（全套dwg图纸）万能外圆磨床结构改进设计高速磨头无轴电机设计（含毕业论文）

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万能外圆磨床结构改进设计高速磨头无轴电机设计摘要高速加工技术概述高速加工概念起源于德国切削物理学家卡尔•萨洛蒙著名的切削实验及其物理延伸，年他进行了高速加工模拟实验，年发表了高速加工理论，提出了高速加工假设。他认为定的工作材料对应有个临界切削速度，其切削温度最高在常规切削范围内切削温度随着切削速度的增大而升高，当切削速度达到临界切削速度后，切削速度再增大，切削温度反而下降，人们将该曲线称为萨洛蒙曲线。这个理论给人们个非常重要的启示加工时如果能超过图中所示的区，而在高速区进行切削，则有可能用现有的刀具进行高速加工，从而大大地减少加工时间，成倍地提高机床的生产率。这理论的发现为人们提供了种在低温低能耗条件下实现高效率切削金属的方法。.高速加工的定义从高速加工技术诞生至今，人们很难为高速加工做个明确的界定，因为高速加工并不能简单地用切削速度这参数来定义，在不同的技术发展时期对不同的切削条件用不同的切削刀具加工不同的工件材料，其合理的切削速度是不样的。从切削机理角度看，高速加工时，切削温度应随切削速度的增大而降低从切削技术角度看，高速加工是以高切削速度高进给速度和高加工精度为主要特征的加工技术，它所采用的切削参数要比传统工艺所采用的切削参数高几倍甚至几十倍。因此，目前通常把切削速度比常规切削速度高倍以上的切削称为高速加工，但对于不同的材料不同的切削方式，其高速加工的切削速度并不相同，早期高速加工主要用于航空航天工业铝合金零件的加工，从世纪年代开始，由于高速加工机床功能部件如高速主轴进给系统技术取得了定的进展及对刀具技术的深入研究，高速加工也开始应用于般金属零件的加工。进入年代后，由于高速加工机床许多关键部件研究取得突破，机床性能有了很大的提高，同时设备价格开始下降，高速加工技术受到了许多制造企业的关注。对于当今广泛使用的数控机床加工中心等投资费用较高的加工装备，只有大幅度降低切削工时才能进步提高其生产效率，而大幅度降低工时，只有通过提高切削速度和进给速度的方式才能实现，所以发展高速加工技术具有十分重要的意义。高速加工中心的类型高速加工机床有高速加工中心高速车床高速钻床高速铣床高速磨床等，其中高速加工中心最为典型。按高速机床必须具备高主轴转速和高进给速度与加速度的技术特征，通常将高速加工中心分为两类以高转速为主要特征的高速加工中心，即型，这类机床般只具有高转速而没有高进给速度。以高移动速度为主要特征的高速加工中心,即型，这类机床不仅具有高主轴转速，且具有高进给速度。高速加工的特点加工效率高由于切削速度高，进给速度般也提高倍，这样，单位时间材料切除率可提高倍，因此加工效率大大提高。如高速铣削加工，当切削深度和每齿进给量保持不变时，进给速度可比常规铣削提高倍，材料切除率可提高倍。切削力小传统的切削加工采用“重切削”方式，而高速加工采用“轻切削”方式，即传统的切削加工方式般采用大切削深度低进给速度进行加工，要求机床主轴在低转速时能提供较高的扭矩，其结果是方面切削力大，另方面机床和工件都承受较大的力而高速加工则采用小切削深度高主轴转速和高进给速度进行加工，由于切削速度高，切屑流出的速度快，减少了切屑与刀具前面的摩擦，从而使切削力大大降低。热变形小高速加工过程中，由于极高的进给速度，的切削热被切屑带走，工件基本保持冷态，这样零件不会由于温升而导致变形。加工精度高高速加工机床激振频率很高，已远远超出“机床刀具工件”工艺系统的固有频率范围，这使得零件几乎处于“无振动”状态加工同时在高速加工速度下，积屑瘤表面残余应力和加工硬化均受到抑制，减小表面硬化层深度及表面层微观组织的热损伤，因此用高速加工的表面几乎可与磨削相比。简化工艺流程由于高速铣削的表面质量可达磨削加工的效果，因此有些场合高速加工可作为零件的精加工工序，从而简化了工艺流程，缩短了零件加工时间。综上所述，高速加工是以高切削速度高进给速度和高加工精度为主要特征的加工技术，高速加工可以缩短加工时间，提高生产效率和机床利用率工件热变形小，加工精度高，表面质量好适合加工薄壁刚性较差容易产生热变形的零件，加工工艺范围广，因此，在实际应用中，高速加工具有较好的技术经济性。.高速加工的关键技术高速加工技术的开发与研究，主要集中在刀具技术机床技术软件等几个方面。刀具技术高速加工刀具必须与工件材料的化学亲和力小，具有优良的机械性能化学稳定性和热稳定性，良好的抗冲击和热疲劳特性。高速加工通常采用具有良好热稳定性的硬质合金涂层刀具立方氮化硼陶瓷刀具和聚晶金刚石刀具。硬质合金涂层刀具由于刀具基体具有较高的韧性和抗弯强度，涂层材料高温耐磨性好，因此适用于高进给速度和高切削速度的场合陶瓷刀具与金属的化学亲和力小，高温硬度优于硬质合金，所以它适用于切削速度和进给速度更高的场合立方氮化硼刀具具有高硬度良好的耐磨性和高温化学稳定性，适合于加工淬火钢冷硬铸铁镍基合金等材料聚晶金刚石刀具的磨擦系数低耐磨性极强，导热性好，特别适合于加工难加工材料和粘结性强的有色金属。刀具夹紧技术是快速安全生产的重要保障。由于传统的长锥刀柄不适合用于高速加工，所以在高速加工中，采用刀柄锥部和端面同时与主轴内锥孔和端面接触的双定位刀柄，如德国的空心刀柄。这种刀柄不需要拉钉，主轴锁紧装置充分考虑离心力的影响，夹持力般随主轴转速的提高而自动增大。机床技术性能良好的数控机床是实现高速加工的关键因素。从原理上说，高速加工机床与普通数控机床并没有本质区别。但高速机床为了适应高速加工时主轴转速高进给速度快机床运动部件加速度高等要求，在主轴单元进给系统系统和机械系统等方面比普通数控机床具有更高的要求。高速主轴高速主轴是高速加工机床的核心部件。当主轴转速不断提高时，传统的齿轮皮带变速主传动系统由于本身的振动噪声等原因已不能适应高速加工的要求，随着电气传动技术的迅速发展和在高速加工机床中的应用，高速加工机床的主传动结构已发生了很大的变化由内装式电动机直接驱动代替皮带齿轮传动，从而将设备振动噪声和主轴传动系统的转动惯量降低到最小，提高了主轴系统的刚度和固有频率，也将机床主传动链的长度缩短为零，实现了机床的“零传动”。我们通常将这种机床主轴与主轴电动机结合在起实现变频电动机与机床主轴体化的传动结构形式称为电主轴。在电主轴结构中，机床主轴箱为电动机的定子，主轴为电动机的转子。电主轴采用电子传感器来控制温度，自带水冷或油冷循环系统，使主轴在高速旋转时保持恒温同时使用油雾润滑混合陶瓷轴承等新技术，使主轴免维护寿命长转速高。进给系统传统的“伺服电动机滚珠丝杠副”的进给系统已不能满足高速加工机床高速度和高加速度的要求，目前高速加工机床广泛使用直线电动机进给驱动系统