车床数控砂带磨削装置设计

目录
第1章引言…………………………………………………………………………1
1.1概述…………………………………………………………………………1
1.2目前的发展状………………………………………………………………1
1.3砂带磨削的特点……………………………………………………………2
1.4砂带磨削装置的主要结构及磨削用量………………………………… 2
1.5砂带磨削的发展方向………………………………………………………3
第2章砂带磨削装置的设计…………………………………………………… 3
2.1总体方案……………………………………………………………………4
2.1.1磨削装置应满足以下要求………………………………………… 4
2.1.2装置总体方案……………………………………………………… 4
2.2砂带的选择…………………………………………………………………………5

2.3磨削力与磨削功率的计算……………………………………………………… 7
2.3.1磨削力与磨削功率的计算……………………………………………… 7
2.3.2磨削力的计算…………………………………………………………… 8
2.4接触轮与张紧轮设计…………………………………………………………… 8
2.4.1接触轮尺寸的设计………………………………………………………… 9
2.4.2张紧轮的尺寸设计………………………………………………………… 10
2.5张紧力的计算………………………………………………………………………10
2.6电动机的选择………………………………………………………………………11
2.7带动设计……………………………………………………………………………12
2.8主轴的设计…………………………………………………………………………13
第3章进给系统的设计……………………………………………………………………15
3.1滑动导轨副设计……………………………………………………………………15
3.1.1选择导轨面的截面形状和结构尺寸……………………………………15
3.1.2设计导轨磨损后的补偿和间隙调整装置………………………………15
3.1.3设计导轨润滑系统和防护装置…………………………………………15
3.1.4确定导轨的精度和技术要求……………………………………………16
3.2滚珠丝杠副的设计……………………………………………………………… 16
3.2.1丝杠类型的选择…………………………………………………………… 16
3.2.2丝杠载荷…………………………………………………………………… 17
3.2.3丝杠导程………………………………………………………………………17
3.2.4初选丝杠………………………………………………………………………17
3.2.5临界转速校和…………………………………………………………………17
3.2.6定位精度校和…………………………………………………………………18
3.3减速齿轮设计………………………………………………………………………19
3.3.1确定齿轮模数及有关尺寸…………………………………………………20
3.3.2齿轮消隙……………………………………………………………………20
3.4步进电机的选择…………………………………………………………………21
3.5计算步进电机的惯性负载………………………………………………………22
第4章数控系统的设计…………………………………………………………………24
4.1数控系统硬件组成、控制对象介绍……………………………………………24
4.1.1数控系统基本硬件组成…………………………………………………24
4.1.2主控制CPU的选择……………………………………………………… 24
4.1.3存储器扩展电路设计…………………………………………………………25
4.1.4译码电路……………………………………………………………………… 25
4.1.5 I/O扩展电路………………………………………………………………… 25
4.1.6键盘,显示接口电路……………………………………………………… 25
4.1.7其他电路……………………………………………………………………… 25
4.1.8步进电机驱动器的选择…………………………………………………… 26
结论…………………………………………………………………………………………… 27
致谢…………………………………………………………………………………28
参考文献………………………………………………………………………… 29

车床用数控砂带磨削装置设计
[摘要]对于长轴类零件来说，传统的加工工艺一般为粗车精车粗磨精磨四道工序，而其中精磨部分又大多依靠外圆磨床的砂轮磨削来完成。普通砂轮磨削的加工范围有限，不能适应一些具有特殊外形工件的加工，比如单件小批量生产的细长轴、大尺寸重型零件，以及长径比很大的细长杆件等。此外，对于一些中小型企业来说，资金有限，也没有能力购置相应的精加工机床。针对这一现象，本课题采用砂带磨削技术改造普通车床，由普通机床加工高质量零件。即在CA6140车床上应用砂带磨削技术，加载了砂带轮磨削装置，使车削与磨削在同一台车床上加工完成，既降低了工件表面粗糙度，又进一步提高了工作效率。同时，由于资金投入少，而加工出的工件能获得较好的表面质量，因而该工艺具有明显的经济效益。这种尝试也为改造普通机床，拓宽其用途积累了一定的经验。
[关键词]：砂带磨削；数控；车床

砂带磨削工艺，就是将环形砂带套在接触轮和张紧轮的外圆上，在张紧的状态下，使高速旋转的砂带表面与工件的加工表面相接触，并在一定的压力作用下，以产生的相对摩擦运动（切削运动）对工件表面进行磨削加工的一种工艺方法。砂带磨削分为轮压式和带压式两种方法。

对于轮压式磨削法，即接触轮施压于工件表面上，此时接触轮与工件的轴间距A＝1/2（D＋d）此种磨削方式由于接触压力大，单位时间内金属的去除量大，效率高，因而适用于内、外圆表面和平面的粗、精磨削。对于带压式磨削法，即用砂带施压于工件磨削表面，此时因张紧轮支架向工件方向倾斜了一个角度α，接触轮与工件轴间距互A>1/2（D＋ d）。与轮压式磨削法相比，带压法的接触压力较小，单位时间内去除的金属量亦小，主要用于磨削圆弧面、圆锥面和其它异形表面，尤其以精加工抛光为主。
由于本文所设计装置主要用于外圆表面的精磨，所以采用轮压式。
砂带和砂轮一样，同属于一种多齿微刃型切削工具，其加工特性基本相同，所不同的只是形状各异而已。

砂带磨削装置的主要结构及磨削用量
砂带磨削装置有几种不同的结构。一种是由电机输出轴直接传动砂带的装置，另一种是由电机经磨削主轴传动砂带的装置，还有一种是供内圆磨削使用的装置。
对于第一种装置，它的特点是接触轮直接安装并固定在具有1：5锥度的电机输出轴上，该装置具有砂带张紧及快换操纵机构。因为这种磨削装置可以借助夹持架安装在多种金属切削机床上进行磨削加工，故称其为通用砂带磨削装置。这种装置中，张紧轮和接触轮宜采用质地均匀的尼龙材料制成。由于接触轮和张紧轮都是高速旋转的零件，张紧轮的转速可达5 000 r／ min以上，为保证安全并提高整个装置的工作平稳性，加工后应对这两种零件进行动平衡试验，力求将不平衡重减到最校
本文采用的是后一种由电机经磨削主轴传动砂带的装置，这主要是考虑到装置的整体布局。
砂带的线速度受允许的最大极限限制，一般选为25 m／s。工件每转砂带沿工件轴线的纵向进给量一般控制在砂带宽度的一半以内，精加工时可适当减少一些。另外，磨粒的粒度与磨削的表面粗糙度有直接关系，粒度越小，磨削后的表面粗糙度数值越低。使用时，应保证有充足的冷却润滑液和相应的除尘设备。

砂带磨削技术优越性的发挥，很大程度上要依赖于砂带磨床本身，因而磨床的结构设计是一项非常关键的工作，在砂带磨床的设计中，磨头又是最关键的，它的结构方案，参数选择及主要零部件的制造精度，刚性等指标将对工件表面质量、加工精度有很大的影响。
从砂带的外部特征来看，砂带犹如机械传动所用的平皮带，因而砂带传动特点也与平皮带传动相似：
（1）依靠摩擦力传动。砂带运行时．它的动力来自驱动轮外缘表面与其接触部分的摩擦力，即驱动轮的有效圆周力。为此，砂带必须像平皮带传动一样有一定的初张力，使之紧贴驱动轮表面。
（2）为了防止砂带运行中出现跑偏、皱折等现象，砂带传动中，各传动轮大多采用轴平行结构，少数场合使用交叉轴传动时，各轮面及轴线都须注意对称分布。同时，在所有传动轮中，至少必须有l一2个轮子外圆轴截面为中凸形。
（3）砂带自身质量轻且柔软，弯曲抗力小，因而它也有与平皮带传动同样高的传动效率，甚至更高，动力损失小等特点，这也是砂带磨削功率利用率高的原因之一。
（4）平皮带不论上下两面都不允许有物体与之作滑动摩擦，而砂带则可以用适当的物体支承其背面，并以此实现对工件的磨削加工。

本题目设计的砂带磨削装置可以装在CA6140以上的车床上，应该按CA6140车床的结构尺寸来确定装置的基本尺寸，主要考虑CA6140车床的导轨宽度以及导轨平面与车床主轴中心的距离。同时根据技术要求设计计算各参数。