小型数控工具磨床变形及误差补偿试验台方案设计.doc

成都学院——工业制造学院 机械设计与制造及其自动化专业 方向性课程设计说明书 设计题目： 小型数控工具磨床热变形及误差补偿 试验台方案设计 班 级： 2011级机设x班 设 计 者： 指导老师： 完成日期： 2014年7月9日 目录 、数控磨床选择及技术参数…………………………… 3 、主轴部件设计………………………………………… 3 、热变形、热误差……………………………………… 5 、温度、位移检测系统设计…………………………… 8 、试验台基础构件设计……………………………… 10 、三坐标工作台……………………………………… 10 7）、工作台传动机构设计…………………………………11 、滚珠丝杠副的选择………………………………… 16 、支承方式…………………………………………… 16 、导轨的选择及技术参数……………………………17 、工作台型面…………………………………………18 小型数控工具磨床热变形及误差补偿试验台 方案设计 这次任务以MK1320数控外圆磨床为基础，进行机床的热变形分析与温度检测，从而来设计误差补偿试验台。 MK1320主要技术参数 车头主轴转速/（r/min） 60,85,230 中心高/mm 125 顶尖距/mm 520 最大磨削直径/mm 8~200 最大磨削长度/mm 500 最大工件质量/kg 50 砂轮最大直径x宽度/（mmxmm） 600x125 砂轮最大线速度/（m/s） 50 砂轮最小进给量/mm 0.0005 工作台最小进给量/mm 0.001 工作台最大移动量/mm 600 圆度/mm 0.0015 圆柱度/mm 0.005 粗糙度/um 0.32 主电机功率/kw 3 电机总容量/kw 5 2、对于主轴部件的设计 满足的要求：旋转精度，刚度，抗震性，温升和热变形，耐磨性等。 （1） 主轴组件的布局 主轴组件的设计，必须保证满足上述的基本要求，从而从全局出发，考虑主轴组件的布局。 机床主轴有前、后两个支承和前、中、后三个支承两种，以前者较多见。两支承主轴轴承的配置型式，包括主轴轴承的选型、组合以及布置，主要根据对所设计主轴组件在转速、承载能力、刚度以及精度等方面的要求，并考虑轴承的供应、经济性等具体情况，加以确定。 适应刚度和承载能力的要求 适应转速要求 适应精度的要求 适应结构的要求 适应经济性要求 （2） 主轴的技术要求 主轴的精度直接影响到主轴组件的旋转精度。主轴和轴承、齿轮等零件相连接处的表面几何形状误差和表面粗糙度，关系到接触刚度，零件接触表面形状愈准确、表面粗 糙度愈低，则受力后的接触变形愈小，亦即接触刚度愈高。因此，对主轴设计必须提出一定的技术要求。 （3） 主轴组件的计算 主轴组件的结构参数主要包括：主轴的平均直径 D（初选时常用主轴前轴颈的直径 D 1 来表示）；主轴内孔直径d；主轴前端部的悬伸量a;以及主轴支承跨距L等。一般步骤是：首先根据机床主电机功率或机床的主参数来选取D1,在满足主轴本身刚度的前提下，按照工艺要求来确定d，根据主轴前端部结构形状和前支承的结构型式来确定a,最后根据D、a和主轴前支承的支承刚度来确定L。 主轴轴承的配置型式，对主要结构参数的确定很有关系，故在设计过程中常需交叉进行，最终以主轴组件刚度等性能来衡量其设计的合理性。 从以上的步骤得到的主轴基本为： （4）主轴组件的验算 主轴在工作中的受力情况严重，而允许的变形则很微小，决定主轴尺寸的基本因素 是所允许的变形的大小，因此主轴的计算主要是刚度的验算，与一般轴着重于强度的情况不一样。通常能满足刚度要求的主轴也能满足强度的要求。 刚度乃是载荷与弹性变形的比值。当载荷一定时，度与弹性变形成反比。因此，出弹性变形量后，很容易得到静刚度。主轴组件的弹性变形计算包括：主轴端部挠度和主轴倾角的计算。 以下是对磨床热变形的分析以及其引起的温度位移变化