畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述無心外圓磨床自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)所在學(xué)院： 機(jī)械與電氣工程學(xué)院 班 級(jí)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)導(dǎo)師： 合作老師： 日期： 年 11 月 25 日I目錄第 1 章 磨床的類型與用途 11.1 磨床的類型及其特點(diǎn) 11.2 磨床的用途 .11.3 外圓磨削和端面外圓磨床 2第 2 章 磨床的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì) 42.1 選題的目的 .52.2 選題的意義 6參考文獻(xiàn) 80第 1 章 磨床的類型與用途1.1 磨床的類型及其特點(diǎn)用磨料磨具（砂輪、砂帶、油石和研磨料等）為工具進(jìn)行切削加工的機(jī)床，統(tǒng)稱為磨床（英文為 Grinding machine） ，它們是因精加工和硬表面的需要而發(fā)展起來的。磨床種類很多，主要有：外圓磨床、內(nèi)圓磨床、平面磨床、工具磨床和用來磨削特定表面和工件的專門化磨床，如花鍵軸磨床、凸輪軸磨床、曲軸磨床等。對(duì)外圓磨床來說，又可分為普通外圓磨床、萬能外圓磨床、無心外圓磨床、寬砂輪外圓磨床、端面外圓磨床等以上均為使用砂輪作切削工具的磨床。此外，還有以柔性砂帶為切削工具的砂帶磨床，以油石和研磨劑為切削工具的精磨磨床等。磨床與其他機(jī)床相比，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1．磨床的磨具（砂輪）相對(duì)于工件做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（一般砂輪圓周線速度在 35 米/秒左右，目前已向 200 米/秒以上發(fā)展） ；2．它能加工表面硬度很高的金屬和非金屬材料的工件；3．它能使工件表面獲得很高的精度和光潔度；4．易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和自動(dòng)線，進(jìn)行高效率生產(chǎn)；5．磨床通常是電動(dòng)機(jī)---油泵---發(fā)動(dòng)部件，通過機(jī)械，電氣，液壓傳動(dòng)---傳動(dòng)部件帶動(dòng)工件和砂輪相對(duì)運(yùn)動(dòng)---工件部分組成。1.2 磨床的用途磨床可以加工各種表面，如內(nèi)、外圓柱面和圓錐面、平面、漸開線齒廓面、螺旋面以及各種成形表面。磨床可進(jìn)行荒加工、粗加工、精加工和超精加工，可以進(jìn)行各種高硬、超硬材料的加工，還可以刃磨刀具和進(jìn)行切斷等，工藝范圍十分廣泛。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)機(jī)械零件的精度和表面質(zhì)量要求越來越高，各種1高硬度材料的應(yīng)用日益增多。精密鑄造和精密鍛造工藝的發(fā)展，使得有可能將毛坯直接磨成成品。高速磨削和強(qiáng)力磨削，進(jìn)一步提高了磨削效率。因此，磨床的使用范圍日益擴(kuò)大。它在金屬切削機(jī)床所占的比重不斷上升。目前在工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家中，磨床在機(jī)床總數(shù)中的比例已達(dá) 30%----40%。據(jù) 1997 年歐洲機(jī)床展覽會(huì)(EMO)的調(diào)查數(shù)據(jù)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%， 鉆削占 22%，其它占 8%；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%。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，而精密磨削加工會(huì)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。但是要實(shí)現(xiàn)精密磨削加工，則所用的磨床就應(yīng)該滿足以下幾個(gè)基本要求： 1.高幾何精度。 精密磨床應(yīng)有高的幾何精度，主要有砂輪主軸的回轉(zhuǎn)精度和導(dǎo)軌的直線度以保證工件的幾何形狀精度。主軸軸承可采用液體靜壓軸承、短三塊瓦或長(zhǎng)三塊瓦油膜軸承，整體度油楔式動(dòng)壓軸承及動(dòng)靜壓組合軸承等。當(dāng)前采用動(dòng)壓軸承和動(dòng)靜壓軸承較多。主軸的徑向圓跳動(dòng)一般應(yīng)小于 1um，軸向圓跳動(dòng)應(yīng)限制在 2—3um 以內(nèi)。2.低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。 由于砂輪的修整導(dǎo)程要求 10—15mm/min，因此工作臺(tái)必須低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，要求無爬行和無沖擊現(xiàn)象并能平穩(wěn)工作。3.減少振動(dòng)。 精密磨削時(shí)如果產(chǎn)生振動(dòng)，會(huì)對(duì)加工質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重不良影響。故對(duì)于精密磨床，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)考慮減少振動(dòng)。4.減少熱變形。 精密磨削中熱變形引起的加工誤差會(huì)達(dá)到總誤差的 50％，故機(jī)床和工藝系統(tǒng)的熱變形已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)精密磨削的主要障礙。1.3 外圓磨削和端面外圓磨床1.外圓磨削在外圓磨削過程中，工件是安裝在兩頂尖的中心之間，砂輪旋轉(zhuǎn)是引起切削旋轉(zhuǎn)的主要來源和原因。基本得外圓磨削方法有兩種，即橫磨法磨外圓和縱磨法磨外圓，如圖 1－1 和圖 1－2 所示。2事實(shí)上，外圓磨削可以通過其他以下幾種方法來實(shí)施：（1）傳遞方法：在這種方法中，磨削砂輪和工件旋轉(zhuǎn)以及徑向進(jìn)給都應(yīng)滿足所有的整個(gè)長(zhǎng)度，切削的深度是由磨削砂輪到工件的縱向進(jìn)給來調(diào)整的。（2）沖壓切削方法：在這種方法中，磨削是通過砂輪的縱向進(jìn)給和無軸向進(jìn)給來完成的，正如我們所看到的，只有在表面成為圓柱的寬度比磨削輪磨損寬度短時(shí)，這種方法才能完成。圖 1－1 橫磨法磨外圓圖 1－2 縱磨法磨外圓（3）整塊深度切削方法：除了在磨削過程中，要進(jìn)行間隙調(diào)整外，這種方法與傳遞方法很相似，同時(shí)這種方法具有代表性，除了磨削短而粗的軸。2．端面外圓磨床及其特點(diǎn)端面外圓磨床是外圓磨床的一種變形機(jī)床，它宜于大批量磨削帶肩的軸類工件，有較高的生產(chǎn)率。它的特點(diǎn)如下（1）這種磨床的布局形成和運(yùn)動(dòng)聯(lián)系與外圓磨床相似，只是砂輪架與頭架，3尾架中心連線傾斜一角度（通常 10°，15°，26.23°，30°，45°） ，如圖1－3 所示，數(shù)控端面外圓磨床 MKS1632A 的砂輪架與頭架，尾架中心連線傾斜30°。為避免砂輪架與工件或尾架相碰，砂輪安裝在砂輪架的右邊，從斜向切入，一次磨削工件外圓和端面。（2）由于它適用于大批量生產(chǎn)，所以具有自動(dòng)磨削循環(huán)，完成快速進(jìn)給（長(zhǎng)切入）---粗磨---精磨—無花磨削。由定程裝置或自動(dòng)測(cè)量控制工件尺寸。（3）裝有砂輪成型修整器，按樣板修整出磨削工件外圓和端面的成型砂輪，為保證端面尺寸穩(wěn)定及操作安全，一般具有軸向?qū)Φ堆b置。圖 1－3 砂輪架與頭架，尾架中心連線傾斜一角度第 2 章 磨床的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)隨著機(jī)械產(chǎn)品精度、可靠性和壽命的要求不斷提高以及新型材料的應(yīng)用增多，磨削加工技術(shù)正朝著超硬度磨料磨具、開發(fā)精密及超精密磨削（從微米、亞微米磨削向納米磨削發(fā)展）和研制高精度、高剛度、多軸的自動(dòng)化磨床等方4向發(fā)展 [4]，如用于超精密磨削的樹脂結(jié)合劑砂輪的金剛石磨粒平均半徑可小至4μm、磨削精度高達(dá) 0.025μm；使用電主軸單元可使砂輪線速度高達(dá) 400m/s，但這樣的線速度一般僅用于實(shí)驗(yàn)室，實(shí)際生產(chǎn)中常用的砂輪線速度為40－60m/s；從精度上看，定位精度＜2μm，重復(fù)定位精度≤±1μm 的機(jī)床已越來越多；從主軸轉(zhuǎn)速來看，8.2kw 主軸達(dá) 60000r/min，13kw 達(dá) 42000r/min，高速已不是小功率主軸的專有特征；從剛性上看，已出現(xiàn)可加工 60HRC 硬度材料的加工中心。北京第二機(jī)床廠引進(jìn)日本豐田工機(jī)公司先進(jìn)技術(shù)并與之合作生產(chǎn)的 GA（P）62－63 數(shù)控外圓/數(shù)控端面外圓磨床，砂輪架采用原裝進(jìn)口，砂輪線速度可達(dá)60m/s，砂輪架主軸采用高剛性動(dòng)靜壓軸承提高旋轉(zhuǎn)精度，采用日本豐田工機(jī)公司 GC32－ECNC 磨床專用數(shù)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)二軸（X 和 Z）到四軸（X、Z、U 和 W）控制。此外，對(duì)磨床的環(huán)保要求越來越高，絕大部分的機(jī)床產(chǎn)品都采用全封閉的罩殼，絕對(duì)沒有切屑或切削液外濺的現(xiàn)象。大量的工業(yè)清洗機(jī)和切削液處理機(jī)系統(tǒng)反映現(xiàn)代制造業(yè)對(duì)環(huán)保越來越高的要求。選題的目的及研究意義2.1 選題的目的在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門、人民的日常生活中，使用者各種機(jī)器設(shè)備、儀器工具，這些機(jī)器、機(jī)械 、儀器和設(shè)備和工具大部分是由一定的形狀和尺寸的金屬零件所組成的。生產(chǎn)這些零件并將它們裝配成機(jī)器、機(jī)械、儀器和工具的工業(yè)，稱為機(jī)械制造工業(yè)。在機(jī)械零件的制造過程中，采用鑄造、鍛壓、焊接、沖壓等制造方法，可以獲得低精度零件。對(duì)于精度要求高、表面粗糙度小的零件，主要依靠切削加工的方法獲得，尤其是加工精密零件時(shí)，需經(jīng)過多道工序的切削加工才能完成。因此，機(jī)械加工設(shè)備是機(jī)械制造業(yè)的主要加工設(shè)備。在一般的機(jī)器制造廠中，金屬切削機(jī)床所負(fù)擔(dān)的加工工作量，余額占總工作量的 40%～60%。金屬切削機(jī)床的技術(shù)性能直接影響機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量及其制造的經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而決定著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平。 機(jī)床是在人類認(rèn)識(shí)和改造自然的過程中產(chǎn)生，又隨著社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展和科5學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而不斷發(fā)展、不斷完成的。最原始的機(jī)床是木制的，所有運(yùn)動(dòng)由人力或畜力驅(qū)動(dòng)，主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯，它們實(shí)際上并不是一種完整的機(jī)器?，F(xiàn)代意義上的用于加工金屬機(jī)械零件的機(jī)床，是在 18 世紀(jì)中葉開始發(fā)展起來的。20 世紀(jì)人類社會(huì)最偉大的科技成果是計(jì)算機(jī)的發(fā)明與應(yīng)用，計(jì)算機(jī)及控制技術(shù)在機(jī)械制造設(shè)備中的應(yīng)用是世紀(jì)內(nèi)制造業(yè)發(fā)展的最重大的技術(shù)進(jìn)步。自從1952 年美國(guó)第１臺(tái)數(shù)控銑床問世至今已經(jīng)歷了 50 個(gè)年頭。數(shù)控設(shè)備包括：車、銑、加工中心、鏜、磨、沖壓、電加工以及各類專機(jī)，形成龐大的數(shù)控制造設(shè)備家族，每年全世界的產(chǎn)量有 10～20 萬臺(tái)，產(chǎn)值上百億美元。 世界制造業(yè)在 20 世紀(jì)末的十幾年中經(jīng)歷了幾次反復(fù)，曾一度幾乎快成為夕陽(yáng)工業(yè)，所以美國(guó)人首先提出了要振興現(xiàn)代制造業(yè)。90 年代的全世界數(shù)控機(jī)床制造業(yè)都經(jīng)過重大改組。如美國(guó)、德國(guó)等幾大制造商都經(jīng)過較大變動(dòng)，從90 年代初開始已出現(xiàn)明顯的回升，在全世界制造業(yè)形成新的技術(shù)更新浪潮。如德國(guó)機(jī)床行業(yè)從 2000 年至今已接受 3 個(gè)月以后的訂貨合同，生產(chǎn)任務(wù)飽滿。2.2 選題的意義我國(guó)數(shù)控機(jī)床制造業(yè)在 80 年代曾有過高速發(fā)展的階段，許多機(jī)床廠從傳統(tǒng)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)向數(shù)控化產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型。但總的來說，技術(shù)水平不高，質(zhì)量不佳，所以在 90 年代初期面臨國(guó)家經(jīng)濟(jì)由計(jì)劃性經(jīng)濟(jì)向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)移調(diào)整，經(jīng)歷了幾年最困難的蕭條時(shí)期，那時(shí)生產(chǎn)能力降到 50％，庫(kù)存超過 4 個(gè)月。從 1995 年“九五”以后國(guó)家從擴(kuò)大內(nèi)需啟動(dòng)機(jī)床市場(chǎng)，加強(qiáng)限制進(jìn)口數(shù)控設(shè)備的審批，投資重點(diǎn)支持關(guān)鍵數(shù)控系統(tǒng)、設(shè)備、技術(shù)攻關(guān)，對(duì)數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)起到了很大的促進(jìn)作用，尤其是在 1999 年以后，國(guó)家向國(guó)防工業(yè)及關(guān)鍵民用工業(yè)部門投入大量技改資金，使數(shù)控設(shè)備制造市場(chǎng)一派繁榮。從 2000 年 8 月份的上海數(shù)控機(jī)床展覽會(huì)和 2001年 4 月北京國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)上，也可以看到多品種產(chǎn)品的繁榮景象。數(shù)控技術(shù)經(jīng)過 50 年的 2 個(gè)階段和 6 代的發(fā)展： 第 1 階段：硬件數(shù)控（NC） 第 1 代：1952 年的電子管 第 1 代：1959 年晶體管分離元件 第 3 代：1965 年的小規(guī)模集成電路。第 2 階段：軟件數(shù)控（CNC） 第 4 代：1970 年的小6型計(jì)算機(jī) 第 4 代：1974 年的微處理器 第 6 代：1990 年基于個(gè)人 PC 機(jī)（PC-BASEO） 第 5 代的系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)主要有： 1．元器件集成度高，可靠性好，性能高，可靠性已可達(dá)到 5 萬小時(shí)以上； 2．提供了開放式基礎(chǔ)，可供利用的軟、硬件資源豐富，使數(shù)控功能擴(kuò)展到 很寬的領(lǐng)域（如 CAD、CAM、CAPP，連接網(wǎng)卡、聲卡、打印機(jī)、攝影機(jī)等） ； 3．對(duì)數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠來說，提供了優(yōu)良的開發(fā)環(huán)境，簡(jiǎn)化了硬件。目前，國(guó)際上最大的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠是日本 FANUC 公司，1 年生產(chǎn) 5 萬套以上系統(tǒng)，占世界市場(chǎng)約 40％左右，其次是德國(guó)的西門子公司約占 15％以上，再次是德海德漢爾，西班牙發(fā)格，意大利菲亞，法國(guó)的 NUM，日本的三菱、安川。制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，機(jī)械制造是制造業(yè)的核心。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用使得傳統(tǒng)的制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，它對(duì)國(guó)民生計(jì)起著越來與重要的作用。當(dāng)前數(shù)控技術(shù)及其裝備的發(fā)展的趨勢(shì)：1．高速、精密化 2．可靠性 3．?dāng)?shù)控機(jī)床設(shè)計(jì) CAD 化、功能多樣化 4．智能化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化、集成化 5．開放性 6．復(fù)合性 7．串行總線計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) 8．重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立。機(jī)床設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)人員根據(jù)不同使用部門的要求，運(yùn)用有關(guān)的科學(xué)技術(shù)知識(shí)，進(jìn)行創(chuàng)造性的勞動(dòng)。7參考文獻(xiàn)[1]蘭雄侯.高航磨削溫度理論研究的現(xiàn)狀與進(jìn)展[A]. 2008: p25-p30[2]徐鴻鈞.磨削溫度的測(cè)量技術(shù)磨料磨具與磨削[M].1986: p41-p45[3]王霖.磨削溫度場(chǎng)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[M].2001: p23-p26[4]徐鴻鈞.磨削溫度的測(cè)量技術(shù)[M].2003:p34-p36[5]田志勛.熱電現(xiàn)象與熱電偶理論[J].1994 年第 6 期:p14-p18[6]錢立宗.熱電偶及應(yīng)用[J].1995 年 8 月:p24-p26[7]袁希光.傳感器技術(shù)手冊(cè)[M].1986 年 12 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