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半球面螺旋槽研磨机研磨头部件毕业设计

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更新时间：2014-09-29
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半球面螺旋槽研磨机研磨头部件毕业设计
目录

摘要 i
Abstract ii
第一章绪论 1
1.1 本课题研究的背景 1
1.2本课题研究的意义 1
1.2.1研磨加工的现状 3
1.2.2研磨技术的新发展 3
1.3设计目的和内容 5
第二章总体设计方案 7
2.1研磨机原理方案设计 7
2.1.1球面螺旋线的加工原理 7
2.1.2球面螺旋槽的加工原理 7
2.1.3半球体螺旋槽数控研磨加工原理 8
2.2研磨机结构方案 8
2.3回转工作台总体方案的选择 9
2.4传动装置的总体设计 10
2.4.1常见的机械传动方式 11
2.4.2 传动方式的确定 12
第三章研磨头部件设计 13
3.1研磨头的工作原理 13
3.1.1砂轮主运动的实现 13
3.1.2主轴箱位置的调整 13
3.1.3研磨压力的调整 14
3.1.4提刀动作的实现 14
3.1.5电机选择 14
3.1.5.1选择电动机类型和结构形式 14
3.1.5.2 选择电动机的容量 14
3.1.5.3 确定电动机转速 14
3.1.6十字联轴器 15
3.1.6.1联轴器概念 15
3.1.6.2联轴器种类 16
3.1.6.3联轴器的确定 16
3.2研磨头部件结构方案 17
3.2.1结构特点 18
3.2.2砂轮主轴连接及支撑方式 18
3.2.2.1轴（主轴）系用轴承的类型与选择 18
3.2.3调整螺钉及主轴箱导向 19
3.2.4导轨的选择： 19
3.2.5压力调整机构 19
3.2.6提刀实现机构 19
3.2.7直线轴承 20
3.3电动机的选用 21
3.3.1选择电动机类型和结构形式 21
3.3.2 选择电动机的容量 22
3.3.3 确定电动机转速 22
第四章计算分析 23
4.1 工件主轴受力及变形 23
4.2 弹簧的压力计算 24
4.3轴承寿命计算 24
4.4蜗杆蜗轮的设计计算 26
4.4.1选择蜗杆、蜗轮材料，确定许用应力 26
4.5蜗杆传动的热平衡计算 28
第五章结论 30
5.1 本文只要完成的研究工作 30
5.2本文的创新之处 30
5.2.1 提出了在球面零件上加工复杂曲线的新方法 30
5.2.2实现了参数化加工 30
谢辞 31
参考文献 32

半球面螺旋槽研磨机研磨头部件设计

[摘要]半球面螺旋槽数控研磨机是一种高效率,高精度,低成本,自动化的专用数控研磨设备。本文设计的研磨头是半球面螺旋槽数控研磨机的主要部件，实现砂轮的切削运动，与工件主轴箱、回转工作台按工件加工要求，实现半球面螺旋槽加工。本设计采用弹簧夹头安装砂轮，采用螺栓调整主轴箱位置，采用压缩弹簧机构实现研磨压力调节，采用直流电磁铁及接近开关实现“提刀”，采用异步电机驱动。该设计具有结构简单紧凑、运行可靠、成本低的特点。具有广泛的应用前景。

[关键词] 半球面螺旋槽研磨头

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
第二章总体设计方案

2.1研磨机原理方案设计

本研磨机基于数控机床完成复杂曲面加工的工作原理，并针对本研磨机的特殊情况加以创新而成。采用计算机，通过接口电路控制机械部件的运动与协调。考虑到加工对象的球面特征，我们采用了2坐标2联动的球面坐标系.

2.1.1球面螺旋线的加工原理
其原理如下：
在ψ（即C）和θ（即X）两坐标联动的作用下，从球面上的某指定点C开始，可以通过任意路径到达某任意指定点A。我们设定空气静压轴承绕球心转动的相垂直的两坐标ψ和θ，利用球面坐标系的运动原理，就可以实现刀具沿零件球面上预定的曲线路径运动，实现工艺所要求的加工。在加工过程中，ψ和θ两坐标分别采用两步进电动机驱动，并在电控和机械两部分同时对步距角进行细分，已达到步距的精度要求，加工出符合精度要求的曲线。如下图所示。

图2.1 球面坐标系
2.1.2球面螺旋槽的加工原理
本研磨机的加工对象是在航空、航天的陀螺仪和激光照排机等设备上使用的高精度空气静压球面轴承，球面轴承由对称的两个半球体组成，为形成气膜，要求在这两个高硬度、高精度的半球体上加工出3-24道特殊形状的螺旋槽。其曲线公式为：

螺旋槽的主参数有球面半径、槽数、起始角、终止角、螺旋方向等，要求各参数能方便地调整，螺旋槽的深度约为。
2.1.3半球体螺旋槽数控研磨加工原理
由于工件表面已经涂镀了一层硬度很高的TiN或TiC涂层，必须采用研磨或金刚石磨削才可能进行加工。对于加工深度只有约的情况，采用研磨方案更有把握，因此我们采用这一方案。
研磨加工的原理是：旋转的研磨具在一定压力作用下，利用金刚石研磨膏对工件表面进行加工。研磨的深度与研磨具的旋转速度和压力成正比，也与研磨具和工件之间的相对移动速度成正比。
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