M131W外圆磨床静压主轴改进设计
摘要
本文主要就专用M131W外圆磨床的关键部件进行研究和设计，并结合M131W外圆磨床的功能实现，提出整体性的磨床设计与结构布局。再对砂轮架与主轴系统等关键部件进行研究与设计。并为提高主轴与砂轮架对磨床磨削与被加工工件的精度，对主轴的设计与液体静压轴承和液体静压止推轴承的设计进行优化、改进和提高。并通过有限元分析主轴的受力、应力和安全系数，并在此基础上通过分析其个个部位受三个不同主要应力的影响程度，进行优化。使其更好的适应高速重载磨床，并实现高精度和高表面光洁度的加工过程。这些专用磨床的关键部件的设计成型将有助于磨床和磨削加工技术的提升。并有望将这些新理论和新技术广泛运用于其他各类通用、专用磨床和其他金属切削机床的研究、设计中去。整体的结构设计及优化。以方案设计和关键零部件设计为主线，以支承件承载能力效核为训练手段，以经济使用、造型美观、节能、先进为目标。本题目源于生产、科研，是以结构设计为主，理论计算及计算机辅助设计为辅的综合性训练。
关键词：外圆磨床，主轴，液体静压轴承
ABSTRACT
This paper mainly studies and designs the key parts of the special M131W cylindrical grinder, and combines the functions of the M131W cylindrical grinder, and puts forward the overall grinder design and structure layout. Then the key parts of grinding wheel rack and spindle system are researched and designed. The design of the spindle and the hydrostatic thrust bearing are optimized, improved and improved to improve the precision of the grinding and processed pieces of the grinder and grinding wheel. And through the finite element analysis of the stress, stress and safety factor of the spindle, and on this basis, the influence degree of three different main stresses on each part of the spindle is analyzed, and the optimization is carried out. It can better adapt to high speed heavy duty grinder and achieve high accuracy and high surface finish. The design and forming of the key parts of these special grinder will contribute to the improvement of grinder and grinding technology. It is expected that these new theories and technologies will be widely applied to the research and design of other general purpose, special purpose grinder and other metal cutting machine tools. Overall structure design and optimization. Taking the design of the scheme and the design of key parts as the main line, and taking the bearing capacity of the supporting parts as the training means, it is aimed at the economic use, the beautiful shape, the energy saving and the advanced. This topic stems from production and scientific research. It is a comprehensive training supplemented by structural design, theoretical calculation and computer-aided design.
Key words: cylindrical grinder, spindle, hydrostatic bearing
目 录
ABSTRACT 3
1 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 本论文的主要方法和研究进展 1
1.3 本论文的主要内容 1
1.4 本论文的结构安排 2
2 磨床整体设计 3
2.1 外圆磨床 3
2.2 设计方案选择 4
2.3 M131W外圆磨床磨床 5
3 磨床砂轮架及关键部件设计 7
3.1 磨床砂轮架 7
3.2 关键部件设计 7
3.2.1 主轴系统设计 7
3.2.2 液体静压轴承 10
3.2.2.1 静压技术具有如下优点： 10
3.2.2.2 静压技术工作原理 11
3.2.2.3 静压轴承分类 12
3.2.2.4 液体静压轴承尺寸设计 12
3.2.2.5 液体静压轴承的配合尺寸 14
3.2.3 电动机选择 15
3.2.3.1 砂轮架电动机功率 15
3.2.3.2 砂轮转速 16
3.2.4 带轮设计 16
3.2.5 主轴系统的密封 18
3.2.6 砂轮架导轨 18
总结 29
参考文献 30
致谢 31
1绪论
1.1 引言
火车车轮在运行一定时间后，车轮表面会产生表面损伤（如表明硬化，剥落等），目前我国引进国外2000多万的双主轴专用数控车床进行车削。因车轮本身表面硬化，在车削过程中，车削困难，为了避开硬化层，所以需要切深达5mm左右，这对车轮的使用寿命极其不利。为了延长车轮的使用寿命，提高加工效率，降低加工成本，研究与设计此专用磨床。
1.2 本论文的主要方法和研究进展
由于本课题研究的M131W外圆磨床精密磨床的相关技术目前在国内仍就是空白，而且目前国内也还没有引进此类的技术，国内目前引进的少数相关的机床，如双主轴专用数控车床因为为了避开硬化层，切削深度过大，对车轮的寿命会产生很大的负面影响。在此基础上，本论文主要探讨研究了通过大量查阅相关的中外文论文、期刊、技术报告和图纸，力图尽力了解相关领域的研究方向，及相关技术的运用情况。通过横向对比国内外相关研究成果和技术运用现状，寻找对本文的研究方向具有指导性的研究方向和方法。同时通过纵向对比传统的外圆磨床与近几年的较新型的精密数控通用或专用磨床，了解外圆磨床相关的技术发展阶段和其未来的发展方向，及相关技术的杰出特点和存在的问题，有助于从更高的角度审视本课题的研究对象和方法。本文就M131W外圆磨床精密磨床的整体结构和砂轮架进行研究和设计。没有涉及到包括头架、液压系统、电子电力系统和数控系统。由于能力有限，有待将来进一步深入探索。有限元作为现代设计与分析方法，在各个领域都有广泛的应用。但对其建模的精确性，产生的误差值和失效分析上还有待进一步的提高，拓展其应用的广度和深度。
1.3 本论文的主要内容
本文主要就M131W外圆磨床精密磨床相关的技术领域进行概括性论述。提供了为实现在轨火车车轮磨削功能的整体结构和主要部件的尺寸关系及机床和被加工工件的整体布局方案进行了研究和设计。并详述了此磨床砂轮架和主轴系统的研究与设计理论与方法，并对其中关键部件的选型，功能设计，结构布局设计，尺寸及装配关系设计，及部分零部件的制造加工工艺性的设计与优化。并为其后续的精度升，材料选配，加工生产工艺等相关问题给出了一些合理性建议，并且在对磨床主轴的有限元分析的基础上，提出了一定的改进意见。
