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半球面螺旋槽研磨機研磨頭部件畢業設計

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更新時間：2014-09-29
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半球面螺旋槽研磨機研磨頭部件畢業設計
目錄

摘要 i
Abstract ii
第一章緒論 1
1.1 本課題研究的背景 1
1.2本課題研究的意義 1
1.2.1研磨加工的現狀 3
1.2.2研磨技術的新發展 3
1.3設計目的和內容 5
第二章總體設計方案 7
2.1研磨機原理方案設計 7
2.1.1球面螺旋線的加工原理 7
2.1.2球面螺旋槽的加工原理 7
2.1.3半球體螺旋槽數控研磨加工原理 8
2.2研磨機結構方案 8
2.3回轉工作臺總體方案的選擇 9
2.4傳動裝置的總體設計 10
2.4.1常見的機械傳動方式 11
2.4.2 傳動方式的確定 12
第三章研磨頭部件設計 13
3.1研磨頭的工作原理 13
3.1.1砂輪主運動的實現 13
3.1.2主軸箱位置的調整 13
3.1.3研磨壓力的調整 14
3.1.4提刀動作的實現 14
3.1.5電機選擇 14
3.1.5.1選擇電動機類型和結構形式 14
3.1.5.2 選擇電動機的容量 14
3.1.5.3 確定電動機轉速 14
3.1.6十字聯軸器 15
3.1.6.1聯軸器概念 15
3.1.6.2聯軸器種類 16
3.1.6.3聯軸器的確定 16
3.2研磨頭部件結構方案 17
3.2.1結構特點 18
3.2.2砂輪主軸連接及支撐方式 18
3.2.2.1軸（主軸）系用軸承的類型與選擇 18
3.2.3調整螺釘及主軸箱導向 19
3.2.4導軌的選擇： 19
3.2.5壓力調整機構 19
3.2.6提刀實現機構 19
3.2.7直線軸承 20
3.3電動機的選用 21
3.3.1選擇電動機類型和結構形式 21
3.3.2 選擇電動機的容量 22
3.3.3 確定電動機轉速 22
第四章計算分析 23
4.1 工件主軸受力及變形 23
4.2 彈簧的壓力計算 24
4.3軸承壽命計算 24
4.4蝸桿蝸輪的設計計算 26
4.4.1選擇蝸桿、蝸輪材料，確定許用應力 26
4.5蝸桿傳動的熱平衡計算 28
第五章結論 30
5.1 本文只要完成的研究工作 30
5.2本文的創新之處 30
5.2.1 提出了在球面零件上加工復雜曲線的新方法 30
5.2.2實現了參數化加工 30
謝辭 31
參考文獻 32

半球面螺旋槽研磨機研磨頭部件設計

[摘要]半球面螺旋槽數控研磨機是一種高效率,高精度,低成本,自動化的專用數控研磨設備。本文設計的研磨頭是半球面螺旋槽數控研磨機的主要部件，實現砂輪的切削運動，與工件主軸箱、回轉工作臺按工件加工要求，實現半球面螺旋槽加工。本設計采用彈簧夾頭安裝砂輪，采用螺栓調整主軸箱位置，采用壓縮彈簧機構實現研磨壓力調節，采用直流電磁鐵及接近開關實現“提刀”，采用異步電機驅動。該設計具有結構簡單緊湊、運行可靠、成本低的特點。具有廣泛的應用前景。

[關鍵詞] 半球面螺旋槽研磨頭

Hemispherical helical groove grinder grinding head

[Abstract] The hemispherical spiral groove muller is one kind of special numerical control mulling equipment which has higher efficiency, higher degree of accuracy, lower cost and automate procedures. The grinding head mentioned in this design is the major component of the hemispherical spiral groove muller, which can be used to realize cutting procedures of the grinding wheel. And if it connects with work spindle headstock and swiveling table according to the request of processing workpieces,it can realize the processing of the hemispherical spiral groove. This design uses spring chuck to install the grinding wheel, and uses bolt to adjust the situation of spindle headstock, and uses compression spring mechanism to adjust the mulling pressure. Also the design uses the direct current electromagnet and proximity switch to realize “lifting knife”, and uses asynchronous machine to drive. This design has the features of the simple structure, the reliable operation and the lower cost. And this design also has comprenhensive applicable prospects.

[Keywords] hemispherical spiral groove the grinding head
第二章總體設計方案

2.1研磨機原理方案設計

本研磨機基于數控機床完成復雜曲面加工的工作原理，并針對本研磨機的特殊情況加以創新而成。采用計算機，通過接口電路控制機械部件的運動與協調。考慮到加工對象的球面特征，我們采用了2坐標2聯動的球面坐標系.

2.1.1球面螺旋線的加工原理
其原理如下：
在ψ（即C）和θ（即X）兩坐標聯動的作用下，從球面上的某指定點C開始，可以通過任意路徑到達某任意指定點A。我們設定空氣靜壓軸承繞球心轉動的相垂直的兩坐標ψ和θ，利用球面坐標系的運動原理，就可以實現刀具沿零件球面上預定的曲線路徑運動，實現工藝所要求的加工。在加工過程中，ψ和θ兩坐標分別采用兩步進電動機驅動，并在電控和機械兩部分同時對步距角進行細分，已達到步距的精度要求，加工出符合精度要求的曲線。如下圖所示。

圖2.1 球面坐標系
2.1.2球面螺旋槽的加工原理
本研磨機的加工對象是在航空、航天的陀螺儀和激光照排機等設備上使用的高精度空氣靜壓球面軸承，球面軸承由對稱的兩個半球體組成，為形成氣膜，要求在這兩個高硬度、高精度的半球體上加工出3-24道特殊形狀的螺旋槽。其曲線公式為：

螺旋槽的主參數有球面半徑、槽數、起始角、終止角、螺旋方向等，要求各參數能方便地調整，螺旋槽的深度約為。
2.1.3半球體螺旋槽數控研磨加工原理
由于工件表面已經涂鍍了一層硬度很高的TiN或TiC涂層，必須采用研磨或金剛石磨削才可能進行加工。對于加工深度只有約的情況，采用研磨方案更有把握，因此我們采用這一方案。
研磨加工的原理是：旋轉的研磨具在一定壓力作用下，利用金剛石研磨膏對工件表面進行加工。研磨的深度與研磨具的旋轉速度和壓力成正比，也與研磨具和工件之間的相對移動速度成正比。
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