毕业设计论文-车刀刃磨装置的结构设计

毕业设计论文-车刀刃磨装置的结构设计内容摘要：

平面内可以旋转 15176。 采用扇形齿轮，齿轮副可以进行所要 求旋转角度的微调（包括粗调 旋转角度的作用） 有一定的要求，因此，可以 借用壳顶平面作基准来调整与恢复主轴轴线在所要求的水平位置。 工作台与夹具连接方式 本机床是一种轻型万能工具磨刀机。 因此可知，该机床可以用来磨各种类型 的刀具，由于在磨削不同类型的刀具时，使用的夹具也不一样，故机床在设计时， 在小工作台上面留有 T 形槽， T 形槽是用来固定工件座。 在机床的制造时候，同 时也用了不同刀具的夹具装置（夹具在制造的时要考虑刀具的 最 大 回 转 角度）， 以 供 用 户在 需 要 时更换。 西安航空职业技术学院 第 页 共 40 页 12 磨头 的使用调整 在刃磨铣刀盘时由于需要调整角度，所以磨头也必须进行调整。 下面对磨头 13 的调整做简要的介绍。 该磨刀机的磨头是可以绕垂直轴转动 360176。 ，而磨头左右的摆角则只能在177。 15176。 范围内调整。 在刃磨铣刀盘的时候，首先应该将砂轮的轴线调成与小工作台 的 T 形槽垂直。 在调整其垂直的方法是将其紧固螺母拧松，然后将磨头转动到需 要的角度位置，在拧紧紧固螺母，其次应调整砂轮轴线的水平，此磨刀机在磨头 的加工时，将磨头的顶端平面加工成与轴线水平的，在调整砂轮轴线的水平时， 只需要调整磨头顶平面就可以了。 在调整磨 头的轴心线水平时，可以利用内孔扳 手转动蜗杆通过齿轮带动扇形齿转动，扇形齿转动而带动磨头的转动，从而达到 磨头的水平。 基座的结构介绍 磨头的底端是一个基座，基座的上面做成弧形，在弧形槽内装有导块。 导块 和基座通过 T 形螺钉和螺母配合而连接成一体，当拧松时，导块可以在基座的弧 形槽内滑动。 为了减少其滑动过程的阻力（摩擦力），采用了弧形导轨。 弧形导 轨应经表面处理后，硬度可以达到 HRC58— 64，这样可以减少导轨的磨损量。 导 块在基座弧形槽内的运动是由齿轮和扇形齿啮合运动来实现的。 在导块的上面装 有夹具轴和分度盘，分度盘通过过盈键和夹具轴连接在一起。 下端由轴承盖固定 在箱体上阻挡其轴向的运动。 箱体与导块是通过螺栓连接在一起。 当拧松螺栓时， 通过蜗轮蜗杆传动来带动导块上面所有的零件一起转动（即微调）。 当达到一定 的位置要求时，拧紧螺母便可以了。 此处用的分度盘要有很高的精度，故其要防 止灰尘，如果有灰尘的影响，必须将分度盘密封起来。 在制造箱体时，考虑到安 装的方便，将箱体分为上下两部分。 即上箱盖和下箱座。 上下箱体通过螺母和螺 钉连接在一起。 在整个箱体旋转时，同样为了减少摩擦，在下箱体做里一个导轨， 该导 轨为了防止其横向窜动，才做成了圆形导轨。 西安航空职业技术学院 第 页 共 40 页 13 第二章 车刀分析以及刃磨方法 第一部分 车刀的参数分析 一，金属切削发展简史 研究金属 切削加工 过程中刀具与 工件 之间相互作用和各自的变化规律的一门学科。 在设计 机床 和刀具、制订机器零件的切削工艺及其定额、合理地使用刀具和机床以及控制切削过程时，都要利用金属切削原理的研究成果，使机器零件的加工达到经济、优质和高效率的目的。 简史 金属切削原理的研究始于 19 世纪中叶。 1851 年，法国人 M.科克基拉最早测量了 钻头 切削 铸铁 等材料时的扭矩 ,列出了切除单位体积材料所需功的表格 1864 年，法国人若塞耳首先研究了刀具几何参 数对切削力的影响 1870 年 ,俄国人 ，提出了金属材料在刀具的前方不仅受挤压而且受剪切的观点。 1896 年，俄国人 斯开始将 塑性变形 的概念引入金属切削。 至此，切屑形成才有了较完整的解释。 1904 年，英国人 ，使切削力的研究水平跨前了一大步。 1907 年美国人 研究了切削速度对刀具寿命的影响，发表了著名的泰勒公式。 1915 年，俄国人 靠近切削刃的小孔中测得了刀具表面的温度 (常称人工热电偶法 )，并用 实验方法找出这一温度同切削条件间的关系 1924～ 1926 年 ,英国人 、美国人 电势的原理测出了平均温度（常称自然热电偶法）。 1938～ 1940 年美国人 H.厄恩斯特和 ，并且用摩擦力分析和 解释了断续切屑和连续切屑的形成机理。 40 年代以来，各国学者系统地总结和发展了前人的研究成果，充分利用近代技术和先进的测试手段，取 得了很多新成就，发表了大量的论文和专著。 西安航空职业技术学院 第 页 共 40 页 14 第三章 装置的设计 第一部分 车刀刃磨装置的结构分析 根据以前的车刀刃磨大致可分为手动刃磨和用工具磨床进行刃磨。 手动刃磨在前面已经讲过，利用工具磨床刃磨可减小加工误差，并且效率高于手工刃磨。 磨床刃磨是利用三向钳进行进行夹紧和进行角度确定，但是磨削过程中需要多次装夹工件而且磨削精度不高（精度不一定高于手动磨削）。 因此需要 设计出一磨削精度高于其他磨削方法，磨削效率高，结构简单，成本低廉的自动化磨削装置。 根据以上磨削方法，我们设想一可以实现可绕 X 轴， Y 轴， Z 轴，旋转的机构并且在绕 X 轴时，不干涉 Y轴的运动。 该机构与工具磨床组合可实现 6个自由度，该机构最初设想为利用球角控制刀架角度变化 ,但是该机构在磨削过程中不能承受磨削力，出现偏移，使磨削精度下降。 同时我们又设想出改造三向钳，改造成步进电机控制，但是设计出结构尺寸过大不符合设计要求。 因此以上两种机构都不符合要求。 根据以上的设想，我们设计出利用类似与十字轴的结构，来实现工作台绕 X轴的旋转，以及绕 Y轴的旋转。 同时利用步进电机可实现联动。 如图九所示。 当步进电机转动时带动丝杠转动，使螺母上下移动，当螺母上下移动时，使滑杆转轴抬高或降低，带动工作台面绕 Y轴旋转，转动一定角度。 同理底下步进电机带动丝杠螺母使工作台面绕 X轴进行旋转。 工作台面底下的电机带动蜗轮蜗杆机构使刀架绕 Z 轴旋转，因此实现车刀在磨前刀面，后到面，副前刀面及副后刀面，所转动的角度。 但是一般磨削是用砂轮面去磨，因此在磨削后刀面时， X 轴 和 Z 轴是联动的，也可以先走绕 X轴进行旋转，然后绕 Z 轴进行旋转，当前刀面与后刀面有一定角度 时， X， Y， Z 轴是联动的也可以分别转动，这些主要是控制 西安航空职业技术学院 第 页 共 40 页 15 方面做的，该机构是可以同时联动也可以分别转动各个轴，根据实验该机构不会出现自由度的约束。 这种机构，在设计时主要考虑到 x 轴和 y 轴的连接部分，也就是十字轴的初步设计，该机构十字轴与普通十字轴完全不同，它是由三根轴构成的， X 滑杆转轴， Y滑杆转轴，和固定转轴，固定转轴要比其他两轴要粗，固定转轴在和其他两轴连接处是在中心线开了个槽子和孔， Y轴在连接处是削去两端圆弧部分使其插入固定转轴的槽中同时中间也打孔与固定转轴孔的轴线重合，使 x 轴插入该孔中，实现当工 作台绕 y 轴转动时以 y 轴轴线为中心旋转， x 轴也是一样的。 YXZ1 2 3 4 5 6 7 8 9 图 车刀刃磨装置的结构图 1. 步进电机 2.. 丝杠 3. 螺母 4. x 滑杆转轴 5. y 滑杆转轴 6. 车刀 7. 蜗杆 8. 刀架 9. 蜗杆 Z 轴是通过，蜗轮蜗杆机构实现传动的，整个装置所采用的传动部件都是具有自锁功能的，因此减少了装置的零件数目，把结构简单化了。 如果在装置中不采用具有自锁功能的传动零件在整个切削过程中，刃磨装置所受磨削力是可以产生逆传动的，因此，我们采用的是非滚珠丝杠，就是在螺母中没有滚珠，虽然在传动过程中，使传动摩擦大，但是它具有自锁功能。 而在 z 轴所采用的蜗轮蜗 西安航空职业技术学院 第 页 共 40 页 16 杆机构本身是具有自锁能力的，它们的具体细节将会在下一部分说明。 我们所设计的车刀刃磨装置，机构不仅可以用于刀具刃磨而且这种机构是可以用于其它机床加工复杂工件。 我们在设计过程中，考虑到工作台面可绕 x 轴 y轴各旋转正负 30 度的角度变换，而在 z 轴可进行完全旋转。 这种机构的通用性强，使用方便，可以和多种机床进行 组合。 也可以把该种装置看成是一个数控夹具。 （ 1） 刀架板的设计 在设计刀架板时主要要考虑到刀架板在工作时是否对其它零件产生干涉，还有刀架板中刀架的位置，要能切削方便与砂轮有一个好的位置不至于砂轮闯到磨削装置上。 根据这些要求我们设计出将刀架部分用一半圆弧凸出使砂轮与磨削装置有一定距离。 我们设计刀架板厚 20mm总长 180mm 在边缘处有一半径为 45mm的圆弧突出。 具体零件可参考刀架板零件图。 （ 2） 底板的设计 底板设计中，首先要考虑到板的厚度以及部分细节方面的设计 ○ 1 再装丝杠螺母的地方采用厚度 为 35mm，比其它地方后。 这样要钻空放入轴承。 ○ 2 在其它地方板厚为 15mm ，底板总长为 175mm 总宽为 165mm。 材料为q235 第二部分传动装置以及电机的选择设计 一 歩 进电机选择计算 （一）步进电机的工作原理和特性 步进电机如同普通电机，有转子、定子和定子绕组分成若干相，每相的磁极上有极齿，转子在轴上也有若干齿。 当某相定子绕组通以直流电激励后，便能吸引转子，使转子上的齿和定子上的齿对齐。 因此，它是按电磁铁作用的原理进行工作的，在外加脉冲信号的作用一步一步的运转，是一种将电 脉冲信号转换相应角位移的机电元件。 步进电机定子可以做成两相或三、四、五和十相等。 相绕组可以单拍或 西安航空职业技术学院 第 页 共 40 页 17 双拍方式通电。 步进电机主要技术参数指标和特性有 : (1) 步距角。 当步进电机的定子绕组为 m，转子齿数为 Z，通电方式系数为 k时，每输入一个脉冲信号，转子转过的角度称为步距角，用  表示则有 60mkz (51) 单拍通电时 k=1，双拍通电时 k=2。 (2) 静态步距角误差   是指步进电机空载时，每步实际转过的角度与理论步距角之差。 以角度单位或理论步距角的百分数表示。