磨床旋转工作台说明书

长春大学光华学院 毕业设计（论文）专用纸

摘 要

磨床是金属切削机床中的一个大类，以精度高.品种多著称，是能源.交通.冶金.航天.军工等行业精密加工必备的设备之一。磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。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和研制高精度、高刚性、多轴的自动化磨床等方向发展。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，绝对没有切削液或切屑外溅的现象。我要设计的是磨床旋转工作台，其实也就是在设计摆线磨床。该磨床具有加工效率高、工件质量好、设备成本大大降低的特点，而且结构简单、易于进行自动化控制。

关键词: 磨床 金属切削 旋转工作台

第 1 页 共 2 页

长春大学光华学院 毕业设计（论文）专用纸

Abstract

The grinder is that greatly, one in metal cutting machine tool is similar to , uses accuracy height. How celebrated the breed is , is the sources of energy.Traffic. Metallurgy. Aerospace. War industry waits for one of the equipment that industry precision work must prepare for. The grinder is to make use of agrinding apparatus to carry out the machine tool that the grinding processes on workpiece outside. Require that ceaseless rise and the new materials application increase by , the grinding processing technology develops the precise and super-precise grinding and develops high-accuracy , height stiffness to surpassing the hardness abrasive grinding apparatus , with the fact that mechanical product accuracy , reliability compose inreply life-span's, polyaxis automation grinder wait direction development. The grinder environmental protection request is besides , face to face more and more high , the most machine tools product all adopt entire enclosed cover shell, phenomenon not cutting liquid absolutely or splashing onto outside cuttings. That I want to design that is a grinder revolution working table , is just in the line grinder designing pendulum in fact. And be a grinder's turn to have the characteristic that the height processing efficiency , workpiece mass regards , equipment cost reduce greatly, the structure simplicity , the automation being in progress easily control.

Keywords: Grinder Metal-cutting Revolution working table

第 2 页 共 2 页

长春大学光华学院 毕业设计（论文）专用纸

目 录

第一章 绪论............................................................................................... 1 1.1本课题研究意义........................................................................................................... 1 1.2课题调研情况总结....................................................................................................... 1 1.2.1德国磨床的发展近况................................................................................................ 2 1.2.2日本磨床的发展近况................................................................................................ 3 1.2.3国内磨床的发展近况................................................................................................ 4 1.2.4 国内磨床的发展现状............................................................................................... 5 1.3摆线磨床在设计上所亟需解决的问题和改进方法................................................... 7 1.4磨床旋转工作台的结构分析及运动学特征............................................................... 9 第二章 原理及方案设计 ............................................................................ 11 2.1磨床旋转工作台的工作原理..................................................................................... 11 2.2磨床旋转工作台的结构方案设计............................................................................. 11 2.2.1已有的结构方案...................................................................................................... 11 2.2.2改进的结构方案...................................................................................................... 12 2.2.3改进方案的特征...................................................................................................... 15 第三章 结构设计 ...................................................................................... 16 3.1选择电动机................................................................................................................. 16 3.1.1 选择电动机的类型................................................................................................. 16 3.1.2 选择电动机容量..................................................................................................... 16 3.1.3确定电动机转速...................................................................................................... 16 3.2 计算传动比................................................................................................................ 16 3.3计算传动装置的运动和动力参数............................................................................. 16 3.3.1蜗杆蜗轮的转速...................................................................................................... 17 3.3.2蜗轮蜗杆的功率...................................................................................................... 17 3.4传动零件的设计计算................................................................................................. 17 3.4.1蜗杆蜗轮的设计计算.............................................................................................. 17 3.4.2求蜗轮圆周数度并校核效率.................................................................................. 18 3.5蜗轮蜗杆的校核......................................................................................................... 18 3.5.1校核蜗轮的齿面接触强度...................................................................................... 18 3.5.2校核蜗轮齿根弯曲强度.......................................................................................... 18 结 论 ................................................................................................. 20 致 谢 ................................................................................................. 21

第 I 页 共 2 页

长春大学光华学院 毕业设计（论文）专用纸

参考文献 ................................................................................................. 22

第 II 页 共 2 页

长春大学光华学院 毕业设计（论文）专用纸

第一章 绪论

1.1本课题研究意义

磨床是金属切削机床中的一个大类，以精度高.品种多著称，是能源.交通.冶金.航天.军工等行业精密加工必备的设备之一。磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。大多数磨床是利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.砂带磨床等。随着高精度.高硬度机械零件数量的增加，以及精密铸造和精密锻造的发展，磨床的性能.品种和产量都在不断的提高和增长。当今，磨削技术的发展趋势是向着采用超高磨具，发展高速、高效高精度磨削新工艺。我要设计的是磨床旋转工作台，其实也就是在设计摆线磨床。它是一种加工摆线针轮行星减速器种的主要零件——白线论的加工磨床，起组成包括有工作台、工作台回转机构、磨头和磨头横向切入机构，主技术特点是其中的磨头为砂带磨头，由砂带电机带动运转。这种设计的目的在于提供一种能够大幅度提高摆线轮加工效率的新型摆线轮磨床。该磨床具有加工效率高、工件质量好、设备成本大大降低的特点，而且结构简单、易于进行自动化控制。

1.2课题调研情况总结

随着高精度.高硬度机械零件数量的增加，以及精密铸造和精密锻造的发展，磨床的性能.品种和产量都在不断的提高和增长。

为适应市场多变形势的需求，磨床行业今年来加强了产品结构调整，使老产品不断更新，并开发了一批适销对路的高效.精密.数控磨床及各类专用磨床新产品，使中国磨床市场迅速活跃起来，表现在磨床的产量、销售量都在迅速增长。同时数控磨床的显著增长优化了磨床的产品结构。及数控立式复合磨床为例，复合磨床的加工对象是大型的圆工件，这类工件的加工长期以来是采用立式磨床。立式磨床是以立式车床为基础设计制造的，其布局形式和总体结构都与立式车床相似。机床一般具有较高的刚性和抗性，加工精度高于立式车床。生产厂家也多为重型机床制造厂商。

今年来，随着用户需求的增加，工件的规格扩展到中小尺寸，立式磨床生产也随之扩展到一些著名的磨床专业厂，产品的技术含量也较大的提升。在机床的结构、总体布局、控制技术以及先进的配置方面都有很大的发展，逐步形成了较完整的数控复式磨床系列产品。同时，复合磨床配置了自动砂轮交换系统、自动测量等。逐步演变为磨削加工中心，有些厂家还与其他的金属加工手段如铣削、铰削等想结合，形成效率更高、加工范围更广、加工集成度更高的加工中心。

第 1 页 共 22 页

长春大学光华学院 毕业设计（论文）专用纸

1.2.1德国磨床的发展近况

前几年德国ELB 公司生产的BRILLIANT 系列二坐标CNC 成型磨床，其垂直和横向为数控轴，纵向为液压控制，砂轮修整采用安装在工作台上的金刚石滚轮，适用范围较广；SUPER-BRILLIANT 系列是三坐标 CNC 平面和成型磨床，床身用天然花岗岩制成，几何精度极高，导轨用直线滚动导轨，机械驱动无反冲，从而保证工件有较好的表面光洁度；BRILLIANT-FUTURE 为以上二个系列的改进产品，床身用人造花岗岩制作，纵向用静压导轨，齿形带传动，垂直和横向导轨为预加荷直线滚动导轨，滚珠丝杠传动，三轴CNC 控制AC 伺服电机，0.5μ m 的测量分辨率。同时ELB 公司开发了具有当代最新技术的磨床产品，即以机电一体化和计算机技术为基础的 CAM-MASTER 系列柔性磨加工单元，

CAD-MASTER 系列和COMPACT-MASTER 系列磨削加工中心，控制轴最多可达到 24 轴，另外由于全面推行模块化设计，使专用磨床制造周期缩短，ELB 公司还开发了多种高效专用磨床，如 SFVG100/2 专用磨床，具有可倾斜磨头，连续修整，缓进给，斜切入磨削功能，用十一根CNC 控制轴，如同一台磨加工中心。

图1-1 德国ELB平面磨床

西门子公司的 SINUMERIK 840D 系统，该系统具有二十多根伺服轴，坐标连续行程控制，手动数据输入或通过外部计算机输入，远程诊断，可随砂轮直径减小而变化行程，砂轮修整量自动补偿，滚珠丝杠间隙误差补偿等。

第 2 页 共 22 页

长春大学光华学院 毕业设计（论文）专用纸

图1-2 SINUMERIK 840D 系统操作面板

图1-3 西门子840D控制柜

西门子3G 系统是专为磨削加工而开发的，装有用来人机对话的操作提示装置，在轴线倾斜时，也可进行直线和圆弧插补，在磨削中经常出现的运行循环，如主轴摆动，用外部信号中断执行程序，砂轮切入，砂轮修整等专用准备功能，编制固定循环程序。其不仅能使用外部测量装置（开关信号），还能当连接上一个合适的测量头时能直接去控制装置与最终尺寸进行比较。

1.2.2日本磨床的发展近况

日本FANUC 公司开发了OG 高速高性能数控系统，其中O-GSG 适用于平面磨床，可根据磨削零件不同形状，有四种不同的磨削方法，具有砂轮轴角度倾斜控制功能，荒磨、粗磨、精磨、无火花磨削一整套磨削循环，砂轮滚压修整后位置补偿功能，修整器相对于被修整轮法线方向控制功能，修整滚轮外缘圆弧半径补偿功能，砂轮形状图形显示功能及磨削参数显示等，系统最小设定单位0.1μ m，属\紧凑\型数控系统，价格较低。

FANUC系统是日本富士康公司的产品，通常其中文译名为发那科。FANUC系统进入中国市场有非常悠久的历史，有多种型号的产品在使用，使用较为广泛的产品有FANUC0、FANUC16、FANUC18、FANUC21等。在这些型号中，使用最为广泛的是FANUC0系列。

第 3 页 共 22 页

长春大学光华学院 毕业设计（论文）专用纸

图1-4 FANUC0系统综合连接图1 图1-5 FANUC0系统综合连图2

系统在设计中大量采用模块化结构。这种结构易于拆装、各个控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于维修、更换。FANUC系统设计了比较健全的自我保护电路。

PMC信号和PMC功能指令极为丰富，便于工具机厂厂商编制PMC控制程序，而且增加了编程的灵活性。系统提供串行RS232C接口，以太网接口，能够完成PC和机床之间的数据传输。

FANUC系统性能稳定，操作界面友好，系统各系列总体结构非常的类似，具有基本统一的操作界面。FANUC系统可以再较为宽泛的环境中使用，对于电压、温度等外界条件的要求不是特别高，因此适应性很强。

鉴于前述的特点，FANUC系统拥有广泛的客户。使用该系统的操作员队伍十分庞大，因此有必要了解该系统的一些软、硬件上的特点。

1.2.3国内磨床的发展近况

美国 ALLEY-BRANDLY 公司生产的 8400CNC、8600CNC 数控系列，适用于车床、铣床和磨床，其8400CNC 最多可控制6 根伺服轴，任2 轴可进行圆弧插补，任3 轴可进行螺旋线插补，6 轴直线插补。8600CNC 系列最多能控制17 个坐标，包括8 个参与插补轴，8 个位控制轴及 1 个主轴，具有图形显示，扩展分支程序，显示加工时间，高速程序校验，刀具寿命监测等功能。

美国Capco? Machinery Systems, Inc. 成立于1940年，是世界一流的轧辊磨床专业制造商。其产品已被广泛应用于钢铁业、铝业、铜业、不锈钢、造纸以及其他轧机轧辊相关行业的领袖企业。Alcoa, Norandal, Thyssen krupp, Ugine, Bethlehem, Olin Brass, Tang Eng, Waterbury Farrel等等世界著名企业均把Capco? 作为保障其产品质量的高品质轧辊磨床的首选或唯一选择。

Capco?轧辊磨床优势非常明显，刚性好、精度高、寿命长、操作维护简单、重载、高效、使用成本低，被用户誉为“目前世界上性价比最好的轧辊磨床”。 Capco?公司集60年的轧辊磨床制造经验，不断创新，应客户要求，针对其他厂家轧辊磨床存在的缺陷，利用最新科技进步成果，采用了“直接进给”，全数字绝对式交流伺服电机，真正的计算机控制等最先进的设计制造技术，优秀的设计理念和最新科技的完美结合, 让Capco?成为精密轧辊磨削行业最佳解决方案的专业供应商。

第 4 页 共 22 页

长春大学光华学院 毕业设计（论文）专用纸

图1-6 SuperGrinderTM5-10吨级冷轧轧机工作辊磨床

图1-7 SuperGrinderTM100吨以上轧板轧机轧辊磨床

此外，世界上许多国家还合共同开发新型机床。例如：英国JONES&SHIPMAN 公司与美国A-B 公司开发了A-B8600 数控系统用于FORMAT5 型数控平磨，由CNC 控制液压阀，驱动纵向可调速运动，横向与磨头进给用滚珠丝杠副，直流伺服电机驱动，间断式砂轮修整，CRT 图形模拟显示。同时还可以配用其他型号的数控系统，以满足不同用户的要求。

1.2.4 国内磨床的发展现状

我国从 80 年代开始生产数控平面磨床，各开发厂家分别走过了自行研制，与大学及科研单位合作开发至直接引进成熟数控系统的发展道路。例如：杭州机床厂是一家具有五十年历史，专业生产平面磨床的制造厂，它从 80 年代中期开始生产数控平磨，先后开发生产了MGK7132 卧轴矩台高精度平磨，MK7130 系列普通数控平磨，MLK7140 数控缓进给成型磨，MGK7120、MK7163、MK7150 卧轴矩台数控平磨， MKY7760 立轴数控双端面磨，MKY7660、MKY7650/101 卧轴数控双端面磨，以及 HZ-K1610，HZ-K2010，HZ-050 CNC，HZ-KD2010、HZ-K3015、HZ-K3020、HZ-K4020 等专用数控龙门式平面与导轨磨床。数控系统的开发应用，有与大专院校及科研单位合作研制的单板机系统，也有自行开发的以单片机为主机的简易控制系统，及采用数控主机厂生产的成熟数控系统等。 其生产的 MGK7120 高精度平磨，采用了日本 FANUC 公司的 POWER MAT

第 5 页 共 22 页

长春大学光华学院 毕业设计（论文）专用纸

E-D 双轴数控系统，控制磨头进给，最小进给量0.1μ m，具有自动完成磨削循环功能。

MKY7650/101 全自动数控双端面磨床是与意大利VIOTTO 公司技术合作产品，采用西门子 SIMATIC S5-115U 可编程控制器控制，CRT 显示，机床的左、右磨头由二轴直流伺服电机驱动，机床能进行手动调整和自动磨削循环选择。配有意大利马尔波斯E9 型测量系统，二个测量头，一个测量砂轮，将砂轮磨损量反馈给控制系统，进行砂轮补偿；另一个测量头测量磨削后的工件，并将测量结果输入控制系统，由伺服电机进行补偿进给；左、右磨头用 VIOTTO 光栅作位置测量控制，实现了整机从工件上料到磨削完毕的全闭环和全自动加工。

HZ-050CNC 数控直线滚动导轨专用磨床，是为上海市科技结合生产重点工业项目第三次科技攻关项目而开发的专用磨床。既具有平面磨削功能又有成型磨削功能，它采用了美国A-B 公司生产的8400MP 数控系统，机床有7 根数控轴，X、Y、Z 三根磨头进给轴和U、V、W 三根砂轮修整轴由系统直接控制，另一轴Q 为卧式砂轮横向进给（磨削平面用）通过SLC 可编程控制器加IMC 定位模块，由系统I/O 口输入 8400MP 主机，控制其位置，具有在磨削中连续修整砂轮或间隙式砂轮修整补偿进给等自动加工能力。

HZ-KD2010 六轴数控龙门式双磨头平面磨床，采用 FANUC-0MC 数控系统，用四根CNC 轴分别控制两个磨头的横向和垂直进给，用一根PMC 轴控制周边磨头的砂轮修整器金刚笔进给，另一根PMC 轴控制万能磨头的分度旋转。充分利用了系统性能，降低生产成本，提高了机床的性价比。

第 6 页 共 22 页

长春大学光华学院 毕业设计（论文）专用纸

图1-8杭州机床厂 M7120E/HZ 普通精度系列卧轴矩台平面磨床

图1-9 杭州机床厂 M7140H M7140H×16 M140H×20 普通精度系列卧轴矩台

平面磨床

我国在装备制造业上起步较晚，技术相对落后于发达国家，所以长期以来在一些机械制造上和基础设施建设上都被其他国家所垄断，比如德国长期垄断中国高铁专用数控磨床市场，作为自立自强的中国人，我们一定要打破这种被垄断的枷锁，努力研制属于我们自己的制造技术。在这个信息化的产业时代，我们也唯有这样才能参与国际竞争，屹立于世界民族之林。

1.3摆线磨床在设计上所亟需解决的问题和改进方法

一种摆线轮磨床，其结构组成包括工作台、工作台回转机构和磨头，其特征在于磨头为缠绕于主动轴（38）与销轴（36）上、由砂带电机（24）带动的砂带磨头，还包括有磨头横向切入机构、该机构是由安装有砂带磨头的溜板（25）、控制溜板微小进给量的蜗轮蜗杆微动机构、手动调整的齿条丝母机构和两机构的离合选择机构共同构成的，手动调整机构的齿条（20）与齿套（22）之间设有与齿条（20）啮合的离合丝母（30）和与离合丝母（30）一端活动嵌入联接的齿条套筒（26），该套筒（26）另一端处设有一与齿套（22）螺纹连接的、其上固定安装有离合选择手柄（32）的压盖（9）,微动机构的微动手轮（33）安装在蜗杆（15）上，溜板（25）与齿套（22）固定连接。

第 7 页 共 22 页

长春大学光华学院 毕业设计（论文）专用纸

图1-10 摆线轮磨床的总装结构原理图

目前有秦川机床厂国内独家生产的摆线轮磨床，已为比较定型结构，其工作原理是按摆线展成法通过磨削砂轮来加工工件上的齿形曲线的，这种磨床主要是由砂轮、砂轮座、砂轮座纵向及横向切入机构、工作台、工作台回转机构和砂轮修整器及其操作机构构成的。

砂轮是通过与加工坯件的点接触来磨制工件的，在磨削坯件过程中，砂轮不仅要有横向的磨制进给量，而且还要有纵向的综合切入量，因此现有磨床中采用的大量的齿轮系传动机构，整个设备结构极为复杂，操作步骤相当繁琐，在此基础上位保证所磨削工件的加工精度，需要有金刚石笔修整器及其操作机构对砂轮的形状不断修整，砂轮与金刚石都有较大的磨损消耗，设备成本高，这种现有磨床由于砂轮与被加工坯件为点磨削方式，工件每转动一周只能磨出一条线，为了磨出整个齿面，需操作机构带动砂轮不断向下进给，被加工工件需要转无数周才能完成，一般磨削每对工件需要2小时的时间，生产周期较长，生产率低；另外，采用这种磨削方式所加工出的摆线轮，其齿面粗糙度难以提高，一般为0.8微米，其表面光洁度和几何精度也较低。综上所述，现有的摆线轮磨床的种种弊端均表明了，采用砂轮的磨削方式是很不科学的，亟待改进。

为改进砂轮磨削所带来的弊病，我的主要设计构思时用砂带取代砂轮磨削方式，由砂带磨削方式的优点在于：

1，砂带的宽度大于被加工件的齿面宽度，它与工件线接触，为线成型加工方

第 8 页 共 22 页

长春大学光华学院 毕业设计（论文）专用纸

式，工件每转一周，整个齿面都会得到磨削，其生产效率远远大于砂轮的点成型方式，实践表明，每对工件的加工时间由原来的2小时缩短到40分钟。

2，由于采用了砂带的线接触磨削方式将原有的砂轮磨削所需要的纵向进给方式、横向切入方式以及砂轮座的综合进给方式大大简化成单一的横向进给方式，还无需砂轮修整机构，使设备构成大为简洁，整机成本至少降到原来的五分之一，使操作程序大大简化，方便了操作者，这都是助于提高产品质量和生产效率，而且设备结构的简化还为进一步实现本磨床自动化控制创造了条件。

3，用砂带加工出的工件几何精度和表面光洁度大大提高，其表面粗糙度仅为0.4微米，由于砂带的磨削为弹性磨削，而且又有较大的散热面积，在加工过程中不会使加工工件变形、烧伤或出现微观的龟裂现象，因而工件的表面精度和光洁度得以提高，提高了工件的加工质量，同时也克服了砂轮在磨制过程中突然破碎所造成的不安全隐患，保证了生产安全。

4，砂带的更换操作非常方便，只需2、3分钟即可完成，节省了现有的摆线轮磨床中砂轮更换所需的找平衡和金刚石笔修整的辅助时间。

5，砂带的使用可以使工件的加工成本进一步降低，虽然砂带的消耗数量略大于砂轮，但因每个砂带价格仅为砂轮价格的1/14，同时又易于更换，因此磨床的经济效益仍是非常显著的。综上所述，这样设计出的磨床具有生产效率高、加工工件质量好、结构简单、操作方便、自动化程度高的特点。

图1-11 砂带磨削方式原理图

1.4磨床旋转工作台的结构分析及运动学特征

旋转工作台由上台面（4）、中台面（10）和下台面（3）组成。上台面与中台面、下台面之间各有一组滚动导轨，两组导轨方向互相垂直的“十字导轨”见B-B剖视。

运动由蜗杆（12）和主轴（9）同时传至工作台。蜗杆（12）和主轴（9）同时传至工作台。蜗杆（12）传动与下台面（3）相固定的蜗轮（2），使下台面（3）作自转运动，经中台面及“十字导轨”传至上台面（4）；主轴（9）经偏心套（7）

第 9 页 共 22 页

长春大学光华学院 毕业设计（论文）专用纸

及双列向心球轴承，带动上台面（4）作公转运动。由于“十字导轨”的联系，蜗杆（12）和主轴（9）都能将运动传给上台面（4），而互不相干扰。

“十字导轨”内安放圆柱形滚动体（6），导轨间隙用螺钉（15）调节。下台面(3)由底座（1）上的平面圆导轨和带锥孔的滑动轴承支承。滑动轴承的间隙为0.005-0.01mm，靠配磨垫片（11）保证。在偏心套（7）的下端面上开有径向槽，与主轴（9）上端面的径向槽滑动配合。松开紧固螺钉（8），移动偏心套（7），便可调节上、下台面之间的偏心量，其大小为销（13）和（14）之间的距离。调好偏心量后，将螺钉（8）拧紧。

第 10 页 共 22 页

长春大学光华学院 毕业设计（论文）专用纸

第二章 原理及方案设计

2.1磨床旋转工作台的工作原理

旋转工作台由上台面、中台面、下台面构成。上台面与中台面，中台面与下台面之间各有一组滚动导轨，两组导轨方向互相垂直，实现X和Y方向的运动；下台面与蜗杆相连，运动由蜗杆和主轴同时传至工作台。 蜗杆传动与下台面相固定的蜗轮，使下台面作自转运动，经中台面及十字导轨传至上台面；主轴经偏心套及双列向心球轴承，带动上台面作公转运动。由于十字导轨的联系，蜗杆和主轴都能将运动传给上台面，而互不相干。十字导轨内安放圆柱形滚动体，导轨间隙用螺钉调节。下台面由底座上的平面圆导轨和带锥孔的滑动轴承支承。滑动轴承的间隙为0.005-0.01毫米，靠配磨垫片来保证。在偏心套的下端面上开有径向槽，与主轴上端面上的径向键滑动配合。松开紧固螺钉，移动偏心套，便可调节上、下台面之间的偏心量，其大小为销和销之间的距离。调好偏心量后，将螺钉紧固。

图2-1 摆线磨床结构原理图

2.2磨床旋转工作台的结构方案设计

2.2.1已有的结构方案

现在普遍应用的摆线轮磨床的工作原理是按摆线展成法通过磨削砂轮来加工工件上的齿形曲线的，这种磨床主要是由砂轮、砂轮座、砂轮座纵向及横向切入机构、工作台、工作台回转机构和砂轮修整器及其操作机构构成的，砂轮是通过

第 11 页 共 22 页

长春大学光华学院 毕业设计（论文）专用纸

与加工坯件的点接触来磨制工件的，在磨制坯件过程中，砂轮不仅要有横向的磨制进给量，而且还要有纵向的综合切入量，因此现有磨床中采用大量的齿轮系传动机构，整个设备结构结构极为复杂，操作步骤相当繁琐，在此基础上位保证所磨削工件的加工精度，需要有金刚石笔修整器及其操作机构对砂轮的形状不断修整，砂轮与金刚石都有较大的磨损消耗，设备成本高。这种现有磨床由于砂轮与被加工坯件为点磨削方式，工件每转动一周只能磨出一条线，为了磨出整个齿面，一般磨削每对工件需要两个小时的时间，生产周期较长，生产效率低；另外，采用这种磨削方式所加工出的摆线轮，其齿面粗糙度难以提高，一般为0.8微米，其表面光洁度和几何精度也较低。

2.2.2改进的结构方案

为了摆脱已有摆线轮磨床的种种弊端，我设计的摆线轮磨床其结构组成包括工作台、工作台回转机构、磨头，其特征在于磨头为缠绕于主动轴与销轴上、由砂带电机带动的砂带磨头、还包括有磨头横向切入机构，该机构是由安装有砂带磨头的溜板、控制溜板微小进给量的蜗轮蜗杆微动机构、手动调整机构的齿条一端作为微动机构中的蜗轮轴，另一端安装有手动手轮，齿条与齿套之间设有与齿条啮合的离合丝母和与离合丝母一端活动嵌入联接的齿条套筒，该套筒另一端设有一与齿套螺纹连接的、其上固定安装有离合选择手柄的压盖，微动机构的微动手轮安装在蜗杆上，溜板与齿套固定连接。

为使本设计的结构更加简单，针对砂带磨削应磨床组成结构作了大量的改进和自动化控制设计。其中之一就是对工作台回转机构的改进。该工作台由上、中、下台面和各相邻台面之间一组并相互垂直的十字滚动导轨共同构成工作台。该工作台回转机构组成为：工作台电机直接带动蜗轮蜗杆使与蜗轮同轴的下台面作单方向自转，同时通过交换齿轮系、锥齿轮副、主轴、可调偏心带动上台面作与下台面反方向的公转，则工作台自转与公转的合成运动轨迹为摆线轮齿廓。其二的改进是将磨头横向切入机构进行重新设计，它主要包括有安装有砂带磨头的溜板、控制溜板移动的蜗轮蜗杆微动机构和离合螺母的手动调整机构及其手动、微动的离合选择机构构成，手动调整机构的齿条20一端作为微动机构的蜗轮轴，另一端安装有手动调整手轮，齿条与齿套之间设有与齿条啮合的离合丝母和与离合丝母活动嵌入连接的齿条套筒，该套筒外端处设有一与齿套螺纹连接的、其上固定安装有选择手柄的压盖，微动机构的微动手轮安装在蜗杆上，溜板与齿套固定连接。该磨头横向切入机构的工作实现过程是：搬动选择手柄将压盖旋紧、使套筒、离合丝母被紧紧地固定在齿套内无法旋动，此时已为溜板微动调整状态，当转动机构的蜗杆上微动手柄时，经蜗轮传动齿条，带动溜板微量移动，实现微量进给。当反方向搬动手柄及其压盖，使齿套内的离合丝母与齿条套筒有一定松动，这时

第 12 页 共 22 页

长春大学光华学院 毕业设计（论文）专用纸

已为手动快速调整状态，转动调整手轮及齿条套筒，由其与丝母的活动嵌入联接带动丝母在齿条上同时旋转，实现溜板及磨头的位置调节。在此为实现磨削加工过程的自动化控制，本实施例中涉及了加工预置数自动控制机构，它是由电路控制部分和机构传感部分组成，其电路控制部分的主要控制部件为预置数计数器，本计数器中的逐一计数继电器及其触头、终值分断电路继电器及其触头分别与电磁阀F1、电磁阀F2、串联后，并联于电源两端，电磁阀F1控制油缸，并有一棘轮机构来推动蜗轮蜗杆微动机构，油缸的活塞推动棘爪驱动蜗杆上的棘轮作单齿单步转动，带动蜗轮蜗杆微动机构，推动溜板做微小定量的切入进给；油缸、活塞与齿套固定安装，电磁阀F2开动时，控制油缸带动溜板退刀移动；其机械传感部分为安装在工作台主轴上的偏心轮和该偏心轮一侧的行程开关组成，当由预置数预置一定工件的加工量并启动磨床后，传感部分向预置计数器输入每一已加工圈数，即计入每一径向加工量，启动逐一计数器继电器及其触头动作，通过电磁阀F1、油缸带动棘轮机构单步驱动蜗轮蜗杆微动机构，使溜板作单一进给量切入移动，例如其加工量为0.5mm时，则每一进给量为0.005mm，当每件旋转100周加工完毕时，由预置计数器中的终值分断电路继电器将电磁阀F2接入电路，启动油缸带动溜板作退刀移动。本磨床为自动化操作时，由选择手柄达到造反微动状态。

在溜板上设有一退位挡板和其退位终点设置的行程开关，行程开关的电路联接位置位于电机并联控制回路的主回路上，当由预置计数器完成预置加工量时，由终值分断继电器控制电磁阀及油缸带动溜板退程，当其挡板到达行程开关位置时，触动开关使其切断电机电路，使本磨床停止工作，以便进行工件测量和更换工件的工作。

第 13 页 共 22 页

长春大学光华学院 毕业设计（论文）专用纸

图2-2 磨头横向切入机构结构示意图

图2-3 溜板微动机构的结构示意图

第 14 页 共 22 页

长春大学光华学院 毕业设计（论文）专用纸

图2-4 图2-3 A-A的剖视图

2.2.3改进方案的特征

１.其特征在于工作台回转机构是由工作台电机直接带动蜗轮蜗杆，与蜗轮同轴的下工作台作单方向自转，同时同一蜗杆带动交换齿轮系、锥齿轮传动副、工作台主轴和可调偏心带动上台面作与下工作台反方向公转组成。

2.其特征在于设有加工预置数自动控制机构，它是由机械传感部分和电路控制部分组成的，并以预置计数器为中心控制部件。

3.其特征还在于溜板上设有一退位挡板和其退位终点设置的行程开关，行程开关的电路联接位置位于电机控制回路的主回路上。

第 15 页 共 22 页

长春大学光华学院 毕业设计（论文）专用纸

第三章 结构设计

3.1选择电动机

3.1.1选择电动机的类型

按工作要求和条件选取Y系列一般用途全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。

3.1.2选择电动机容量

电动机输出功率： Pd=Pw÷η a* kw 工作机所需的功率： Pw=FV÷1000*kw 所以 Pd=FV÷(1000η a)* kw 由电动机至工作机之间的总效率 η a = η1η 24η 3η 4η 5η 6

其中 η1 η2 η 3 η 4 η 5 η 6 分别为联轴器,轴承,窝杆,齿轮,链 5 和卷筒的传动效率.

查表可知 η1 =0.99(弹性链轴器) 2 =0.98(滚子轴承)η 3 =0.73 单头 窝杆) η 4 =0.90 铸造的开式齿轮传动) 5 =0.96(滚子链) η 6 =0.96(卷筒)

所以: η a = 0.99 x0.98 4 x0.73 x0.90 x0.96 x0.96 = 0.55 p= i = nm 1420 = = 28.9r / min

3.1.3确定电动机转速

卷筒轴的工作转速为

nw =60*1000V/πD = 49.1 r\\min

根据《机械设计基础》中查的蜗杆的传动比在一般的动力传动中; i=60~600,电动机的转速的范围因为

N=(20~80)*n=(20~80)x49.1=982~3928r/min

在这个范围内的电动机的同步转速有 1000r/min 和 1500r/min,2800r/min.三种传动比方案, 综合考虑电动机和传动装置的情况来确定 最后的转速,为降低电动机的重量和成本,可以选择同步转速 1500r/min.根据 同步转速查表 10-100 确定电动机的型号为 Y90L1-4。

3.2计算传动比

Ia=Nm/n=1400/2.21=528.30

由于为蜗杆传动、传动比都集中在蜗杆上，其他不分配传动比。

3.3计算传动装置的运动和动力参数

第 16 页 共 22 页

长春大学光华学院 毕业设计（论文）专用纸

3.3.1蜗杆蜗轮的转速

蜗杆转速和电动机的额定转速相同 蜗轮转速：n=1420/22.3=63.67r/min

3.3.2蜗轮蜗杆的功率

蜗杆的功率：p=3.57*0.8*0.99=3.534KW 蜗轮的功率：p=3.534*0.8*0.99=2.799kw

Td=9550*pm/nm=24.01N.M

T1=Td*i*η01=24.01*1.0.99=23.77N.m

T2=T1*i*η12=23.77*22.3*0.99*0.98=514.27N.m 参数 转速 功率 转矩 传动比 效率

3.4.1蜗杆蜗轮的设计计算

电动机 1420 3.57 24.01 22.3 0.99 蜗杆 1420 3.534 23.77 22.3 0.79 蜗轮 63.67 2.799 514.27 22.3 0.90 3.4传动零件的设计计算

一、选择材料

蜗杆选40Gr,表面淬火45-55HRC;蜗轮边缘选择ZCuSn10p1,金属模铸造。 二、确定许用应力

材料的许用接触[σH ] = 220N / mm 材料的许用弯曲应力[σF ] = 70 N / mm 应力循环次数Nt=223204800 接触强度寿命系数Zn=0.68 弯曲强度寿命系数Yn=0.55 三、按接触疲劳强度设计

第 17 页 共 22 页

长春大学光华学院 毕业设计（论文）专用纸

载荷系数K=1.2

传动比i=nm/nw=1420/63.7=22.3

初步估计蜗杆传动效率确定蜗杆的头数Z1=2 蜗轮齿数Z2=i*Zt=22.3*2=44.6≈45

确定模数及蜗杆直径d2=mz2=6.3*50=330mm

3.4.2求蜗轮圆周数度并校核效率

蜗轮分度圆导程角α= arctan Z1 m/d=arctan 2×6.3/63=11 度 18 分 35 秒 蜗轮的实际转速n=n1/i=1420/26.5=53.6r/min 蜗轮的圆周数度v=π × d × n /(60*1000)=0.937m/s 滑动速度Vs= π × d1 × n1 /（60*1000cosα）=4.78m/s 啮合效率η1 = tanα1/tan( α + ρ ) v=0.903

3.5蜗轮蜗杆的校核

3.5.1校核蜗轮的齿面接触强度

材料弹性系数Ze=155 使用系数Ka=1 动载系数Kv=1 载荷系数Kα=1

蜗轮实际转矩T2=9550*Pt*i*η/n=605.95N.m

许用接触应力σH=Ze*Ka*Kv*Kβ=125.62〈[σH]=139.13 合格

3.5.2校核蜗轮齿根弯曲强度

蜗轮综合齿形系数σF =666*609.95*1*1/63/334/6.3*4*0.906=11.12〈[σ F]=38.5 合格

第 18 页 共 22 页

长春大学光华学院 毕业设计（论文）专用纸

结 论

在毕业设计中，研究了磨床所涉及的理论知识和相关技术。主要完成了如下研究工作：查阅大量有关磨床资料、文献尤其是磨床的发展史和国内外的发展研究状况。综合分析了磨床旋转工作台的结构和设计方法，深刻理解所研究的旋转工作台的工作原理和结构特征，并进行运动学分析。

磨床旋转工作台的设计主要特点：提供一种能够大幅度提高磨床加工效率的新型摆线轮磨床；这种设计结构简单、易于操作、自动化程度高而且加工出的工件质量好，使设备成本也大大降低。

虽然经历两个月的辛苦努力，由于自己基础薄弱，设计起来很困难，刚拿到题目的时候找资料是第一大难关，那时脑子里一片紊乱，无从下手，记得当时在图书馆呆了几个下午，挑了好多的书，但总是无法把那些片段串联成一个方案，后来通过老师和同学们的帮忙，渐渐有了头绪，确定了方案，正式着手设计。设计时只有拿着书本慢慢学，慢慢看。经过了两个月的探索和钻研，把原本书本上不清楚的东西都学会了，在这期间走过弯路，也曾不知所措过，但在指导教师刘悦教授的细心讲解以及自己孜孜不倦的努力下，终于完成了设计。自己从中也获得了无比的成就感和满足感。

第 20 页 共 22 页

长春大学光华学院 毕业设计（论文）专用纸

致 谢

通过这次设计感触最深得是，知识的用途是很广的，与实际的联系是很密切的。设计过程中不可避免会出现很多实际问题，这就要发挥你的独立处理问题和协调问题的能力，可能这会是参加工作一定会遇到的，对于知识掌握的扎实性和应用的灵活性要求都要高中虽是很累，但再画图计算中我过得很充实。 由于专业水平有限，设计中肯定会有不足和不合理的地方，希望老师给予指正，再次表示感谢 ！

第 21 页 共 22 页

长春大学光华学院 毕业设计（论文）专用纸

参考文献

[1] 杨明伦，李玉盛．磨床工作台液压传动设计[J] ．机械设计与制造．1996（04） [2] 黄子行．磨床工作台的改进[J] ．机械工人冷加工．2002，(03)

[3] 金并，陈碧华．磨床工作台实现纵向微进给的改装[J] ．机械制造．1987，(10) [4] 陈友侃．大型平面磨床液压系统的几点改进[J] ．精密制造与自动化．1994，(02) [5] 陈友侃．M7150A大型平面磨床液压系统解决存在问题的探讨[J] ．磨床与磨削．1999，（02）

[6] 曹玉君．内圆磨床液压系统的改装[J] ．制造技术与机床．1986，（11） [7] 陈永法．磨床工作台导轨润滑的改进[J] ．机械制造．1983，（12） [8] 邱勇．工作台导轨静压改造[J] ．重型机械科技．2005（01） [9] 党铮. ．工作台导轨卸荷装置[J] ．制造技术与机床．1980 （08） [10] 邱国庆． 液压技术与应用．北京：人民邮电出版社．2006

[11] 费罗洛夫 K B．机械原理[M] ．刘作毅，等，译，北京：高等教育出版社1997 [12] 诺顿 RL．机械设计-机器和机构综合分析[M] ．陈立周，等，译．北京：机械工业出版社．2003.

[13] 弗尔梅 J．机构学教程[M] ．陈兆雄，译．北京：高等教育出版社．1990

第 22 页 共 22 页

长春大学光华学院 毕业设计（论文）专用纸

第 22 页 共 22 页

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/2otp.html