磨削面积较大，所以，生产率较高。

但是，端面磨削时，砂轮和工件表面是成弧形线或面接触，接触面积大，冷却困难，切屑也不易排除，所以，加工精度和表面粗糙度稍差。

圆台式平面磨床与矩台式平面磨床相比较，圆台式的生产率稍高些，这是由于圆台式是连续进给，而矩台式有换向时间损失。

但是，圆台式只适于磨削小零件和大直径的环形零件端面，不能磨削长零件。

而矩台式可方便地磨削各种常用零件，包括直径小于矩台宽度的环形零件。

目前，用得较多的是卧轴矩台式平面磨床和立轴圆台式平面磨床。

1.2.2磨床的特点及用途

磨床与其他机床相比，具有以下几个特点：

1、磨床的磨具（砂轮）相对于工件做高速旋转运动（一般砂轮圆周线速度在35米/秒左右，目前已向200米/秒以上发展）；

2、它能加工表面硬度很高的金属和非金属材料的工件；

3、它能使工件表面获得很高的精度和光洁度；

4、易于实现自动化和自动线，进行高效率生产；

5、磨床通常是电动机—油泵—发动部件，通过机械，电气，液压传动---传动部件带动工件和砂轮相对运动—工件部分组成。

磨床可以加工各种表面，如内、外圆柱面和圆锥面、平面、渐开线齿廓面、螺旋面以及各种成形表面。

磨床可进行荒加工、粗加工、精加工和超精加工，可以进行各种高硬、超硬材料的加工，还可以刃磨刀具和进行切断等，工艺范围十分广泛。

随着科学技术的发展，对机械零件的精度和表面质量要求越来越高，各种高硬度材料的应用日益增多。

精密铸造和精密锻造工艺的发展，使得有可能将毛坯直接磨成成品。

高速磨削和强力磨削，进一步提高了磨削效率。

因此，磨床的使用范围日益扩大。

它在金属切削机床所占的比重不断上升。

目前在工业发达的国家中，磨床在机床总数中的比例已达30%~40%。

实现精密磨削加工，则所用的磨床就应该满足以下几个基本要求：

1.高几何精度。

精密磨床应有高的几何精度，主要有砂轮主轴的回转精度和导轨的直线度以保证工件的几何形状精度。

主轴轴承可采用液体静压轴承、短三块瓦或长三块瓦油膜轴承，整体度油楔式动压轴承及动静压组合轴承等。

当前采用动压轴承和动静压轴承较多。

主轴的径向圆跳动一般应小于1um，轴向圆跳动应限制在2~3um以内。

2.低速进给运动的稳定性。

由于砂轮的修整导程要求10~15mm/min，因此工作台必须低速进给运动，要求无爬行和无冲击现象并能平稳工作。

3.减少振动。

精密磨削时如果产生振动，会对加工质量产生严重不良影响。

故对于精密磨床，在结构上应考虑减少振动。

4.减少热变形。

精密磨削中热变形引起的加工误差会达到总误差的50％，故机床和工艺系统的热变形已经成为实现精密磨削的主要障碍。

1.3数控磨床

1.3.1数控磨床的结构特点

数控磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。

大多数的磨床是使用高速旋转的砂轮进行磨削加工，少数的是使用油石、砂带等其他磨具和游离磨料进行加工，如珩磨机、超精加工机床、砂带磨床、研磨机和抛光机等。

数控磨床又有数控平面磨床、数控无心磨床、数控内外圆磨床、数控立式万能磨床、数控坐标磨床、数控成形磨床等等[2]。

（1）数控磨床砂轮主轴部件精度高、刚性好:

砂轮的线速度一般为30~60m/s，CBN砂轮可高达150~200m/s，最高主轴转速达15000r/min。

主轴单元是磨床的枢纽部件，对于高速高精度单元系统应具备刚性好、回转精度高、温升小、不乱性好、功耗低、寿命长、本钱适中的特性。

砂轮主轴单元的轴承常采用高精度动弹轴承、液体静压轴承、液体动压轴承、消息压轴承。

高速和超高速磨床越来越多采用电主轴单元部件。

（2）采用低速无爬行的高精密进给单元:

进给单元包括伺服驱动部件、动弹部件、位置监测单元等。

进给单元是保持砂轮正常工作的必要前提，是评价磨床机能的重要指标之一。

要求进给单元运转灵活、分辨率高、定位精度高、动态响应快，既要有较大的加速度，又要有足够大的驱动力。

进给单元常用的方案为交、直流伺服电念头与动弹丝杠组合的进给方案或直线伺服电念头直接驱动的方案。

两种方案的传动链很短，主要是为了减少机械传动误差。

两种方案都是依赖电念头来调速、换向。

（3）数控磨床具有高的静刚度、动刚度及热刚度:

砂轮架、头架、尾架、工作台、床身、立柱等是数控磨床的基础构件，其设计制造技术是保证磨床质量的根本。

（4）数控磨床需要有完善辅助单元:

辅助单元包括工件快速装夹装置、高效磨削液供应系统、安全防护装置、主轴及砂轮动平衡系统、切屑处理系统等。

1.3.2数控磨床的分类及特色

数控磨床的分类[2]：

1、高档型数控机床：

是指加工复杂形状的多轴控制或工序集中、自动化程度高、高度柔性的数控磨床。

2、普及型数控机床：

具有人机对话功能，应用较广，价格适中，通常称之为全功能数控机床。

3、经济型数控机床：

结构简单，精度中等，但价格便宜，仅能满足一般精度要求的加工，能加工形状较简单的直线、斜线、圆弧及带螺纹类的零件。

数控磨床的特色：

1、适合于复杂异形零件的加工。

2、实现计算机控制，排除人为误差。

3、通过计算机软件可以实现精度补偿和优化控制。

4、加工中心、车削中心、磨削中心、电加工中心等具有刀库和换刀功能，减少了装夹次数，提高了加工精度。

5、数控机床使机械加工设备增加了柔性化的特点。

柔性加工不仅适合于多品种、中小批量生产也适合于大批量生产，且能交替完成两种或更多种不同零件的加工，增加了自动变换工件的功能，可实现夜间无人看管的操作。

由几台数控机床（加工中心）组成的柔性制造系统（FMS）具有更高柔性的自动化制造系统，包括加工、装配和检验等环节。

2总设计方案

2.1双端面磨床概述

双端面磨床是用两个砂轮端面加工零件的两平面的机床，双端面磨床按磨头主轴位置可分为卧式和主轴两类。

卧轴式磨头使用平形砂轮的端面磨削，砂轮轴的结构刚性好。

因工件和砂轮的接触面积大，故单位时间的磨削大，切除金属的效率高。

按工件进给的运动可分为往复式，通过式和旋转式三类。

往复式适用于磨削较长较大的工件，但因工件有换面动作，所以运转速度不能提高。

旋转式圆盘送料看持续旋转，效率高。

通过式是直接从砂轮的，通过磨削间长，磨削时间加余力可大，大工件很适合[12]。

图2.1磨头装配图

2.2主要用途及特征

本双端面磨床在一次行程中能加工两个具有相当高精度及表面光洁度的平行端面是高效率的平面加工机床，上料，定位，定向，磨削卸料等机动和辅助时间都重合在一起。

一般一小时可加工出数以千计的工件。

因此此在汽车，拖拉机，轴承，手表等大量生产的工业部门中得到广泛使用。

本机床主要磨削直径为10～80mm，长度为10～60mm的滚针或滚柱的两端面。

本机床在布置上有对称的两个磨头（图2.1），拖板进给机构，并采用定程系统，进给补偿和修整均采用机动，一般能自动卸料，实行全自动，较方便，纳入自动线成本较低，因此该机床从精度，效率自动化程度来看是一种有前途的具有生命力的机床。

2.3设计方案

2.3.1双端面磨床的动作要求

1.砂轮启动，分别两个启动按钮，一个停止按钮，速度由变频控制。

2.油泵启动停止。

3.砂轮修正正向，双向油泵实现，上位，下位也可调，也可停在中间位，共三个位置及开关。

4.罩盖抬起双向油缸的实现，罩壳由上位，下位，单向油缸，锁紧，松紧。

（锁紧由弹簧实现）

5.砂轮修正，在没有压力油时能自动停在高位。

6.砂轮电机15kw×2只苏频变速范围400~1200r/min；砂轮外径线速度≤35m/s，多楔带1:

1.5变速。

电机须平衡，调速按钮安置在面板上，电机电流指示。

7.送料盘由Z2-12、1500rpm、220v、0.6kw电机带动。

700~800料盘工件分布中心为600，转速为0.5～4转。

两队蜗杆，蜗杆传动减速，最后一对用1:

1齿轮传动，（便于更换）在贯通时，料盘工件中心为400.最后小于1：

1布轮改为1:

1半皮带传动，由压紧轮保持皮带拉力，贯通送料有行程开关保险，可停电机。

8.上料机构，料盘上料由气缸把工件顶入料盘，下料由弹簧成气缸顶出。

贯通时上料时，由料盘该为拨盘，当前后出现堵塞时，拨盘打滑，零件顶出，压动开关停电机，使动半皮带，拖动过大压力就打滑。

2.3.2主要技术参数

1.砂轮尺寸600×63×20mm

2.砂轮转速950r/min

3.磨头进给刻度值0.002mm

4.两端头移动最大行程160mm

5.金刚钻摆件线速度8～20工件行程/分

6.送料盘转速0.5～4r/min

7.齿轮12/分

8.油路调整压力1.0～1.4Mpa

9.磨头电动机15kw，1500r/min

10.送料电动机0.55kw

11.液压泵电动机4kw

12.冷却泵电动机1.1kw

13.磨削工件尺寸长度10～60mm直径10～80mm

14.磨头自动进给量0.002～0.01mm

15.磨头修正进给量0.001～0.01mm

16.机床外形尺寸3400×1910×1720mm

17.机床重量6000kg

2.3.4机床传动系统

啮合传动：

有比较准确的传动比，比如齿轮和齿轮、链条和链轮[15]。

挠性传动：

比如说带传动。

链传动：

 例如自行车的链条，由链轮和链条组成。

蜗杆传动：

 用在减速器当中，蜗杆传动是做减速运动的，蜗杆作为原动件涡轮为从动件，传递交错轴运动。

（1）带传动 

中心距变化范围大，可用于较远距离的传动，传动平稳，噪音小，能缓冲吸振，有过载保护作用，结构简单，成本低，安装要求不高。

中心距变化范围大，可用于较远距离的传动，传动平稳，噪音小，能缓冲吸振，有过载保护作用，结构简单，成本低，安装要求不高。

（2）链传动 

中心距变化范围大，可用于较远距离的传动，在高温、油、酸等恶劣条件下能可靠工作，轴和轴承上的作用力小，虽然平均速比恒定，但运转时瞬时速度不均匀，有冲击、振动和噪音，寿命较低（一般为5000h～15000h） 

（3）齿轮传动 

外廓尺寸小，效率高，传动比恒定，圆周速度及功率范围广，应用最广 制造和安装精度要求较高，不能缓冲，无过载保护作用，有噪音。

（4）蜗杆传动 

结构紧凑，外廓尺寸小，传动比大，传动比恒定，传动平稳，无噪音，可做成自锁机构 效率低，传递功率不宜过大，中高速需用价贵的青铜，制造精度要求高，刀具费用高。

本机床由左，右磨头，左，右拖板，左，右进给，机构，床身，砂轮修整

面，送料减速箱，上，下料机构等主要部件组成。

磨头主轴由安装在壳体上上的电动机，经皮带直接传动，磨头固定在拖板上，它的进退由油缸带动拖板间接获得。

送料盘主轴由安装在送料减速箱上的直流电动机进行无极变速，变速范围为0.3～5转/分，再通过带及两对蜗轮，蜗杆减速而获得的。

进给是进给机构手轮直接带动，蜗杆，蜗轮再通过花键传动齿轮带动螺母旋转，丝杆紧固在上滑板上，螺母转动后，上滑板即能左右移动。

补偿机构是在磨架后退到底时，丝杆顶在补偿机构的钢球上，补偿机构手轮带动，蜗杆，蜗轮转动，蜗轮与螺母一体，带动补偿丝杆，左右移动使磨架左右移动，实现砂轮的补偿。

砂轮修正是由液压油缸运动活塞上的齿条带动齿轮转动齿轮与修正边的转动放大45°。

金刚石的位置可以用小于轮带动差动丝杆来实现调正。

罩壳开和由油缸带动，为确保开时不自动合下，用弹簧锁紧扣锁牢，罩壳能自动合下。

2.3.5操作面板压钮

1.油泵：

启动，总停

2.砂轮：

左启动，右启动，停止，速度由变频器控制

3.送料机构：

启动，停止

4.罩壳：

指起，合上

5.修正器：

向上，向下，复位，修正（一个往复）

6.磨架：

左向前，左向后；右向前，右向后；左进给补偿，右进给补偿7.水泵：

启动，停止（包括磁性分离器）磁性分离器适时30″～180″停8.选择开关：

工作，调正，修正一个—2件，选择开关

2.3.6联锁

1.砂轮工作不能修正，开罩壳不能快进。

2.罩壳打开时，砂轮不能启动。

3.磨架前位时，修整器不能倒下。

4.选择开关在工作时，磨架不能向前，向后。

5.选择开关在修正时，按后退，前进，两磨架同时进退到底，按左右前进，左右向后为分别进退。

6.油泵不开动，所有按钮，动作均不能实现。

7.工作选择开关，调正位时，所有动作只能作单动作，此时修正选择开关起作用。

8.修正选择开关在修正调整时，修正器按向下，向上时可单动作松开即停，任何位置均可停止再按再动，按修正器不起作用，砂轮不能转动，罩壳可打开，工作选择开关可处在“调正”或“修正位”。

9.磨头电源为“变频器”时，磨头“启动”“停止”不起作用，由变频器上按钮起作用。

10.在修正进行中，工作选择开关，由修正改变为其他位置，工作、调正时，必须修正结束后，其他按钮才起作用（即修正器不抬起、不改变工作状态），但总停可以。

11.