磨床毕业设计(共14页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上 毕业设计（论文）题目: 半自动内圆磨床 设 计 者： 刘 卫 学 校： 武汉工程职业技术学院 专 业： 机 械 设 计 及 自 动 化 专心-专注-专业论 文 摘 要磨削是机械制造中最常用的加工方法之一。随着高速磨削和强力磨削工艺的发展，进一步提高了磨削的效率。磨床在机械加工中容易实现自动化，因此磨削加工的用途愈来愈广，使用范围日益扩大，在金属切削机床中占的比重不断上升，在工业发达国家占金属切削机床的25%以上。目前，我们对轴承加工设备，尤其是高精度、高效率、高可靠性的轴承磨床需求量十分庞大。轴承，作为机械工业的基础件，其加工设备的重要性非常突出。本文介绍半自动轴承

2、套圈内圆磨床的自动化系统进行设计，它包括了硬件及软件的设计。对目前在工业生产中他不仅能多减少加工工序还能有效地减少加工的时间，于是能够大大的减少加工的成本，所以在大量使用的此类设备中都具有很好的参考价值，而且磨床的研究一直是一个很重要的任务，随着磨床的日益普遍化，越来越多的难题将面临在设计者和加工者的面前，我们必须不断地改善加工设施赶上国际工业水平。关键词：磨削 机床 轴承 内圆磨床第1章 概述随着我国机械设备，汽车工业等行业的快速发展，也随着我国自动化技术的提高，自动化工厂也上了一个新的台阶，自动化技术具有独特的优点，既能够减少在各方面领域获得广泛的应用。本章介绍了磨床的基本概念及分类，以及

3、它的各种特点。本次设计使用的自动控制磨床，具有通用性和适应性强；可靠性高，抗干扰能力强；而系统的设计、安装、调试工作量少，维持工作量小，维修方便，体积小，能耗低等优点。在机械加工工艺这一块有很大的前景。1.1 磨床的简介1.1.1磨床的基本概念磨床是以砂轮周边或端面对工件进行磨削加工的精密机床。它不但能加工外圆、内圆、平面、螺纹、花键、齿轮以及钢材切断，而且还能加工一般金属刀具难以加工的硬材料，如淬硬钢、硬质合金、陶瓷、玻璃、石材，还能加工木材和塑料等。利用磨削加工可以获得较高加工精度和光洁度，而且其加工裕量较其他加工方法小得多，所以磨床广泛地应用于零件的精加工。它也是以磨具（如砂轮、轮带、油

4、石、研磨剂等）作为工具进行切削加工的机床，可加工各种表面（如内外圆柱面和圆锥面、平面、螺旋面），还可以进行切断等。1.1.2磨床的分类磨床的种类很多，按其工作性质可分为：外围磨床、内圆磨床、平面磨床，工具磨床以及一些专用磨床。如螺纹磨床、球面磨床、花键磨床、导轨磨床与无心磨床等。1.1.3.磨床的特点 （1） 机床采用可编程序控制器控制自动循环，稳定可靠，并具有故障自诊断能力，操作方便、效率高。 （2） 采用切入式磨削工艺，工件定位稳定可靠，可调性好。（3） 机床的工作台导轨采用平-V型贴塑导轨，吸振性好，承载能力高，摩擦系数小。进给导轨采用双V型高精度滚动导轨，直镶条螺钉预紧具有摩擦阻力小，

5、承载能力强，运动精度高，刚性好的特点。 （4） 机床进给采用步进电机通过谐波减速器带动滚珠丝杠螺母实现进给运动，进给和补偿为同一运动链，结构紧凑，整体化。（5） 机床采用大功率电机拖动砂轮轴，砂轮线速度为50m/s,刚性好。 （6） 机床配用前叉式仪表双点测量，仪表架由油缸驱动，两根导向杆导向，结构紧凑，调整方便。 （7） 机床动作采用多个电磁阀分别控制，在手动调整工作状态时，机床各动作均可单动，因此机床的调整的检查排除故障相当方便。 （8） 机床液压系统采用CB-B40齿轮泵，油箱与床身分离，液压电磁阀都安装在油箱上，便于调整维修。 （9） 机床冷却系统配有大流量高压冷却泵，冷却水量大，冷却

6、充分。 （10） 机床采用可卸式全封闭罩壳，装拆方便，便于维修机床。 1.1.4磨削的工件的进给（1） 工件的旋转进给运动（2） 工件相对砂轮的轴向进给运动（3） 砂轮径向进给运动1.1.5砂轮（1） 平面砂轮（2） 筒形砂轮（3） 双斜边砂轮（4） 杯形砂轮（5） 碗形砂轮（6） 蝶形一号砂轮（7） 薄片砂轮1.2磨床的应用领域（1）开关量逻辑控制（2）运动控制（3）闭环过程控制（4）数据处理 第2章 机床的基本概述2.1 机床的简介2.1.1机床的概述半自动套圈内圆磨床又称为3MB2024型。它是由3N50NZ，380V/220V电源供电。机床控制电压为交流220V，交流110V，直流24

7、V。其主控系统采用可编程序控制（PLC），机械振荡机构驱动采用直流电动机，由可控硅调速器无级调节振荡频率。系统共有电动机六只，总容量约20KW。 2.1.2 机床的主要用途和使用范围1.机床的主要用途本机床用于磨床加工滚动轴承的内径，圆锥，滚子轴承外圈滚道及带挡边的滚子轴承外圈滚道，也主要用于磨削各类大型系列轴承套圈的内孔，特别适用于加工对象的大批量生产。本产品既可手动上下料，半自动工作，又可通过增加特殊订货部件，实现自动上下料，全自动工作，被加工套圈的内径范围是150240mm。2.机床的使用范围 它使用于大批量生产的轴承行业，本机床系半自动单机。其磨削轴承套圈内径时选用仪表测量磨削，磨削滚

8、子轴承外圈滚道时，其尺寸精度要求较低，选用定程磨削。 2.2 机床的性能及结构简介2.2.1PLC控制机床的主要特点机床采用以外圆定位磨削孔径的磨削工艺，采用单极式电磁无心夹具，用多点接触的浮动支承使工件定位进行磨削，这样磨孔精度高，定位稳定可靠，可调性好。机床工作台往复系统和床头箱进给系统均采用精密的可预紧，具有足够刚性的十字交叉滚子导轨，摩察阻力小，运行平稳，频率高，寿命长，结构紧凑。机床液压油箱与机身分离，减小了机床的热变形，提高了机床的工作精度。机床具有定程和电感仪表测量两种控制尺寸精度的测量方式，可以根据需要进行预选使用。机床动作采用多电磁阀分别控制，在手动调整工作状态时，机床各动作

9、均可单动，且机床又有手摇机构，因此，使机床调整和检查排除液压故障相当方便。机床采用带传动砂轮轮轴，并具有单独的砂轮轮轴循环冷却系统。本机床有完善的安全联锁保护，如工件跳离砂轮与工作台退出工件的顺序，工件定位上磁与工件台进入的顺序，以及在机床自动工作进行中突然停电各有关部件的运动等，均具有安全联锁保护，使机床工作安全可靠。 机床采用斜楔杠杆进给机构，进给与补偿传动链分离，在更换砂轮后，不需要进行再调整即可磨削。与丝杠螺母进给机构相比较，它没有丝杠螺母齿形误差和螺距累积误差对进给定程精度的影响，因此，进给定程精度高，在斜楔杠杆进给机构中又采用了死挡块最终进给位置的装置，以减少精磨结束行程开关讯号误

10、差对定程磨削尺寸精度的影响，提高了定程磨削的尺寸精度。机床采用了机械振荡的磨削方式，提高了振荡的往复次数，从而提高了磨削效率。在机床自动工作循环中，采用了两次无磨工步（即粗磨结束后光磨结束和精磨结束后光磨），光磨延时时间可任意预先调整，砂轮修整采用了以修整速度的单程修整。222结构简介1.床头箱床头箱体内装有工件主轴，箱体端面装有电磁无心夹具，采用双速电动机带动工件旋转，有六级转速。床头箱下面底板，可沿进给滑板前后移动，以适应大小工件的位置调整，床头箱在底板还可以作30。回转。2.电磁无心夹具电磁无心夹具的浮动支承部分与床头箱体连接，端面支承与床头箱主轴连接。3.工作台砂轮轴由电动机经多楔橡胶

11、带来带动，更换砂轮轴皮带可获得三种砂轮轴转速。工作台在正常工作时由工作台油缸带动作快进退运动，由机械振荡机构带动作往复振荡运动。工作台与床身由可预紧的十字交叉滚柱导轨连接，调整时将工作液压开关搬向“关”位置，摇工作台手摇机构，通过齿轮齿条付带动工作台移动。4.仪表架仪表架固定在床头箱上，根据工件宽度需要，仪表架可作纵向调整，内磨测量装置固定仪表架上，根据工件的位置可作横向调整，根据工件直径需要可将测量脚调整螺钉。压力油箱推动塞右行时，仪表架进入工件，由螺钉定位，活塞左行时仪表架退出工件，由活塞与油缸体定位。磨削带挡边的滚子轴承和外圈滚道和圆锥滚子轴承外滚道时，需拆除仪表架及内磨测量装置，采用定

12、程磨削，故本部件作为特殊部件，根据用户需要配给。5.机械振荡机构直流电机通过带轮带动偏心轴旋转，偏心轴上装有偏心套，通过调节偏心套与偏心轴的相对位置得到偏心量05mm，在电机运转时通过接架将振荡运动传递给工作台油缸活塞，使工作台产生010mm的振幅，振荡的频率通过可控硅调速器改变电机转速，可得到最大频率为500次/min。2.3机床的传动系统概述2.3.1传动系统的分类本机床的传动系统由机械、液压和电气三部分组成,以实现机床的工作。1.机械传动系统 (1)砂轮的运动砂轮的旋转由带传动砂轮轴带动,砂轮轴由电动机经皮带轮,多楔橡胶带带,砂轮座装在工作台上,作往复运动。(2)工作台的运动工作台的振荡

13、,由直流电动机经三角皮带传至振荡机构,再由振荡机构传动给工作台,实现工作台的振荡,工作台大行程运动由工作台油缸来实现。(3)工件的运动工件的旋转,由双速电动机经三角皮带传动,三级轮可得到六级转速。工件的进给,由斜楔杠杆传动来得到。工件的补偿,由补偿箱经丝杠达到。(4)修整的运动砂轮修整器装在进给滑板上,可作倒抬运动,并有尺寸调整机构,以调整尺寸。2.液压传动(a)液压传动-利用液体压力能实现运动和动力的传动方式。(b)液压传动系统的概述:液压传动系统简称液压系统，是由液压能源，执行元件，控制元件和辅助元件等组成，以完成一定动作的系统。 1.液压传动系统的特点:(A)具有一定压力的液体来传动。(

14、B)传动过程中必须经过两经能量转换。(C)传动必须在密封容器中进行,而且容积要进行变化,是机械能量转换为液压与气压能必要的条件。2.液压传动系统的辅件:液压传动系统辅件主要包括:密封元件,油箱,油管和管接头,滤油器和蓄能器等,从液压传动的原理看，这些元件是辅助作用。但它们对保证液压传动系统有效地工作和一定的工作性能却至关重要。油箱:油箱的基本功能是储存液压传动系统的工作液体，同时兼有散热、沉淀杂质、分离混入的水、气等作用。3.电气传动电气传动包括了系统的硬件系统，软件系统。第3章 机床的电路简介3.3.1机床的主电路根据电路设计要求，该电路需选用油泵电机、冷却泵、磁性分离器、砂轮电机、工件电机

15、、振荡电机及调速器各一台。当磨床在电源合闸时，油泵电机、冷却泵及磁性分离器同时工作。因为当电源合闸时油泵电机启动，磁性分离器工作，在磁性分离器的作用下它将细小的铁削带走，同时卡盘激磁，把工件固定在工作台上，以避免工件的移动而造成工件磨削不到位。同时也需要冷却泵工作，用冷却液对工件进行冷却。又因为它们的功率都比较小，所以都用同一个交流接触器控制。在工作期间它们都设有各自的保护装置。 在手动上好料时，当油泵电机、冷却泵及磁性分离器工作后，砂轮电机、工件电机、振荡电机及调速器才工作。由于它们的功率都比较大，所以都用不同的接触器控制。在电路中也装了振荡电机和调速器，它们是为了使工件磨得更标准，所以应用

16、振荡电机来控制，由于工件的大小不一，振荡电机振荡的速度也不一样，因此需要用一台调速器来控制。 3.3.2 保护环节1.电动机保护开关他们分别作为油泵电机，工件电机，冷却泵电机，磁性分离器的过载保护开关避免流过电机的电流多大，造成电机的烧毁，产生事故。2. 空气开关 控制电路中控制保护开关，对控制电路进行保护，一面大电流通过时直接对电路产生损坏。 第4章 系统工作概述1电动机的选型： 电力拖动系统中拖动生产机械运行的原动机，即驱动电机，包括直流和交流电动机两种。交流电动机又有异步电动机和同步电动机两种。（1） 电动机的调速性能。包括调速的平滑性、调速系统的经济性多方面，都应满足生产机械的要求，如

17、调速性能要求不高的各种机床、水泵、通风机多选用普通三相鼠笼式异步电动机。（2） 电动机的启动性能。启动转矩要求不高的，例如机床可以选用普通三相鼠笼式异步电动机。（3） 电源。交流电源比较方便，直流电源一般需要有整流设备。综合以上几点，本磨床选用三相交流异步电机，油泵电机、冷却泵电机磁性分离器电机、砂轮电机选用普通的三相鼠笼式异步电动机。振荡电机选用的直流电机。工件电机选用的是双速异步电动机。2 .低压断路器的选型：低压断路器俗称自动开关，可用来分配电能，不频繁地起电动机，对电源电路及电动机等实行保护。（1）断路器的额定电压和额定电流应大于或等于线路、设备的正常工作电压 和电流；（2）断路器的分

18、断能力应大于或等于电路的最大的三相短路电流。（3）欠压脱扣器的额定电压应等于线路的额定电压；（4）过电流脱扣器的额定电流应大于或等于线路的最大负载电流。 4 .控制按钮的选型：按钮是一种简单的手动开关，通常用来接通或断开控制电路。（其中电流很小）从而控制电动机或其他电气设备的运行。按钮在切换过程中，具有“先断后合”的特点，即总算常闭触点先断开，常开触点后闭合。我国按钮额定电压为交流500V，直流440V，额定电流大多为5A。颜色的选择：红色表示停止按钮；红色蘑菇形表示急停按钮；绿色表示起动按钮；黄色表示应急或干预；点动按钮是黑色；起动或停止交替动作是黑色、白色或灰色；复位是蓝色。根据查资料可选

19、择LAY3系列5. 测量指示放大仪的选择测量指示放大仪是用来检测工件磨削的尺寸的，选 MCK-1C型6. 稳压电源由于指示灯和信号灯、PLC控制器均需要24V供电，因此选用一个稳压电源来将220V的交流电转换为24V的直流电，其工作原理是将220V的交流电经过变压整流为脉动直流电，再经过滤波将脉动直流中的交流成分虑除掉，经过稳压器稳压最终输出24V的直流电。所以选JN-250 AC380DC24V 8A7. 电磁阀的选型：电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器；并不限于液压，气动。 电磁阀是用电磁的效应进行控制，主要的控制方式由继电器控制。气动系统中，电磁阀的作用就是在控制系统中按照

20、控制的要求来调整压缩空气的各种状态，气动系统还需要其他元件的配合，其中包括动力元件、执行元件、开关、显示设备及其它辅助设备。电磁阀的工作原理：电磁阀里有密闭的腔，在的不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油刚的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞竿带动机械装置动。这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动。 8、熔断器的选型： 主要根据负载的过载和短路电流的大小来选择，对于此处电动机和电路的保护，选用螺旋式的（它的熔管

21、内装有石英沙或惰性气体，有利于电弧的熄灭，具有较高的分断能力，并有熔断指示器，多用于电机主电路中）。 第5章 机床的设计概述41机床设计总述本机床是主要对工件的粗磨、精磨、砂轮的修整、工件的调整进行控制，其中间修整和计数修整的工作是用电磁阀来实现的。 4.2 工件的磨削 4.2.1工件的粗磨手动上好料后，按下循环启动按钮，磨架进，砂轮进入工件，工件跳进，开始粗磨，工件快进给，粗进给，第一次光磨粗磨结束。 4.2.2工件的精磨当粗磨延时时间到，磨架快速进给，砂轮进入工件，工件跳进，开始精磨。在工件跳进压的作用下，工件精进给，M116得电。这样就完成了工件的精磨第二次光磨。 4.2.3断磁补偿当精

22、磨完时，进程仪表信号到，工件跳出，进给倒退，磨架快速退至后位，工件停。磨架退到右位，同时进给返回到时，量仪放大器的测爪收，开始补偿。当进给返回时，所需磨削的工件磨削完，工件已跳出，进给快退的动作结束，磨架快退，工件停，修整器倒，修整右位速度。磨架跳至右限位，修整器抬，停止修整。步控器处于起始状态。测爪收，延时下料，断磁补偿。 4.3机床的操作顺序闭合电源开关，信号灯亮，电源得电。 揿按钮，油泵、水泵及磁性分离器启动，调速器得电，同时机床呈复位状态。 揿按钮，启动砂轮电动机。用方式选择开关选择“半自动”循环，选择“定程”磨削或“仪表”控制磨削；选择是否计数修整（无计数修整，则每次循环到粗磨无进给

23、后进行一次修整砂轮）；选择是否返修循环，选择中间修整砂轮是单向还是双向。手动上好工件后，在各行程开关在原始位时，循环启动按动中的指示灯HL10亮后，揿按钮启动循环。 若要中断循环，可按复位。 第5章 结束语本次毕业设计是半自动内圆磨床的运作。该机床是采用振荡磨削来加工工件。其主电路主要用到了油泵电机，冷却泵，磁性分离器，砂轮电机，工件电机，振荡电机及调速器，还有电路模块和各自的保护开关来进行主电路的控制。控制电路还用到了控制变压器，稳压电源模块，风扇及电磁吸盘等器件来进行控制电路的设计。致 谢时间飞逝，弹指一挥间，我已在的武汉工程职业技术学院度过了 三个年头。三年，一段很美好的时光，从大一到大

24、三，三年的光阴让我成长，让我从青涩走向成熟。特别是，读大三的时候，让我的人生有了不同的轨迹。这次毕业设计（论文）是在指导老师的悉心指导下完成的。导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，严以律己、宽以待人的崇高风范，不仅使我树立了远大的学术目标，还使我懂得了做人的道理。每次我们有什么不懂的问题，他都会细心而耐心的讲解，直到我们懂了为止。他的这种伟大的工作作风让我敬佩，并充满无限的感激。每一次的谈话都在指引着我们沿着正确方向前进，让我们远离弯路，少走弯路。而这次毕业论文的每个过程都凝结着老师的心血，自己孜孜不倦的努力，同学们的大力支持，朋友的热切关心。这次毕业设计对我的影响是巨大而

25、深刻的，这种影响不是一朝的迸发，而是日积月累的渗透，在这点滴汇聚中使我逐渐形成正确、成熟的人生观、价值观，让我养成了细心做事，开放思维的习惯。为此，我常常庆幸于我的幸运有这样的经历是我大学生涯的一大幸事！遗憾的是，毕业在即，美好的日子已屈指可数。多么希望时间可以再多些，日子可以再长些，让我可以有更多的时间、更多的机会在武汉职业技术学院这块只是的摇篮里多学习一点。但我知道，我人生的角色该转换了，我该走出校园了，该自己去奋斗，自己去实现人生的目标。但是有了这段学习经历，面对我以后的工作和生活有可以借鉴的资本。我会将这段求学之旅牢牢地保存在脑海中，它将是我人生中一笔巨大的财富。 本论文的顺利完成，也离不开各位老师、同学及朋友的关心和帮助。感谢和我生活了两年的同学、好友，是你们让我们的寝室充满快乐与温馨，感谢你们给予我的帮助！我感谢可以有这样一个空间，让我对所有给予我关心、帮助的人说声“谢谢”！今后，我会继续努力，好好工作！好好学习！好好生活！参考文献（1）液压传动与气压传动（第4版） （2）工厂电器控制设备 （3）金属切削原理与刀具（第四版） 2011年3月26日星期六