1、11、前言当前的世界已进入信息时代，科技进步日新月异。生产领域和高科技领域中的竞争日益加剧，产品技术进步、更新换代的步伐不断加快。现在单件小批量生产的零件已占到机械加工总量的 80%以上，而且要求零件的质量更高、精度更高，形状也日趋复杂化，这是摆在机床工业面前的一个突出问题。为了解决复杂、精密、单件小批量以及形状多变的零件加工问题，一种新型的机床数字控制(Numerical control)机床的产生也就是必然的了。数控车床是基于数字控制的，它与普通车床不同，因此数控车床机械结构上应具有以下特点：1.由于大多数数控车床采用了高性能的主轴，因此，数控机床的机械传动结构得到了简化。2为了适应数控车
2、床连续地自动化加工，数控车床机械结构，具有较高的动态刚度，阻尼精度及耐磨性，热变形较小。3更多地采用高效传动部件，如滚动丝杆副等。CNC 装置是数控车床的核心，用于实现输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储，数据的变换，插补运算以及实现各种控制功能。2、3MZ1320 主要用途及适用范围3MZ1320C 型全自动外圈外球面磨床，用于磨削球轴承外圈外球面，磨削轴承内径150200mm，磨削轴承的精度等级为 P5 级。本机床适用于大批量生产，单机作业或列入生产短线使用。3、 3MZ1320 技术参数设定加工范围工件最大孔径 200mm工件球面最大半径 35mm工件最大宽度 砂轮尺寸 外径 60
3、0mm内孔直径 305mm新砂轮线速度 60m/s砂轮转速 1910r/min 进给拖板最大行程 110mm修正拖板2床头箱最大回转角度 30圆弧修整器回转角度 120进给 快速引进行程 23mm（油缸推动）总切入量 1mm进给脉冲当量 0.0005mm/步修整快速趋进速度 7-18mm/min(600-1200 步/min)粗进给速度 0.015-12mm/min( 1-800 步/min)精进给速度 0.015-9mm/min(1-600 步/min)快进给补偿速度 0.015mm/min(1-1200 步/min)修整 无进给延时 0.1-9.9S快趋设定值 0.2mm （400 步，0
4、.5m/步）粗磨设定值 0.3mm （600 步，0.5m/步）精磨设定值 0.1mm （200 步，0.5m/步）进给 补偿设定值 0.1mm （200 步，0.5m/步）修整机床中心高 1150mm液压系统压力 1.52MPa磁性分离器电机 0.18kw, 0.55A, 1400r 步进电机（两台） 110BYG55012电源 三相 四线 50HZ 380V机床外形尺寸（长宽高） 203014101870(mm)机床重量（公斤） 4000 公斤4传动系统的结构构成和工作原理本机床的传动系统由机械、液压和电气三部分组成，以实现机床的自动工作，本章介绍机床传动系统的结构和原理。1)机床传动系统
5、本机床的布局形式，以砂轮架固定，工件进给，工件和修整器布置在砂轮两边，进给拖板和修整器拖板安装在床身两侧的“十字交叉”短圆柱滚子导3图 4-1轨上,步进电机经谐波减速器带动滚珠丝杠,分别驱动进给拖板和修整器拖板,在机床的中部装有砂轮架,砂轮的转动由 11.0kw 的异步电动机经过多楔带带动。在机床左部的进给滑板组（可以轴向移动，径向（步进）移动及回转运动）上安装有床头箱，工件轴的转速由交流电机经过皮带塔轮组传动获得六种转速。所用皮带为 A 型三角带，在床头箱前部安装有无心夹具，用以带动工件做旋转运动和定位，在床头箱的左前侧安装有单臂强迫式上下料机构。在床身的右部的修整拖板上安装有圆弧修整器，用
6、来修整砂轮的形状。机床所用传动带、轴承、丝杠、齿轮见下列各表表 4-1序号 型号 名称 规格 数量 安装部位1 A 型 三角带 2 砂轮电机2 A 型 三角带 1 工件电机注：1#材料为聚胺脂橡胶。 2#出产厂家为上海胶带厂。4表 42 滚动轴承明细表序号 型号 名称 规格 数量 安装部位1 D117 单列向心球轴承 8515028 2 砂轮架2 C36108 单列角接触球轴承 408015 2 圆弧修整器3 C36108 单列角接触球轴承 408015 2 步进电机座4 C36216 单列角接触球轴承 8014026 2 工件轴5 16009 单列向心球轴承 457510 2 上、下料6 平
7、面轴承 1 1 砂轮轴7 平面轴承 2 1 砂轮轴表 43 滚珠丝杠明细表序号 名称 主要参数 备注1 滚珠丝杠付 FYC2D4010-2.5 修整器2 滚珠丝杠付 FYC2D4010-2.5 工作台表 44 齿轮、齿条明细表序号 名称 主要参数 数量 材料 热处理1 齿轮 m=2, z=26 1 40Cr 表面淬火2）机床的工作状态（1）调整状态：修整器传动，机械手的上下料动作，进给拖板的快速跳进，进给拖板的步进调整，修整拖板的步进调整，无心夹具的上、断磁等均可分别动作，但受到连锁条件是否满足的控制。（2） 长修状态供自动修整砂轮的形状， 动作包括： a.圆弧修整器的退出，b.修整拖板的向前
8、步进移动。（3） 半自动状态：自动磨削工件，一件磨削完成后，下料，各运动部件退回原始位置，循环停止，等待下一次启动循环。全自动：自动磨削工件，一件接一件，砂轮自动修整。循环方式计数修整，定程进给（步进）控制。定程磨削工作循环连锁保护上料结束，无心夹具上磁后，进给拖板才能进入磨削区。5磨削尺寸到，进给拖板跳出，进给拖板退回原位，无心夹具断磁，才能下料。所有电机在工作时，其中有一个发生故障时，工作循环将自动停止。（4）计数修整到，机械手下料后，机械手不动，补偿前进，修整器修整砂轮，修整器回复原位，此时才能上料（自动状态下） 。53MZ1320 机床性能及结构的简要介绍5.1 性能及特点（1）机床系
9、全自动磨削工件，有完整的电气、液压控制系统和连锁保护装置。有手动停止方式、半自动方式、全自动方式等。在手动调整方式下，机床各部件都可以在机床电气操作面板上单独进行操作，操作简单、方便。（2） 本机床采用无心磨床布局，切入式磨削方式，观察清晰，操作安全。（3） 采用无锡信捷 XC3-60T PLC，其控制性能具有高度的稳定可靠性。抗干扰能力强。系统具有自诊断功能，便于维修。（4） 采用砂轮线速度（最高）为 60m/s 的高速磨削，高压、大流量冷却系统，足以保证获得高的生产效率。（5） 砂轮架固定在床身上，刚性好，抗震性强。有利于磨削精度的提高，砂轮主轴支承采用五片短瓦动压轴承，精度高，能磨削出高
10、精度的几何形状和较低的表面粗糙度。（6） 机床采用两台步进电机通过谐波减速器及两根滚珠丝杠分别驱动进给拖板和修整拖板的进给，导轨采用“十字交叉”短圆柱滚子滚子导轨，摩擦力小，承载能力强，刚性好，运动灵活，从而保证有较高的定程磨削精度。（7） 采用电磁无心夹具，支沟、磨沟工艺，可获得高的生产效率。（8） 机械手双臂强制上下料机构，获得高的生产效率。（9） 机床采用整机全封闭罩壳，外观美观，可防止冷却液溅到床身外面，有利于工作的改善。 5.2 主要部件结构简介本机床各部件即各自独立，又互相联系，以下就主要部件结构作一简单介绍。砂轮架 6图 5-1砂轮架安装于床身的中部，主轴支承方式为：五片短瓦动压
11、轴承，轴瓦由球面螺钉支承，双螺钉反向吊紧，轴向由动压滑动止推轴承承受。砂轮夹盘和主轴以 1：5 锥度相结合，用螺母件压紧，拆卸砂轮夹盘时，先卸下螺母件，再用拆卸工具把砂轮夹盘从主轴上卸下来。砂轮夹盘外端面楔形盘槽内装有静平衡块，通过移动静平衡块的位置，做砂轮的静平衡。主轴由安装于床身上的电动机通过多楔带驱动，调整位于床身 右侧的螺钉可以调整皮带的松紧。工件箱7图 5-2工件主轴由 YD100L8/6 级双速 0.75/1.1KW 电机托动，并通过塔轮进行六级调速。其旋转方向从操作位置看是顺时针方向，采用三角带带动。工件主轴是套筒式主轴，便于维修更换。工件主轴的前、后支承均采用精密级的D3621
12、6 成对安装，其预紧力由压缩弹簧加载。工件套筒（连同主轴）装入工件箱或取出时，应松开螺钉件 2，装入后拧紧螺钉件 2，皮带的松紧可通过螺钉件 3 来调节，调整合适后用螺钉件 1 锁紧。电磁无心夹具及支承8图 5-3本机床磁极型号根据工件的大小与予更换，以适应磨削不同规格的工件。无心夹具的支承采用镶嵌硬质合金，通过调整支承体来满足不同直径工件的需要。上、下料机构9图 5-410本机床采用单臂强迫式上、下料机构，该机构安装在工件箱左侧。上、下料板面应与磁极在同一平面，其位置由位于机械手后下方的调整螺钉调整。进给拖板组工作台图 5-5最下面一层是圆周运动拖板，其作用是调整砂轮切入工件的正确方向，调整
13、方向是松开螺钉件 2、3、4，传动螺钉件 5 调整，调整好以后，锁紧件2、3、4。中间一层是燕尾滑动导轨，其作用是：1、修磨磁极时调整磁极端面与砂轮端面的相对位置。2、加工工件时调整工件的沟道中心与砂轮圆弧中心共面。调整方式是：松开螺钉件 6，转动螺钉件 7 进行调整，调整合适后锁紧螺钉件 6 即可。最上面一层是“T”型槽调整，其作用是：调整工件箱左右位置，来实现调整工件轴中心对砂轮轴中心位置的目的。进给拖板主要作用是提高工件的进给与返回。组成部件： 1.滚珠丝杆副：2.步进电机。工作情况：谐波减速器与滚珠丝杆副组成微量运动和调整工件的起始位置，通过点动进退来实现。在磨削时，步进电机按给定的脉
14、冲数通过丝杆副向前推动拖板，使工件进行磨削，达到所要求的尺寸。砂轮修整器11图 5-6砂轮修整器安装在修整拖板上，拖板由步进电机通过滚珠丝杆副带动，在砂轮的径向移动，运动方向和运动量由电气控制。R 大小的调整：大范围调整时可调节金刚石的位置，微量调整可旋转摆杆中间的刻度盘，调整后用螺钉固定好。金刚石高度的调整可通过偏心套来调节，调整合适后用螺钉锁紧。圆弧修整器的轴向调整：可使修整器沿砂轮轴向移动，以满足不同半径的砂轮要求，调整合适后锁紧螺母件 13。圆弧修整器的径向调整：安装新砂轮后，将拖板调到最后位，若位置不满足需要，可松开螺母件 9，使修整器沿砂轮的径向移动，移动到合适的位置后再锁紧螺母件
15、 9。修正拖板在机床工作中的运动，由步进电机带动滚珠丝杆副驱动使其在工作循环中沿砂轮的径向移动。托板的限位在出厂前已调试好，请不要调整。126. 液压系统图 6-1本机床液压油路系统是液压站系统，供油装置安放在机床的后右方，通过网式滤油器由叶片泵 YB-10 供油，通过叠加阀组控制各个油缸，其系统油压由溢流阀调整 P1=1.52Mpa。调整好后应旋转压力表开关使压力表关闭，以防止压力表损坏。具体的压力调整如下：压力的调整1314将压力表开关旋至测量主轴路位置 P0，开启油泵，接下来调整压力，调整溢流阀（顺时针压力升高） ，此压力为系统压力。P 溢流阀=1.52Mpa。本机床液压系统动作包括：进
16、给托板的跳进跳出机械手的上下料（机械手、旋转臂）砂轮修整器的圆弧修整动作。液压系统的动作说明进给托板的跳进、跳出由电磁换向阀控制。上、下料动作的说明本机床的上、下料油缸是回转油缸，动作的完成由二位四通阀件来完成，机械手上、下料的速度可通过调节的两个单向节流阀调整，直到合适为止。抽料动作由电磁阀件控制，速度可通过调节两个单向节流阀调整。 砂轮的圆弧修整器的调整圆弧修整器是本机床的重要修整器，其修整质量直接影响机床的加工情况，圆弧修整器的动作由电磁阀控制，圆弧修整器的速度可通过调节此油路上的单向节流阀调整，调整适合后应锁紧螺母。液压系统油液的选择机床的液压系统采用普通液压油，油的运动粘度在 13.
17、5-50.6/s 之间，以保证机床正常工作为宜。建议在通常情况下采用 YA-N32 液压油，其运动粘度在 40时为28.8-35.5 /s，在室温低于 5时，应更换成 YN-N15 液压油，其运动粘度在 40时为 13.5-16.5/s，在室内温度高于 30-35时，采用 YN-N46 液压油，其运动粘度在 40时为 41.4-50.6/s。注意为保证液压系统的正常工作和延长机床的使用寿命，液压油应保持清洁，无污染，无水分，并定期检查和更换、清洗滤油器，新机床的液压油在使用半年后就需要更换，同时清洗油箱、管道及滤油器，以后使用一年左右更换新油，新油必须过滤后方可注入油箱中。本机床液压系统内部各
18、个环节，在出厂时已调好，如果环境变化而动作不正常，用户可自行调整，但不要使机床的动作过快产生冲击。本机床液压系统密封性好，液压油采用一只网式滤油器过滤，过滤后进入油泵，过滤器安装在油箱内。7 吊运与安装1） 机床搬运时，拆开油箱床身间的液压管道和润滑管道，拆掉电源线，拔下航空插头、冷却等在床身上的插头，同时做好标记包好，进给拖板和修整托板应用封15车板（架）固定好。2） 机床吊运时，在机床床身前后面，各铸有两通孔，用于传入铁棒吊运（吊棒直径为 30） 。起吊时，应该使用木板框放于机床顶部，不要使绳索压在机床的突出部分及精密部，用铲车最好。3） 机床安装地点应注意：（1） 、不靠近产生高温的地方
19、。（2） 、不靠近使地基产生振动的机床附近。地基应当平滑、坚固。由于机床是高精度磨床，所以地基要比一般的深一些，同时还必须按土质决定，一般为 500800。4） 机床安装时应采用楔铁调整，并用水平仪仔细找正，水平仪分别放在进给拖板和修整托板上，安装精度纵向和横向 1000内部不超过 0.02。在首次开动机床前应视机床情况干燥三天以上，如果绝缘能力达到电工要求就可以开动机床。附（静平衡演示示意图）16图 7-1必须注意 机床在装箱时，已把进给拖板和修整托板都用封车板固定好，在安装好机床后，应拆去封车板方可开动机床。 液压箱管路应按管路示意图对号连接好，并检查是否正确，否则机床动作就会失调而损坏机
20、床零件。 在机床接地后才能接通电源，在开动机床前先将机床外部擦干净，检查各部位并按照要求注油，检查各电机回转方向是否正确，并检查机床各部分机构动作是否正常，然后才能调整机床，进行磨削。17 机床与电器的接线应按照电气部分图纸正确接好，并检查是否正确、牢靠，否则也会因电气失误、失灵造成不良事故。8 调整、试车操作机床操作者在开动机床前必须对机床的整体布局和各部件结构及其调整环节有详细的了解和全面的掌握，对电气、液压的控制环节及其具体位置十分清楚，尤其是对修整及电气控制有详尽的了解，以便正确地调整和使用机床。机床操作部位说明：机床各部件的操作部位见机床使用说明书 ，传动系统说明、性能和结构的简要介
21、绍两部分。以下分别说明机床的手动调整和定程磨削的使用说明：1） 手动（调整）（1）砂轮的安装与调平a先将新砂轮装在夹盘上（拆装可见性能与结构简介部分）之后，在静平衡架上进行静平衡，平衡后将动平衡装置 BE-1400B 同砂轮夹盘一起装在机床上，然后调整平衡块，使砂轮达到最佳的动平衡状态（振荡幅度小于 0.001） 。b如果砂轮夹盘在前一个砂轮中已进行过静平衡，在更换砂轮时可将新的砂轮直接装在机床上，再装上动平衡装置 BE-1400B，然后调整动平衡装置，使砂轮达到最佳平衡状态，如果此时达不到要求的平衡状态，应重新做上一步的静平衡工作。动平衡装置 BE-1400B 动平衡仪的调整和使用详见动平衡
22、仪的使用说明书。 （注明：机床在出厂时不配备动平衡装置 BE-1400B） （2）磁极的安装和修磨磁极的安装，将与工件配套的磁极取来，用螺钉固定好。磁极的修磨，等磁极安装好后，将工件轴与砂轮轴调整到平行，然后点动进给拖板的驱动步进电机 ，用砂轮端面修磨磁极的端面，使磁极端面的跳动小于0.003。无心夹具支承的调整无心夹具支承调整的好、坏，直接影响加工套圈的质量，本机床支承的调整以偏心量为准，一般偏心量在 0.0180.025之间，具体的大小可根据加工工件的质量来调整，偏心方向如图 101 所示，支承调整好以后，应使加工的成品和最大余量的毛坯均能稳定地靠在支承上转动，若有离开支承的趋势即说明支承
23、没有调整好，应重新调整。注意：用户调整偏心时可用偏心轴法，用表测量法，也可根据磨削工件的质量来调整（经验法） 。2）砂轮的修整新砂轮安装好以后，将修整器的托板退回原位（即新砂轮位置开关亮） ，调整圆弧18修整器与砂轮的相对位置，包括圆弧 R 的调整、轴向位置的调整、径向相对位置和轴向相对位置，调整方式参见“性能与结构简介”砂轮修整器部分，修整器的速度可以通过调整液压系统的单向节流阀进行调整。修整砂轮动作的操作：a. 手动修整砂轮，工作循环方式开关放在调整位置，进给选择开关在修整位置，速度选择开关放在粗速或者快速位置，测量方式方在定程位置。然后，圆弧修整器动作一次。直至把砂轮修到符合要求为止。也
24、可采用下面方法。b. 自动修整砂轮，待圆弧修整器都已调整好后，需要大量修整时，将工作方式开关调到长修位置，测量方式放在定程位置，机械手、快跳、端面修整、圆弧修整、磁力均放在“0” ，进给选择放在修整器位置，速度选择放在快速位置，按下“循环启动”按钮，此时修整器将自动调整砂轮。注意：两种停止方式的区别按复位键，修整器立即返回原始位置。把工作方式开关选到“0”位，修整器将执行完一次工作循环返回原点后停止工作。此方式适用于自动工作方式。请合理利用这两种停止方式。试磨工件安装好磁极根据工件选择合适的转速，依据 Dn=12000-19000。靠磨磁极端面。 安装支承，并调整偏心。调整机械手。细调机械手，
25、 （机械手上下料通畅，上料时不能撞击支承） 。修整器调整好。砂轮形状修整好。调整电磁无心夹具的电磁吸力，使其能稳妥地吸住工件。调整进给拖板的轴向移动装置使砂轮的圆弧中心与工件的沟道中心一致，调整进给拖板的角度旋转装置使砂轮正向切入工件，这样砂轮的磨损均匀，磨削出的工件质量高，可使 R 的一致性提高，节约砂轮的使用量。手动试磨工件的操作如下：依次启动所有的电动机（启动顺序是：1、液压电机、润滑电机。2、冷却与磁分电机。3、工件电机。4、砂轮电机） 。测量方式放在定程磨削位置，工作方式开关放在调整位置，进给选择放在工件位置，速度选择放在快速档，机械手上料，磁力上磁，工件快跳跳进，点动进给，出现火花
26、，停止点动进给，将速度开关放在粗磨位置，点动进给数百步停止，速度选择开关。机床在半自动状态下磨出的工件达到要求后，才可以用全自动磨削方式磨削工件。全自动的操作：工件方式开关放到全自动位置，测量方式放在定程位置，机械手、快跳、圆弧修整、磁力等开关放在“0”位，进给选择开关放在“补偿位置” ，按循环启动按钮，机床将进入全自动磨削状态。当需要自动循环立即返回原位时，按复位按钮，各运动部19件依次返回原位。当出现情况时按急停按钮。9 维护、保养及故障排除要使机床正常的工作，并长期保持机床原始精度和延长机床的寿命，必须细心地保养好机床。尤其是对机床的精密部件，更要仔细保养。因此，在使用机床时务必遵守下列
27、原则：（1）每班工作结束后要对机床进行清洗，每周应彻底清理一次。（2）按照表 91 润滑部位要定期加注润滑油或润滑脂。（3）经常检查导轨情况，看导轨固定螺钉是否有松动现象。(4)注意检查液压油箱和润滑油箱的油位，当油位低于油标或油泵吸不住油时（润滑油箱）要及时加油，否则会影响机床正常工作或造成严重后果。（5） 在正常工作制度下，应每隔三个月把油过滤一次。新机床在三个月内应经常检查油液的质量，必要时应随时过滤或更换。过滤时应将床身上各有关盖板取下，和油箱一样在灌注新油以前，应将油池、油箱用清洁的布擦干净。绝不准留下布屑和线头，每年更换一次到两次。（6） 应经常注意油压系统的压力。（7） 冷却液不
28、得飞溅入各油箱内。（8） 定期检查皮带的松紧，不得过松或过紧。（9） 所有软管不许沾有油迹及积垢等。 （10）更换砂轮时要特别小心，必须进行平衡及空间回转。由于砂轮大而薄，在安装和搬运时切忌碰撞。本机床采用的是 60m/s 的高速砂轮，开车前必须检查砂轮是否有问题，以免发生事故。（11） 机床工作前，注意是否有异常情况，一经发现，马上按急停按钮，停车查找原因，并排除。（12） 定期检查电气，勿受潮湿，并防止尘垢落入。表 91 机床润滑部位及注油方式表序号 润 滑 部 位 润滑方式及周期 润 滑 油 备 注1 进给机构滚动丝杆 每月用油枪注入 2#精密主轴油 新机床半年后2 补偿机构滚动丝杆 每
29、月用油枪注入 2#精密主轴油 新机床半年后3 进给拖板和修整拖板的导轨 导轨拆装或检查时涂注 4#锂基润滑脂4 套筒式工件轴 更换轴承时轴承内涂注 4#锂基润滑脂5 谐波减速器 新机床三个月更换以后每一年一次 00#半流体润滑脂2010. 附件、备件及易损件附件表 10-1序号 名称 数量 用途 备注1 拆卸螺母 1 拆卸砂轮夹盘2 平衡芯轴 1 平衡砂轮3 套筒扳手 1 拆卸锁紧螺母 砂轮夹盘处4 通用扳手 1 套 调试机床11.致谢历时将近两个月的时间终于将这篇论文写完，在论文的写作过程中遇到了无数的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下度过了。尤其要强烈感谢我的论文指导老师XX 老师，她对我进行了无私的指导和帮助，不厌其烦的帮助进行论文的修改和改进。另外，在校图书馆查找资料的时候，图书馆的老师也给我提供了很多方面的支持与帮助。在此向帮助和指导过我的各位老师表示最中心的感谢！感谢这篇论文所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作。感谢我的同学和朋友，在我写论文的过程中给予我了很多你问素材，还在论文的撰写和排版灯过程中提供热情的帮助。由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正！
