智能車刀刃磨機機械結構設計(一)

智能車刀刃磨機機械結構設計

【摘  要】該論文主要研究了車刀刃磨機的設計以及控制方法。主要論述了車刀幾何參數和刃磨參數之間的關系和求解方法，建立并描述車刀位姿調整的數學模型。論文論述了車刀刃磨的數學模型，根據模型，求解了車刀的幾何參數和刃磨參數之間的關系。由于車刀刃磨參數決定刃磨時車刀和砂輪間的角度調整。為了確定車刀刃磨機床參數，首先根據刀具刃磨時活動空間的分析，設計了實現方案，選取控制系統結構，根據刃磨運動方程控制角度，最終采用單片機對三臺步進電機控制，從而控制機床產生相應的運動，實現車刀的各個面刃磨。
【關鍵詞】刃磨機   位姿調整   卸荷結構  單片機控制

目      錄
 第一章 緒  論 …………………………………………3
 §1.1 本課題國內外研究現狀……………………4
 §1.2 課題的提出…………………………………5
 §1.3 課題主要研究內容…………………………5
 §1.4 本章小結……………………………………5
 第二章 方案設計及論證 ………………………………5
     §2.1 方案提出……………………………………5
     §2.2 方案論證……………………………………8
 第三章 方案實施 ………………………………………9
     §3.1 數學模型建立………………………………9
     §3.2 機械部分設計………………………………14
           §3.2.1 刃磨基本條件……………………14
           §3.2.2 磨削力估算………………………18
           §3.2.3 機械結構設計……………………20
           §3.2.4 失電制動器選擇…………………22
           §3.2.5砂輪架升降機構設計 ……………25
     §3.3 控制部分設計………………………………26
           §3.3.1控制方案設計 ……………………26
           §3.3.2硬件電路設計 ……………………26
           §3.3.3軟件設計 …………………………37
           §3.3.4驅動電源 …………………………45
 第四章 使用說明書 ……………………………………47
 第五章 結論 ……………………………………………50
 致謝詞  …………………………………………………51
 參考文獻  ………………………………………………52
 附件 §1 英文翻譯 
      §2 開題報告 
第一章  緒 論
 §1.1 本課題領域國內外發展現狀
 工欲善其事，必先利其器。刀具在切削加工中占有舉足輕重的地位。在機械加工中，刀具的費用雖然僅為生產費用的2-5%,但它卻對整個生產的效益有重大的影響。刀具是實現零件加工成形的主要工具，其性能和質量直接影響機械加工的加工質量、效率和成本。
 工業發達國家的經驗表明，選用高效的切削刀具，可以使生產成本降低10-20%。隨著現代化機械加工技術朝著高效率、高精度、高自動化、高柔性化以及網絡化的方向發展，切削刀具也正朝著精密化、復雜化的方向發展。
 一般刀具制造和刃磨是采用普通的工具磨床進行加工，小批量的生產采用萬能工具磨床，而大批量的刀具生產則采用專用的工具磨床，比如溝槽磨床、立銑刀磨床等。然而隨著技術的不斷發展，這種刀具的生產方式越來越不能適應現代刀具技術發展的要求。主要表現:(1)一把刀具的生產需要幾臺機床，多次裝夾，多次定位，不僅工藝裝備復雜，而且刀具的精度很難得以保證;(2)普通的工具磨床的運動控制能力有限，對于一些復雜的刀具只能采用近似的方法加工;(3)萬能工具磨床在加工能力和加工范圍上，遠遠超過普通的工具磨床，但是仍然不能適應現代刀具的多品種、小批量、短周期要求。目前國外的工具磨床生產廠家均采用數控萬能工具磨床和CNC磨削加工技術，這也是普通刀具和復雜刀具制造刃磨的主要途徑和方法。國內車刀刃磨機械主要是在復雜刀具刃磨功能的基礎上帶有車刀的刃磨，臺灣佳群機電公司是臺灣專業CNC專用機床磨刀機生產廠家， JD-30A型第三代萬能磨刀機配有刃磨車刀、鉆頭、銑刀的功能和裝置�？梢葬槍Σ煌�的加工設備和刀具對象，對刀具進行修磨。武漢機床廠生產的M6245車刀刃磨機，（如圖1-1所示）天津市北閘門口儀表機床廠刃磨機CDM32（如圖1-2所示）。M6245車刀刃磨機主要技術規格：
 最大車刀寬度45mm，最大車刀厚度45mm；砂輪架最大往復行程50mm砂輪架往復速度(無級變速)5-25mm/分，砂輪軸轉速2100轉/分，當用φ200mm砂輪時砂輪線速度22米/秒，砂輪數量可裝數量4，常用數量2；刀架縱向最大移動量550mm刀架橫向最大移動量80mm，刀架微調范圍20mm，微進給手輪一格移動量0.01mm，刀架在水平面內旋
轉角度360°，刀架在縱向平面內旋轉角度±20°刀架在橫向平面內旋轉角度±20°，虎鉗鉗口旋轉角度±90°液壓泵流量*壓力2.5升/分*25公斤/厘米，系統工作壓力  8-10公斤/厘米，電動機主傳動電動機1.5kw。
天津市北閘門口儀表機床廠刃磨機CDM32技術參數：
夾持刀具的最大截面尺寸32×32mm。
主Main worktable 1﹑工作臺面積 340×170mm
 2﹑上下移動量 70mm
 3﹑左右移動量 70mm
 4﹑上下移動刻度盤每格移動量 0.02mm
 5﹑工作臺繞水平軸旋轉 -30°～+20°
Motor of spindle 1﹑繞垂直軸旋轉 15
 2﹑輸出功率 550W
 3﹑轉速 2980r.p.m.
Vice-wordtable 1﹑工作臺面積 276×150mm
 2﹑工作臺繞水平軸旋轉 -30°～+30°
Main tool holder 1﹑前后移動量 100mm
 2﹑前后移動刻度盤每格移動量 0.02mm
                   3﹑刀夾繞垂直軸旋轉            360°
機床凈重                                           140kg
                                     
 

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