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湖 南 科 技 大 學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題 目 立柱移動(dòng)式MK7125型精密數(shù)控
平面磨床砂輪架和垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)及砂輪修整器設(shè)計(jì)
作 者 周 武
學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 學(xué) 院
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué) 號(hào) 1103010305
指導(dǎo)老師 鄧 朝 暉
二〇一五年 5月 20日
湖 南 科 技 大 學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
機(jī)電工程 院 機(jī)設(shè) 系（教研室）
系（教研室）主任: （簽名） 年 月 日
學(xué)生姓名: 周武 學(xué)號(hào): 1103010305 專業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
1 設(shè)計(jì)（論文）題目及專題： 立柱移動(dòng)式MK7125型精密數(shù)控平面磨床砂輪架及其垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)和砂輪修整器設(shè)計(jì)
2 學(xué)生設(shè)計(jì)（論文）時(shí)間：自 2015 年 03 月 09 日開始至 2015 年 05 月 28 日止
3 設(shè)計(jì)（論文）所用資源和參考資料：
《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》
《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》
《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》等
4 設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)完成的主要內(nèi)容：
1、磨床總體布局設(shè)計(jì)；
2、砂輪架設(shè)計(jì)計(jì)算，繪制砂輪架機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖；
3、垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，伺服電機(jī)和滾珠絲杠副設(shè)計(jì)計(jì)算，繪制垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)裝配圖；
4、砂輪修整器設(shè)計(jì)，繪制砂輪修整器機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖；
5、磨床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)和選用；
6、翻譯指定的英文專業(yè)文獻(xiàn)；
7、撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。
8 提交設(shè)計(jì)（論文）形式（設(shè)計(jì)說明與圖紙或論文等）及要求：
圖紙總工作量折合A0圖紙不少于3張，畢業(yè)設(shè)計(jì)論文字?jǐn)?shù)不少于1.5萬字，參考文獻(xiàn)至少15篇
發(fā)題時(shí)間： 2015 年 02 月 25 日
指導(dǎo)教師： （簽名）
學(xué) 生： （簽名）
湖 南 科 技 大 學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)人評(píng)語
[主要對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的工作態(tài)度，研究?jī)?nèi)容與方法，工作量，文獻(xiàn)應(yīng)用，創(chuàng)新性，實(shí)用性，科學(xué)性，文本（圖紙）規(guī)范程度，存在的不足等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)]
指導(dǎo)人： （簽名）
年 月 日
指導(dǎo)人評(píng)定成績(jī)：
湖 南 科 技 大 學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱人評(píng)語
[主要對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的文本格式、圖紙規(guī)范程度，工作量，研究?jī)?nèi)容與方法，實(shí)用性與科學(xué)性，結(jié)論和存在的不足等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)]
評(píng)閱人： （簽名）
年 月 日
評(píng)閱人評(píng)定成績(jī)：
湖 南 科 技 大 學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯記錄
日期：
學(xué)生： 學(xué)號(hào)： 班級(jí)：
題目：
提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)下列材料：
1 設(shè)計(jì)（論文）說明書 共 頁
2 設(shè)計(jì)（論文）圖 紙 共 頁
3 指導(dǎo)人、評(píng)閱人評(píng)語 共 頁
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)評(píng)語：
[主要對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的研究思路，設(shè)計(jì)（論文）質(zhì)量，文本圖紙規(guī)范程度和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）的介紹，回答問題情況等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)]
答辯委員會(huì)主任： （簽名）
委員： （簽名）
（簽名）
（簽名）
（簽名）
答辯成績(jī)：
總評(píng)成績(jī)：
摘要
數(shù)控磨床是集機(jī)、電、儀和信息等多種技術(shù)于一體的典型機(jī)電一體化產(chǎn)品，是現(xiàn)代制造業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備。隨著數(shù)控磨床的發(fā)展，磨床逐漸在加工機(jī)床中占有了相當(dāng)大的比例。磨削技術(shù)也逐漸在制造業(yè)中占據(jù)了及其重要的位置。
本文由緒論、磨床總體布局設(shè)計(jì)、磨床垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、立柱設(shè)計(jì)、硬件電路設(shè)計(jì)、總結(jié)和致謝幾個(gè)部分組成。數(shù)控平面磨床垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)的伺服電機(jī)和滾珠絲杠的計(jì)算。目的是設(shè)計(jì)一臺(tái)精密數(shù)控平面磨床，用砂輪周邊磨削平面，用于機(jī)械制造業(yè)及模具制造行業(yè)，能加工各種難加工材料。緒論部分闡述了磨床的背景和國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀。做了簡(jiǎn)單的總體設(shè)計(jì)，將立柱設(shè)計(jì)成了固定形式，把橫向機(jī)構(gòu)和砂輪架內(nèi)嵌于立柱之中，可在立柱上同時(shí)實(shí)現(xiàn)垂直和橫向運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，并簡(jiǎn)略的進(jìn)行了一下硬件電路控制的設(shè)計(jì)。最后，通過總結(jié)對(duì)設(shè)計(jì)做了一個(gè)回顧，并對(duì)高精密數(shù)控平面磨床做了展望。
關(guān)鍵詞：磨床，立柱，滾珠絲杠，垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)。
Abstract
CNC grinding machine is a mechanical, electrical, instrumentation and information technologies in one of the typical mechatronic products, is the key to modern manufacturing equipment.With the development of CNC grinder,the grinder gradually in machine tools take the possession of a large proportion,grinding technology in the manufacturing sector also gradually take the important possession of a large proportion.
The text is conposed of introduction, grinders overall layout design, grinding machines vertical mechanism design, column design, hardware design, summarize and acknowledgements.The purpose is to design a precision CNC surface grinder,and use the grinding wheel peripheral grinding plane,for mechanical manufacturing and mold manufacturing industry,and Can process a variety of difficult to machine materials.The Introduction section describes the grinder in the background and the current development of domestic and foreign.made a simple overall design,The column design into a fixed form，The horizontal agencies and wheel frame being embedded in the column，becoming a structure that can to achieve both vertical and horizontal movement in the column.do a Simple hardware circuit control design.Finally, made a review by summing up the design ,and Looking to do a high-precision CNC surface grinder.
Keywords:Grinder, column, ball screw, vertical feed mechanism
v
湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
目錄
第一章 緒 論 1
1.1 課題背景及目的 1
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.2.1 世界磨床發(fā)展 2
1.2.2 我國磨床行業(yè)現(xiàn)狀 4
1.3 課題研究方法 5
1.4 論文的構(gòu)成及研究?jī)?nèi)容 5
1.4.1 論文的構(gòu)成 5
1.4.2 設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容 6
1.5 設(shè)計(jì)的主要技術(shù)參數(shù) 6
第二章 數(shù)控平面磨床總體設(shè)計(jì) 7
2.1 磨床簡(jiǎn)介 7
2.2 磨床術(shù)規(guī)格 7
2.3 磨床總體傳動(dòng)設(shè)計(jì) 7
2.4 磨床總體布局設(shè)計(jì) 8
2.4.1總體布局設(shè)計(jì) 9
2.4.2結(jié)構(gòu)布局的設(shè)計(jì) 10
2.4.3其他一些設(shè)計(jì)的概述 10
第三章 砂輪架（磨頭）設(shè)計(jì) 11
3.1 砂輪架設(shè)計(jì)的基本要求 11
3.2砂輪架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 11
3.3 砂輪架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與校核 11
3.3.1 砂輪的選用 11
3.3.2 砂輪軸的設(shè)計(jì) 12
3.3.3主軸的剛度校核 14
3.3.4軸承的設(shè)計(jì) 17
3.3.5 主軸電機(jī)的選擇 18
3.3.6 聯(lián)軸器的選擇 18
第四章 垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 20
4.1 磨削力的計(jì)算 20
4.2 垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)布局設(shè)計(jì) 22
4.2.1 進(jìn)給系統(tǒng)應(yīng)滿足的要求 22
4.2.2 垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 22
4.3 垂直方向滾珠絲杠的設(shè)計(jì) 23
4.3.1 滾珠絲杠副介紹 23
4.3.2 滾珠絲杠副設(shè)計(jì)步驟 24
4.4垂直進(jìn)給驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)的選用與校核 31
4.4.1驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率計(jì)算 32
4.4.2驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩計(jì)算 32
4.4.3驅(qū)動(dòng)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 33
4.4.4電機(jī)的選擇 34
4.5 聯(lián)軸器選用 34
4.6滾珠絲杠副設(shè)計(jì)使用中應(yīng)注意的問題： 35
4.7直線導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)與選擇 37
4.7.1 導(dǎo)軌應(yīng)滿足的要求 37
4.7.2直線導(dǎo)軌的選擇 37
第五章 杯式砂輪修整器設(shè)計(jì) 38
5.1 砂輪修整的方法和原理 38
5.2 GC砂輪修整的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和修整原理 38
5.3 GC砂輪修整器切入式的俢銳效果 38
5.4主軸功率的計(jì)算 39
5.5傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 39
5.6砂輪電機(jī)的選擇 43
5.7 GC杯型修整器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 43
第六章 硬件電路的設(shè)計(jì) 45
6.1 數(shù)控系統(tǒng)的概述 45
6.2 流程圖 45
6.3 硬件電路設(shè)計(jì) 47
第七章 結(jié)論 49
參考文獻(xiàn) 50
致謝 51
vii
第一章 緒 論
1.1 課題背景及實(shí)際意義
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子計(jì)算機(jī)、原子能、宇航和國防等技術(shù)部門對(duì)零件的加工精度和表面質(zhì)量要求越來越高。特別是高檔汽車發(fā)展的需要和芯片產(chǎn)業(yè)的不斷膨脹和升級(jí)，其對(duì)加工精度和質(zhì)量不斷提出新要求，也不斷促進(jìn)了機(jī)械加工行業(yè)的發(fā)展。精密加工技術(shù)的研究及應(yīng)用水平已成為衡量一個(gè)國家的機(jī)械制造業(yè)乃至整個(gè)制造業(yè)水平的重要依據(jù)。各國，尤其是工業(yè)發(fā)達(dá)國家對(duì)精密加工技術(shù)極其重視，投入了大量的資金對(duì)其進(jìn)行研究，以保證其尖端技術(shù)產(chǎn)品處于國際領(lǐng)先地位，提高其產(chǎn)品在國際中的競(jìng)爭(zhēng)力。
此外，現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)之所以致力于提高零件加工精度，其主要原因還有：
1. 提高零件的加工精度，可使產(chǎn)品具有高性能和質(zhì)量，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性。英國Rolls-Royce公司的資料表明，將飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的加工精度從60um提高到12um，加工表面粗糙度從Ra0.5um減少到Ra0.2um，則發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮效率將由89％提高到94％。20世紀(jì)80年代初，前蘇聯(lián)從日本引進(jìn)了四臺(tái)精密數(shù)控銑床，用于加工螺旋槳曲面，使其潛艇的水下航行噪音大幅度下降，即使使用精密的聲納探測(cè)裝置也很難發(fā)現(xiàn)潛艇的行蹤，此事震驚了西方的國防部門。
2. 提高零件的加工精度可促進(jìn)產(chǎn)品的小型化。傳動(dòng)齒輪的齒形及齒距誤差影響了其傳遞扭矩的能力。若將該誤差從目前的3～6um降低至1um，則齒輪箱單位重量所能傳遞的扭矩將提高一倍，從而可使目前的齒輪箱尺寸大大縮小。IBM公司開發(fā)的磁盤，其記憶密度從1957年的300bit/cm提高到1982年的254萬bit/cm，提高了近一萬倍，這在很大程度上應(yīng)歸功于磁盤基片加工精度的提高和表面粗糙度的減小。
3. 提高零件的加工精度可增強(qiáng)零件的互換性，提高裝配率，促進(jìn)自動(dòng)化裝配應(yīng)用，推進(jìn)自動(dòng)化生產(chǎn)。自動(dòng)化裝配是提高裝配生產(chǎn)率和裝配質(zhì)量的重要手段。自動(dòng)化裝配的前提使零件必須完全互換，這就要求嚴(yán)格控制零件的加工公差，從而導(dǎo)致零件的加工精度要求極高，精密加工成為可能。
精密機(jī)床是實(shí)現(xiàn)精密加工的首要基礎(chǔ)條件，隨著加工精度要求的提高和精密加工技術(shù)的發(fā)展，機(jī)床的精度不斷提高，精密機(jī)床獲得了快速的發(fā)展。
二戰(zhàn)后，為了滿足國防工業(yè)和尖端技術(shù)發(fā)展的需要，美國首先發(fā)展了金剛石刀具精密切削技術(shù)，并為此發(fā)展了空氣軸承的高性能精密車床。50年來，美國在這方面投入了大量的財(cái)力、人力和物力，并研究開發(fā)了超精密切削機(jī)床。超精密機(jī)床是綜合性新技術(shù)的結(jié)晶，它綜合應(yīng)用多項(xiàng)近代新技術(shù)于精密機(jī)床，使精密機(jī)床產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。近年來，精密和超精密技術(shù)在民用產(chǎn)品中亦得到廣泛的應(yīng)用，如加工計(jì)算機(jī)磁盤，復(fù)印機(jī)的硒鼓，錄像機(jī)磁鼓，激光打印機(jī)的多棱鏡等。
我國精密和超精密機(jī)床的生產(chǎn)和研制起步比較晚，和國外的差距較大。由于涉及到許多保密技術(shù)，從國外引進(jìn)超精密機(jī)床受到限制，我們必須加大力度來研制性能更優(yōu)越的超精密機(jī)床，為國防工業(yè)、尖端技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造條件。
據(jù)歐洲機(jī)床展覽會(huì)（EMO）的調(diào)查表明：25%的企業(yè)認(rèn)為磨削是他們應(yīng)用的最主要的加工技術(shù)，車削只占23%，轉(zhuǎn)削占22%，其它的占8%；由此可見，在精密加工當(dāng)中，有許多零部件是通過精密磨削來達(dá)到其要求的，而精密磨削加工需要在相應(yīng)的精密磨床上進(jìn)行，因此精密磨床在精密加工中占有舉足輕重的作用。而磨床在企業(yè)中占機(jī)床的比例高達(dá)42%，車床占23%，銑床占22%，鉆床占14%。而在這一大批的磨床中仍有不少是低端產(chǎn)品，很難適應(yīng)機(jī)械行業(yè)快速發(fā)展的需求。尤其是在國內(nèi)，這種情況就是更加嚴(yán)重，并且大多數(shù)磨床并沒有實(shí)現(xiàn)數(shù)控化。加上我國汽車行業(yè)不斷升溫，芯片行業(yè)也開始成長(zhǎng)，此外，為了提高產(chǎn)品的性能，一些新材料也涌現(xiàn)出來，難加工的脆硬材料也開始增多，以及一些磨削研究的需要。這一系列的情況都要求我國研究適合國情的高精度磨床。
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
平面磨床相對(duì)于車床、銑床等采用數(shù)控系統(tǒng)較晚，因?yàn)樗鼘?duì)數(shù)控系統(tǒng)的特殊要求。近十幾年來，借助CNC技術(shù)，磨床上砂輪的連續(xù)修整，自動(dòng)補(bǔ)償，自動(dòng)交換砂輪，多工作臺(tái)，自動(dòng)傳送和裝夾工件等操作功能得以實(shí)現(xiàn)，數(shù)控技術(shù)在平面磨床上逐步普及。在近年漢諾威、東京、芝加哥、及國內(nèi)等大型機(jī)床展覽會(huì)上，CNC磨床在整個(gè)磨床展品中已占大多數(shù)，如德國BLOHM公司，ELB公司等著名磨床制造廠已經(jīng)放棄生產(chǎn)普通磨床，日本的岡本、日興等公司也成批生產(chǎn)全功能CNC平磨，在開發(fā)高檔數(shù)控平磨的同時(shí)，積極發(fā)展中、低檔數(shù)控平磨。
1.2.1 國外數(shù)控磨削的發(fā)展
數(shù)控平面磨床由于對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的特殊要求而相對(duì)于數(shù)控車床、銑床等的發(fā)展較晚。近十幾年來，借助CNC技術(shù)，磨床上砂輪的連續(xù)修整，自動(dòng)補(bǔ)償，自動(dòng)交換砂輪，多工作臺(tái)，自動(dòng)傳送和裝夾工件等操作功能得以實(shí)現(xiàn)，數(shù)控技術(shù)在平面磨床上逐步普及。
前幾年德國ELB公司生產(chǎn)的BRILLIANT系列二坐標(biāo)CNC成型磨床，其垂直和橫向?yàn)閿?shù)控軸，縱向?yàn)橐簤嚎刂?，砂輪修整采用安裝在工作臺(tái)上的金剛石滾輪，適用范圍較廣；同時(shí)ELB公司開發(fā)了具有當(dāng)代最新技術(shù)的磨床產(chǎn)品，即以機(jī)電一體化和計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的CAM-MASTER系列柔性磨加工單元，CAD-MASTER系列和COMPACT-MASTER系列磨削加工中心，控制軸最多可達(dá)到24軸. 英國JONES&SHIPMAN公司與美國A-B公司開發(fā)了A-B8600數(shù)控系統(tǒng)用于FORMAT5型數(shù)控平磨，由CNC控制液壓閥，驅(qū)動(dòng)縱向可調(diào)速運(yùn)動(dòng)，橫向與磨頭進(jìn)給用滾珠絲杠副，直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，間斷式砂輪修整，CRT圖形模擬顯示。美國ALLEY-BRANDLY公司生產(chǎn)的8400CNC、8600CNC數(shù)控系列，適用于車床、銑床和磨床，其8400CNC最多可控制6根伺服軸，任2軸可進(jìn)行圓弧插補(bǔ)，任3軸可進(jìn)行螺旋線插補(bǔ)，6軸直線插補(bǔ)。8600CNC系列最多能控制17個(gè)坐標(biāo)，包括8個(gè)參與插補(bǔ)軸，8個(gè)位控制軸及1個(gè)主軸，具有圖形顯示，擴(kuò)展分支程序，顯示加工時(shí)間，高速程序校驗(yàn)，刀具壽命監(jiān)測(cè)等功能. 日本FANUC公司開發(fā)了OG高速高性能數(shù)控系統(tǒng)，其中O-GSG適用于平面磨床，可根據(jù)磨削零件不同形狀，有四種不同的磨削方法，具有砂輪軸角度傾斜控制功能，荒磨、粗磨、精磨、無火花磨削一整套磨削循環(huán)，砂輪滾壓修整后位置補(bǔ)償功能，修整器相對(duì)于被修整輪法線方向控制功能，修整滾輪外緣圓弧半徑補(bǔ)償功能，砂輪形狀圖形顯示功能及磨削參數(shù)顯示等，系統(tǒng)最小設(shè)定單位0.1μm，屬“緊湊”型數(shù)控系統(tǒng)，價(jià)格較低。
在近年漢諾威、東京、芝加哥及國內(nèi)等大型機(jī)床展覽會(huì)上，CNC磨床在整個(gè)磨床展品中已占大多數(shù)，如德國BLOHM公司，ELB公司等著名磨床制造廠已經(jīng)放棄生產(chǎn)普通磨床，日本的岡本、日興等公司也成批生產(chǎn)全功能CNC平磨，在開發(fā)高檔數(shù)控平磨的同時(shí)，積極發(fā)展中、低檔數(shù)控平磨。不久前在美國芝加哥舉行的國際制造技術(shù)展覽會(huì)（IMTS）上有20多家平磨專業(yè)生產(chǎn)廠的60多臺(tái)平面磨床以平磨實(shí)物形式參展，包括了歐、美、日及我國的主要平磨制造廠。此次參展的平面磨床有著很大的特點(diǎn)，由此也可以得出今后平面磨床的發(fā)展趨勢(shì)。
主要特點(diǎn)有：
1. 從規(guī)格上看，以小型平磨為主，小規(guī)格機(jī)床的運(yùn)輸及布展比較方便；國外平磨不分普通、精密、高精度的精度等級(jí)，相對(duì)小規(guī)格機(jī)床，精度容易做得很高；在國際市場(chǎng)上，中、小規(guī)格平磨的潛在需求很大。
2. 從控制上看，由于技術(shù)水平的發(fā)展導(dǎo)致功能變化，平磨已從傳統(tǒng)的平面磨向成形磨轉(zhuǎn)變，常規(guī)控制已難以實(shí)現(xiàn)功能的要求。數(shù)控平磨已形成一個(gè)市場(chǎng)趨勢(shì)。
3. 從功能上看，平磨不僅僅用于水平平面加工，而且轉(zhuǎn)向成形、臺(tái)階、切入、快速抖動(dòng)、三維空間曲線等表面磨削加工，如ELB、BLM公司以平磨為基礎(chǔ)變化而成的五軸聯(lián)動(dòng)磨削中心，可實(shí)現(xiàn)非平面型復(fù)雜曲面的磨削；Unison、Trutech公司的柔性磨削系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)成形、無心、外圓、工具、輪廓等磨削工藝；還有裕福、Parker公司等的快速抖動(dòng)磨等，從而反映出平磨是磨床類機(jī)床中演變潛力最大的一種機(jī)型。
? 未來平磨發(fā)展的根本在于設(shè)計(jì)創(chuàng)新：平磨是磨床類機(jī)床中發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮臋C(jī)床，在完成傳統(tǒng)的平面磨削功能外，以平磨的床身、拖板、臺(tái)面、磨頭等大件為基礎(chǔ)，可以演變成外圓、曲線、工具、無心等磨床。我國應(yīng)在完成平磨規(guī)格系列的完善后，跳出傳統(tǒng)的平面磨削的思維轉(zhuǎn)到曲線或輪廓等非平面磨削加工的思路上去進(jìn)一步發(fā)展，形成具有我們自己特色的技術(shù)和產(chǎn)品。
模塊化設(shè)計(jì)將是貫穿產(chǎn)品設(shè)計(jì)全過程的一條主線，無論是機(jī)床技術(shù)發(fā)展的潮流還是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的要求；無論是降低成本的需要，還是提高產(chǎn)品質(zhì)量的需要，都要求我們?cè)诮窈螽a(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)中，切實(shí)做好模塊化設(shè)計(jì)工作。
世界機(jī)床工業(yè)的發(fā)展，根本一點(diǎn)是設(shè)計(jì)創(chuàng)新理念的發(fā)展，根據(jù)傳統(tǒng)的金屬切削原理，用一種全新的現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念，結(jié)合先進(jìn)的控制技術(shù)，正在推動(dòng)機(jī)床技術(shù)發(fā)生重大變化。
1.2.2 國內(nèi)數(shù)控磨削的發(fā)展
目前有四個(gè)國際機(jī)床展覽會(huì)，其中一個(gè)就是在中國，因此可以看出中國在機(jī)床行業(yè)的地位也是不可忽略的。雖然我國的工業(yè)起步較晚，各類基礎(chǔ)技術(shù)和知識(shí)都不是很成熟，制約了我國磨床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。必須承認(rèn)我國在磨床領(lǐng)域與德國、日本和歐洲等國家有很大的差距，尤其是一些核心技術(shù)有待我們?nèi)パ芯?。我國現(xiàn)在的磨床生產(chǎn)主要還是放在學(xué)習(xí)階段，不斷的引進(jìn)先進(jìn)的磨床設(shè)備進(jìn)行消化吸收開發(fā)自己的產(chǎn)品。但這也并失為一個(gè)較好的方法，日本成功的經(jīng)驗(yàn)也使我們看到了希望。要發(fā)展磨床不單單是只發(fā)展磨床就可以的，它是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)電產(chǎn)品，能很好的代表國家在機(jī)電行業(yè)的發(fā)展水平，特別是數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)更是要求國家綜合科技實(shí)力的提高。
我國從80年代開始生產(chǎn)數(shù)控平面磨床，各開發(fā)廠家分別走過了自行研制，與大學(xué)及科研單位合作開發(fā)至直接引進(jìn)成熟數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展道路。例如：杭州機(jī)床廠是一家具有五十年歷史，專業(yè)生產(chǎn)平面磨床的制造廠，它從80年代中期開始生產(chǎn)數(shù)控平磨，先后開發(fā)生產(chǎn)出各種型號(hào)的平面磨床,同時(shí)國內(nèi)也涌現(xiàn)出了一些很有實(shí)力的磨床廠家，比如說有：天津津醫(yī)數(shù)控磨床有限公司，西安第三機(jī)床廠、廣西桂北磨床廠、南通機(jī)床股份有限公司還有浙江的榮德機(jī)械有限公司。特別是杭州機(jī)床廠擁有相當(dāng)?shù)膶?shí)力，一直是磨床領(lǐng)域的領(lǐng)軍廠家，它通過不斷的引進(jìn)國外先進(jìn)磨床進(jìn)行消化，在制造方面有了自己的一些獨(dú)到之處，尤其是該公司較高的性價(jià)比很受國內(nèi)的歡迎。特別是在今年北京的國際機(jī)床展覽會(huì)上展出的一臺(tái)MGK7350型數(shù)控高精度臥軸圓臺(tái)平面磨床，該磨床采用了中腰立柱移動(dòng)作橫向進(jìn)給，床身機(jī)構(gòu)剛性好，磨削工作平穩(wěn)，在機(jī)構(gòu)上有了很好的創(chuàng)新，緊跟國際趨勢(shì)。此外，這臺(tái)磨床的加工表面粗糙度達(dá)到了Ra0.08，這是一個(gè)較高的精度等級(jí)了。
但是在國內(nèi)的磨床最高水平還是在臺(tái)灣，由于臺(tái)灣跟國外一些先進(jìn)廠家接觸較早也較多，因此，已掌握了相當(dāng)部分的核心技術(shù)，自己的產(chǎn)品也很有自己的特色，也受到國際上的歡迎，產(chǎn)品也大量出口。臺(tái)灣的主要廠家有：福裕公司、建德（KENT）公司及縱程公司。尤其是福裕公司成立1978年，是臺(tái)灣最大的高精度平面磨床生產(chǎn)廠，在國際上也是較為著名的平磨生產(chǎn)廠，該公司出口的磨床在臺(tái)灣全部磨床出口的一半，尤其是“Chevalier”品牌在歐美等地有較高知名度。該公司設(shè)計(jì)的磨床外形美觀，色彩搭配很好，令人賞心悅目，很受大陸市場(chǎng)歡迎，最近在上海設(shè)廠就地生產(chǎn)，這對(duì)我國磨床發(fā)展和合作無疑是一個(gè)很好的機(jī)會(huì)和平臺(tái)。
在磨床的核心部分——數(shù)控系統(tǒng)，在國內(nèi)也有一些公司正在研究，也有一些產(chǎn)品問世，雖然在功能和性能上和國際著名廠家的產(chǎn)品有很大的差距，但在一些要求不是很高的機(jī)床上也有使用。相信通過我們的努力一定會(huì)在這個(gè)領(lǐng)域有新的進(jìn)步，不斷學(xué)習(xí)探索，不斷研究發(fā)掘，我國的磨床事業(yè)一定會(huì)上到一個(gè)新的臺(tái)階。
1.3 課題研究方法
所設(shè)計(jì)的數(shù)控平面磨床主要包括機(jī)械部分，控制部分。
機(jī)械部分設(shè)計(jì)主要包括：總體設(shè)計(jì)、砂輪架（磨頭）設(shè)計(jì)、砂輪架垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，伺服電機(jī)和滾珠絲杠副設(shè)計(jì)計(jì)算、砂輪修正器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。控制部分設(shè)計(jì) 主要包括：硬件電路設(shè)計(jì)、液壓系統(tǒng)控制、單片機(jī)控制。將絲桿由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)。電機(jī)和液壓系統(tǒng)中的電磁換向閥由單片機(jī)控制，最終實(shí)現(xiàn)磨床的自動(dòng)控制。
1.4 論文的構(gòu)成及研究?jī)?nèi)容
1.4.1 論文的構(gòu)成
1．緒論：介紹課題背景、目的及國內(nèi)外平面磨床發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)；此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的詳細(xì)任務(wù)；簡(jiǎn)單介紹此次設(shè)計(jì)的數(shù)控平面磨床，給出所要設(shè)計(jì)的數(shù)控平面磨床的技術(shù)規(guī)格和主要結(jié)構(gòu)及說明；
2．MK7125精密平面磨床總體布局設(shè)計(jì)及總體傳動(dòng)設(shè)計(jì)；
3． 砂輪架（磨頭）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算：包括主軸的設(shè)計(jì)，軸承的選用以及主軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選用等；
4．砂輪架垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)：詳細(xì)說明了精密數(shù)控平面磨床的進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)和導(dǎo)軌·設(shè)計(jì)的要點(diǎn)及要求，包括砂輪架垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)滾珠絲桿副選用與校核、電動(dòng)機(jī)選用計(jì)算等；
5．砂輪修整器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算
6．系統(tǒng)接線設(shè)計(jì)：詳細(xì)說明了硬件的選用及硬件線路的連接；
7．結(jié)論：在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中的感想，收獲以及對(duì)精密數(shù)控平面磨床的發(fā)展方向的展望；
8．致謝；
9．參考文獻(xiàn)。
1.4.2 設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容
本課題設(shè)計(jì)一臺(tái)精密數(shù)控平面磨床MK7125，用砂輪周邊磨削平面，也可以磨削臺(tái)階平面。用于機(jī)械制造業(yè)及工具模具制造行業(yè)，能加工各種難加工材料。
設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：
1 確定磨床的總體布局方案；
2砂輪架（磨頭）的設(shè)計(jì)，磨頭主軸的設(shè)計(jì)，軸承的選用以及主軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選用，繪制砂輪架機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖及繪制相關(guān)零件圖；
3砂輪架垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，伺服電機(jī)和滾珠絲杠副設(shè)計(jì)計(jì)算，繪制縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖及繪制相關(guān)零件圖；
4砂輪修整器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算；繪制砂輪修整器裝配圖及繪制零件圖；
5 磨床數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與選用，并繪制硬件線路連接圖；
6 翻譯指定的英文專業(yè)文獻(xiàn)；
7 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(說明書)。
設(shè)計(jì)基本要求：圖紙總工作量折合A0圖紙3張以上，畢業(yè)設(shè)計(jì)論文字?jǐn)?shù)不少于1.5萬字，參考文獻(xiàn)至少15篇以上
1.5 設(shè)計(jì)的主要技術(shù)參數(shù)
主要參考參數(shù)：
1. 磨床主要規(guī)格
工作臺(tái)面尺寸（寬長(zhǎng)）：200500（630）
2. 加工范圍
可磨削最大工件尺寸（寬長(zhǎng)高）：200500（630）360
3. 工作臺(tái)
工作臺(tái)縱向移動(dòng)速度（無級(jí)）：
工作臺(tái)橫向自動(dòng)進(jìn)給：連續(xù)（無級(jí)）：
斷續(xù)（無級(jí)）：/工作臺(tái)一行程
4. 砂輪架
砂輪架垂直快速升降速度：400，垂直自動(dòng)進(jìn)給：，最小進(jìn)給量：0.0001mm，砂輪尺寸（外徑寬內(nèi)徑）Φ20020Φ32，砂輪轉(zhuǎn)速
5. 加工指標(biāo)
磨削表面粗糙度，加工后表面對(duì)基面的平行度為300：0.002
第二章 磨床總體布局設(shè)計(jì)
2.1 磨床簡(jiǎn)介
本畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)是完成一臺(tái)精密數(shù)控平面磨床，主要是完成該磨床的機(jī)械和電氣部分的設(shè)計(jì)，對(duì)于數(shù)控部分則選用著名公司的成熟產(chǎn)品。為了很好的組織和完成以后的設(shè)計(jì)工作，總體設(shè)計(jì)起到的很好的引導(dǎo)作用，是設(shè)計(jì)過程中必不可少的一部分。
2.2 磨床術(shù)規(guī)格
磨床主要規(guī)格：工作臺(tái)面尺寸(寬╳長(zhǎng))：250╳500（630）mm;可磨削最大工件尺寸(寬╳長(zhǎng)╳高):250╳500(630)╳360;工作臺(tái)縱向移動(dòng)速度(無級(jí))：0.03-25m/min，工作臺(tái)橫向自動(dòng)進(jìn)給：連續(xù)(無級(jí)) ，0.1-1m/min斷續(xù)(無級(jí)) ，0.5-12mm/工作臺(tái)一行程;砂輪架垂直快速升降速度400mm/min，垂直自動(dòng)進(jìn)給0.001-0.02mm,最小進(jìn)給量0.0001mm，砂輪尺寸(外徑╳寬╳內(nèi)徑)φ200╳20╳φ32，砂輪轉(zhuǎn)速3000r/min;磨削表面粗糙度Ra0.03