精密工作台位移控制
20M1432B型万能外圆磨床液压系统
M1432B 型万能外圆磨床液压系统外圆磨床主要用来磨削圆柱形、阶梯形、锥形外圆表面，在使用附加装置时还可以磨削圆柱孔和圆锥孔。
液压系统完成的动作有：工作台的往复运动和抖动，砂轮架的间歇进给运动和快进、快退，工作台手动和机动的互锁，尾架的松开。
这些运动中要求最高的是工作台的往复运动。
其性能要求如下。
(1) 一般要求能在0.05m/min～6m/min 围无级调速。
高精度外圆磨床在修整砂轮时要求最低稳定速度为10mm/min～30mm/min。
(2) 自动换向。
要求换向频繁，换向过程要平稳、无冲击，制动和反向启动迅速。
(3) 换向精度高。
磨削阶梯轴和盲孔时，工作台应有准确的换向点。
一般说来，在相同速度下，换向点变化应小于0.02mm(称为同速换向精度)；在不同速度下，换向点变化应小于0.2mm(称为换向精度)。
(4) 端点停留。
磨削外圆时，砂轮一般不应越出工件，为避免工件两端由于磨削时间较短而尺寸偏大，要求工作台在换向点做短暂停留。
停留时间在0s～5s 围可调。
(5) 抖动。
切入磨削或加工工件长度略大于砂轮宽度时，为了改善工件表面粗糙度，工作台需做短行程频繁的往复运动，这种磨削运动称为抖动。
抖动行程为1mm～3mm，抖动频率为100 次/min～150 次/min。
上述几项要求除调速要求一项外，其余四项都和工作台的换向有关，所以工作台换向问题是外圆磨床的核心问题。
由于这些要求很难用标准液压换向阀来实现，往往用专门设计制造的操纵箱来实现这些要求。
8.6.1 M1432B型外圆磨床的液压系统M 1432B型万能外圆磨床的最大磨削直径为320mm，最大磨削长度有750mm、1 000m，1500mm三种规格。
磨削精度可达1～2 级，表面粗糙度可达Ra0.4～Ra0.1。
该磨床液压传动系统原理图如图8.9 所示。
该液压系统主要由工作台往复运动回路、砂轮架快速进退回路、砂轮进给回路和润滑回路等四部分组成。
1. 工作台的往复运动工作台的往复运动是由Z 形行程控制式液压操纵箱(HYY 21/4P—25T)控制。
精密卧式加工中心齿盘式分度工作台设计-数控机床毕业设计
本科毕业设计(论文) I精密卧式加工中心齿盘式分度工作台设计摘要：本文以数控机床为应用平台，通过研究分度工作台的基本原理，结合数控技术，液压原理，机械传动及工程力学等知识，对数控机床工作台进行了设计，来实现对尺寸较大、精度要求较高零件进行圆周面分度加工和工艺处理。
本文设计出了主要应用于数控卧式加工中心的液压数控机床齿盘式分度工作台，为了提高工作台精度和刚度，稳定性，本设计中工作台采用端齿盘式分度装置。
它的传动部分主要有：伺服电机、联轴器、蜗杆蜗轮传动、齿轮传动、液压传动、端齿盘传动。
其余部分主要由工作台端面、分油轴、液压系统、光电感应开关、支架和滑座及箱体等部分组成。
它能承受很大的外载，定位刚度好，精度保持稳定性好，可提高加工效率，能够由数控系统控制使工作台自动完成分度并定位夹紧。
此工作台采用端齿盘夹紧装置，定位精度高具有正确对中的能力，啮合时不需要再找中心，并可进行间隙消除和工作台锁紧定位，是一种很实用的加工传动部件。
它具有高互换性和高耐磨性，经济效益好，现已在数控卧式加工中心中得到广泛应用。
关键词：分度工作台；端齿盘；齿轮蜗杆传动；液压本科毕业设计(论文) II Tooth disk indexing table designof precision horizontal machining centerAbstract：NC machine tool for the application of this article to the platform, by studying basic principles of indexing table, combined with numerical control technology, principles of hydraulic, mechanical and engineering mechanical knowledge, the CNC machine tool working platform has been designed to achieve a larger size, high precision parts for circular surface processing and process handling. This designed mainly for hydraulic CNC machine tool of numerical control boring lathe and machining center of teeth dividing table, in order to improve the accuracy and rigidity of table, stability design of teeth dividing table used in this device. Transmission parts of it are: hydraulic motor, worm gear drive, gear drive, end tooth disk drive and hydraulic drive unit. Mainly by the end of table, the rest centre axle, hydraulic system, micro switch, brackets, and base and box parts. It can withstand a great deal of external loads, locate good rigidity, precision remains good, to improve processing efficiency, can be controlled by CNC system keeping the table automatically indexing and positioning and clamping. This table end tooth disk clamp device, high positioning accuracy has the ability to correctly, mesh does not need to find the Centre, and may carry out clearance and worm gear to intensify the elimination, is a very practical tool for processing. It has a high exchange and high wear resistance, good economic returns, and will widely application in CNC machine tool.Key words:Indexing workbench; Tooth disc; Gear worm transmission; hydraulic本科毕业设计(论文) III目录第1章数控机床概述 (1)1.1数控机床的基本概念 (1)1.1.1什么是数控机床 (1)1.1.2数控机床的产生 (1)1.2数控机床的发展史 (2)1.2.1数控机床的发展 (2)1.2.2发展数控机床的原因及特点 (3)1.3国内外数控技术发展现状和趋势 (5)1.3.1高精度化 (5)1.3.2高可靠性 (5)1.3.3高柔性化 (5)1.3.4复合化 (6)1.3.5高速度化 (6)1.3.6制造系统自动化 (7)第2章数控机床的机械结构 (8)2.1数控机床的构成及分类 (8)2.1.1数控机床的构成 (8)2.1.2功能及特点 (8)2.2数控机床的分类 (10)2.2.1按控制系统的特点分类 (10)2.2.2按执行机构的伺服系统类型分类 (11)2.2.3按数控装置类型分类 (12)2.2.4按功能水平分类 (13)2.3典型的数控机床 (15)2.3.1数控车床 (15)2.3.2数控铣床 (15)2.3.3数控模仿形铣床 (16)2.3.4加工中心 (16)2.3.5数控钻床及镗床 (17)2.3.6数控磨床 (17)2.3.7数控电加工机床 (18)2.3.8数控重型机床 (19)2.4 本课题研究的主要内容 (19)第3章齿盘式分度工作台总体方案设计 (21)3.1原理设计 (22)3.2主要技术参数 (22)3.3液压系统设计 (23)3.3.1液压系统方案设计 (23)3.3.2液压站选择 (24)本科毕业设计(论文) IV3.4数控系统设计 (26)3.5传动系统总体方案设计 (26)3.6电机的选型 (28)第4章齿盘式分度工作台部件设计 (31)4.1工作台的设计 (31)4.2上下齿盘设计 (31)4.3心轴设计 (34)4.4四锥销机构设计 (34)4.4.1四锥销机构工作原理 (34)4.4.2四锥销机构应用中出现的问题 (36)4.5蜗轮蜗杆副设计 (38)4.6齿轮副设计 (42)4.7齿轮上键的选取与校核 (44)4.7.1取键连接的型号尺寸 (44)4.7.2键连接的强度 (44)4.8联轴器的选择和设计 (44)4.9轴承设计 (45)4.9.1滚动轴承的结构 (45)4.9.2滚动轴承的作用 (46)4.9.3滚动轴承的性能 (46)4.9.4滚动轴承类型的选择 (46)4.9.5轴承的拆装 (47)4.9.6轴承的润滑 (47)4.9.7轴承的游隙及轴上零件的调配 (48)4.9.8滚动轴承的配合 (48)4.9.10转台轴承设计 (48)4.9.11齿轮轴轴承设计 (49)4.10传动系统润滑及密封性设计 (50)4.10.1轴承润滑脂选择 (50)4.10.2密封圈选择 (52)结论 (53)致谢 (54)参考文献 (55)西南科技大学本科毕业设计(论文)第1章数控机床概述1.1数控机床的基本概念1.1.1什么是数控机床数字控制（numerrical control)是近代发展起来的一种自动控制技术，是用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法，简称为数控（NC）。
卓立汉光移动平台
V型导轨副
燕尾导轨
电控旋转台核心是轴系设计。合理的结构，优良
的材质，精密的加工是保证转动时无跳动、偏摆、空回 和噪音；定位精度高；承载大；速度快；寿命长的关键 因素，并可保证灵活的整体结构如外形尺寸、形状、中 心孔等。
电控旋转台另一关键部件是起传动作用的蜗轮蜗杆 副。国内外大多数旋转台均采用蜗轮蜗杆传动，但其品 质的优劣直接影响定位精度，空回、速度、分辨率和寿 命。
直线度(Straightness)
直线度是指非轴向线性误差。这是位移台的理想直线运动 和实测直线运动之间的偏差。直线度有两个正交分量：表 征面水平方向偏差和表征垂直方向偏差的平面度（见下 图）。
当：电机的步距角为1.8°，传动比为180：1，进行8细分 时，分辨率为：
平行度
即分辨率为0.00125度。
电控位移系统基本由三部分组成：位移台、驱动电机、控制器。驱动电机及控制箱主要决定驱动扭矩，分辨 率，加减速度，信号处理，使用功能（如扫描，圆弧插补）等性能参数。位移台则是系统的心脏，主要技术指标如 位移精度，行程，直线度、负载，稳定性，适用环境，外形尺寸均由其决定。
电控平移台的关键是传动螺杆、导轨、机体材质和加工质量。
空回(Backlash)
空回是指不至引起反向可测量输出的最大输入量。轴向预 紧不够或传动元件的啮合不好会导致空回，例如啮合齿轮 上的齿不好。空回是相对稳定的，并且可以用方法控制补 偿。
误差(Error)
误差是指实测值和理想的结果之间的差值。误差主要有两 个方面：轴向误差，如精度，与沿着运动方向的参数有 关；非轴向误差，如倾斜，与约束的自由度方向相关。
......P29
SC300系列控制箱
......P32
Tel:+86-10-60535165 Fax:+86-10-60539014 e-mail:info@
微位移机构
3、气浮导轨是在两导轨面间有气腔，当压力空气引入气腔后工 作台浮起，在两导轨面之间形成一层极薄的气膜且气膜厚度基本 上保持恒定不变。 优点：运动精度高、无发热现象、摩擦与振动小且无爬行。
缺点：承载能力低、刚度低、需要有一套高质量的气源、气膜厚 度小。
安装不正确会产生变形影响精度。总之气浮导轨能达到亚微米甚 至纳米级的精度,但其结移 优点：结构紧凑、体积小、分辨力高、控制简单等优点，同 时没有发热问题，故对精密工作台无因热量而引起的误差。
电致伸缩效应：电介质在电场的作用下由于感应极化作用而 引起应变，应变与电场方向无关，变的大小与电场的平方成 正比，这个现象称为电致伸缩效应。
压电效应：压电效应是指电介质在机械应力作用下产生电极 化，电极化的大小与应力成正比，电极化的方向随应力的方 向而改变。
一种三维微微移平台
三、导轨的形式及特点
导轨作为微位移机构重要组成部分，主要是用来保证各运动 部件的相对位置和相对运动精度以及承受载荷(包括工作台、 滑板部件的重量)的。对导轨的基本要求是:导向精度高、精度 保持性好、运动灵活而平稳、结构简单、工艺性好等。
1、滑动导轨是支承件和运动件直接接触的导轨。 优点：结构简单、制造容易、接触刚度大。 缺点：摩擦阻力大、磨损快;动、静摩擦系数差别大，低速度时 易产生爬行。这种导轨很难达到亚微米级以上的精度，不适宜 用于微动平台。 2、滚动导轨：两导轨面之间放入滚珠、滚柱、滚针等滚动体使 导轨运动处于滚动状态。 优点：滚动摩擦阻力小，使工作台移动灵敏。 缺点：导轨是点或线接触，故抗振性差、接触应力大、结 构比滑动导轨复杂、制造困难、成本高。其定位精度和分辨率虽
压电陶瓷（PZT）是将二氧化铅、锆酸铅、钛 酸铅在1200度高温下烧结而成的多晶体。 特性:压电陶瓷在温度高于或等于相变温度时 不存在压电效应，而低于相变温度时才存在 压电效应。 微位移器件对压电陶瓷的要求： 1）压电灵敏度高，即单位电压变形大 2）行程大。电压变形曲线线性好 3）体积小、稳定性好、不老化、重复性好。 压电伸缩型陶瓷具有较大迟滞和蠕变、响应 快和温度对性能影响小等特点。而电致伸缩 型陶瓷具有较小的迟滞和蠕变的特点，但在 响应时间及温度对性能的影响等方面较电致 伸缩型陶瓷差。
(完整版)2激光打标设备工作台工作原理讲解
激光打标设备工作台工作原理教学目标：1、了解升降工作台工作原理2、了解二维工作台工作原理3、了解三维工作台原理4、了解旋转工作台原理5.2.1 升降工作台工作原理工作原理：激光打标机的工作台升降，由手柄与支撑杆的螺旋传动转换成直线运动。
即由手柄与支撑杆之间的螺旋传动转换成工作台的升降。
通过旋转工作台右下角一个手柄，调节工作台高度。
为后续调光距做好准备。
5.2.2 二维工作台工作原理（十字滑台）二维工作台工作原理：由两组直线滑台按照X轴方向和Y轴方向组合而成的组合滑台，通常也称为坐标轴滑台、XY轴滑台。
分别由步进电动机控制，可以实现X、Y两个方向的直线运动，通过两个方向的合成，可以实现任意平面轨迹运动。
5.2.3 三维工作台工作原理：三维精密移动工作台主要由支撑装置、微位移驱动读数装置（底座、底板）、承重及微位移机构（三维方向的滑板、导轨）、连接装置（直角固定块等）几部分组成。
采用螺旋微动装置驱动，分划筒读数装置示数，以及滚动摩擦导轨进行导移。
采用螺旋微位移驱动读数装置，遵循测量链最短原则，尽量使测量环节最少，从而减少误差、提高整体机构的精度。
5.2.4 旋转工作台工作原理：旋转工作台的运动由交流伺服电机驱动圆柱齿轮传动，带动涡轮涡杆系统，使工作台旋转。
当回转工作台接到系统的指令后，首先松开圆周运动部分的涡轮夹紧装置，松开涡轮，然后启动交流伺服电机，按指令确定工作台的回转方向，回转速度及回转角度大小等参数。
小结：掌握一维工作台、二维工作台、三维工作台、旋转工作台工作原理，为继续学习激光成套设备及维修内容打好基础。
练习：1、下面不属于三维工作台组成部分的是（）A、支撑装置B、微位移驱动读数装置C、承重及微位移机构D、同步带2、下面不属于二维工作台组成部分的是（）A、丝杆B、同步带C、直线滑台的结构D、连接装置3、下面哪种工作台长期使用会使工作台扭曲（）A、升降工作台B、二维工作台C、三维工作台D、旋转工作台。
数控机床的基础知识介绍
第1章 绪 论教学提示：数控机床是采用数字控制技术对机床各移动部件相对运动进行控制的机床，它是典型的机电一体化产品，是现代制造业的关键设备。
计算机、微电子、信息、自动控制、精密检测及机械制造技术的高速发展，加速了数控机床的发展。
目前数控机床正朝着高速度、高精度、高工序集中度、高复合化和高可靠性等方向发展，同时其应用范围也越来越广泛。
教学要求：本章主要讲述数控机床的基本概念和特点、主要技术参数、分类以及技术与发展水平等。
本章内容是数控机床的基本知识和内容，要求学生理解并掌握数控机床的基本概念、组成与特点以及分类，了解其发展趋势和在先进制造技术中的作用。
1.1 概 述1.1.1 数控机床的定义数控即数字控制(Numerical Control ，NC)。
数控技术是指用数字信号形成的控制程序对一台或多台机械设备进行控制的一门技术。
数控机床，简单的说，就是采用了数控技术的机床。
即将机床的各种动作、工件的形状、尺寸以及机床的其他功能用一些数字代码表示，把这些数字代码通过信息载体输入给数控系统，数控系统经过译码、运算以及处理，发出相应的动作指令，自动地控制机床的刀具与工件的相对运动，从而加工出所需要的工件。
实际上，数控机床就是一种具有数控系统的自动化机床。
所以说数控机床是最典型的机电一体化产品。
1.1.2 数控机床的组成及特点1. 数控机床的组成 数控机床主要由程序介质、数控装置、伺服系统、机床主体四部分组成，如图1.1所示。
图1.1 数控机床的组成机床数控技术其中，程序介质用于记载机床加工零件的全部信息。
如零件加工的工艺过程、工艺参数、位移数据、切削速度等。
常用的程序介质有磁带、磁盘等。
也有一些数控机床采用操作面板上的按钮和键盘将加工程序直接输入或通过串行接口将计算机上编写的加工程序输入到数控系统。
在计算机辅助设计与计算机辅助制造(CAD/CAM)集成系统中，加工程序可不需要任何载体而直接输入到数控系统。
微位移机构的现状及趋势
微位移机构的现状及趋势程颖【摘要】微位移机构是精密机械和精密仪器的关键部件之一。
介绍了一些典型的微位移机构的结构、原理、特点和应用, 并对这些机构进行了比较。
关键词: 微位移机构; 扭轮摩擦传动; 直线电机; 弹性变形; 柔性铰链; 压电陶瓷【 Abstract】The micro-motion mechanism is one of key components of precision machinery and precision instrument.Introducesstructure,principle,characteristics and applications of some typical the micro-motion mechanisms.The comparison among these mechanisms are carried out.Keywords: Micro- motion mechanism; Torsion wheel friction transmission; Linear motor ; Elastic deformation; Flexible hinge; Piezoelectric ceramic当前随着科学技术的迅速发展, 尤其是在微电子技术、宇航、材料、生物工程等学科的发展, 对精密机械和精密仪器的精度及灵敏度要求越来越高。
例如, 在材料学科中, 科学家们为了探测材料表面的原子结构, 甚至将其原子结构做重新排列, 对于相应的操作精度要求达到了亚纳米级。
[1]1 机械传动式微位移机构机械传动式微位移机构是一种最古老的机构, 在精密机械和仪器中应用很广, 其结构形式较多, 主要有螺旋机构、杠杆机构、契块凸轮机构以及它们的组合机构。
但因机构中存在机械间隙、摩擦磨损以及爬行现象等, 所以运动灵敏度和精度都很难达到高精度, 所以该机构只适宜于中等精度。
精密机械设计绪论
积累引起的误差
测
控 技 术
• 精确度：系统误差和随机误差两者的综合 反映
与
仪
器
精
密 • 精度鉴定法－测量
机 械
• 测量方法：
与
仪 器 设
• 尺子、 卡尺、螺旋测微仪、激光测微仪， 显微镜、隧道显微镜----
计
• 测量精度
1. 微米级：µm
测 控
2. 纳米级：nm
技
术
与
仪
器
精 精密机械实例
密
机
械 与
机
械 与
• 尖端直径为5μm的微型镊子可以夹起一个红血球。
仪
器 • 尺寸为7mm×7mm×2mm的微型泵流量可达
设
250μl/min能开动汽车。
计
• 在磁场中飞行的机器蝴蝶
测 • 集微型速度计、微型陀螺和信号处理系统为一体的微
控
型惯性组合(MIMU)。
技
术
与
仪
器
精
密 • 德国创造了LIGA工艺，制成了悬臂梁、执行机构以及
清华纳型卫星外观图
mems
精 密
微机械陀螺仪(Microgyroscope)
机
械
与
仪
器
设
计
测
控
微机械陀螺仪结构
技
术
基于微机械加工工艺和集成电路工艺
与
仪
体积小、重量轻、功耗小、成本低、
器 易集成、过载能力强、可靠性高
可大批量生产。
微机械陀螺仪样机
精 密 目前已有大量的微型机械或微型系统被研究出来，例如：
• 研究内容——
✓ 介绍精密机械仪器、仪表中常用机构
（如常见的机构有带传动机构、链传动构、齿轮机构、
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精密机械设计与控制课程实验指导书 第1页
实验2 精密工作台位移控制
（4学时、综合性实验）
[实验目的]
验证精密工作台位移检测系统工作原理，深入了解精密工作台位移控制系统的构成
及其工作原理，初步掌握电动机控制器的位移控制编程方法。
[实验设备]
精密工作台、百分表、工业控制微机、电动机控制卡、光栅位移测量程序、工作台
位移控制程序。
[实验内容与步骤]
① 验证精密工作台位移检测原理
分析程序：阅读理解光栅位移测量程序，仔细分析程序中实现四倍细分与辨向的
while(D_old == D_new){ }语句和switch(D_old){ }语句，画出该程序实现光栅信号四
倍细分与辨向的流程框图。
运行程序：用手转动丝杠与电机轴之间的联轴器，使工作台运动部件刚刚开始接触
到百分表，百分表调零。继续转动联轴器，使工作台移动5 mm（即百分表量程一半的
位置），百分表再次调零。然后，在TC3.0环境下打开光栅位移测量程序（GS.C），按
Ctrl-F9运行程序。用手缓慢转动联轴器，使工作台在±4 mm的范围内移动（即百分表
0～10 mm以内，超出范围将损坏百分表），对比计算机显示的计数值与百分表的读数值，
验证四倍细分与辨向原理。对以下问题作出结论：该光栅尺每毫米的刻线数是多少？程
序计数值1所对应的工作台位移是多少？
② 分析精密工作台位移控制系统
分析硬件：参照图2-1观察实验系统，了解精密工作台位移控制系统硬件的构成。
已知步进电机的参数为：步距角为1.8°、额定相电流2.8A。观察系统硬件后判断：工
作台一个脉冲的位移量是多少？步进电机工作时最大相电流是多少？并说明作出这种
判断的理由。
图2-1 步进电机控制系统构成示意图
精密机械设计与控制课程实验指导书 第2页
分析软件：阅读理解工作台位移控制程序，画出X_Displacement()函数控制工作台
位移的流程框图。分程序后对以下问题作出结论：当工作台从位置A运动到位置B的
过程中，计算机（CPU）在做什么？
运行程序：先用手转动丝杠与电机轴之间的联轴器，使工作台运动部件刚刚开始接
触到百分表，百分表调零。在TC3.0环境下按Ait-F3关闭GS.C程序文件，按F3打开
工作台位移控制程序（WY.C）。修改程序中的位移控制参数dir和pluse（注意运动方向
和位移量，避免损坏百分表），然后运行该程序（按Ctrl-F9运行）。在百分表的最大测
量范围内（0～10mm）反复运行工作台位移控制程序，观察百分表在程序运行前后的读
数值，验证工作台位移控制的结果。
③ 设计精密工作台位移控制程序
初始位置：在前一步的基础上，用工作台位移控制程序（WY.C）控制工作台运动
到远离百分表的位置，将此位置作为“初始位置”。
程序设计1：工作台步进控制。修改工作台位移控制程序（WY.C）的主函数，运行
程序使工作台产生步进运动。具体要求是，开始时工作台处于初始位置，运行程序时工
作台向百分表方向移动1 mm、停0.5 s，循环反复，直到移动到百分表附近自动停止（不
要接触到百分表），然后程序自动退出。列出程序主函数的程序清单（每行加注释）。
程序设计2：工作台往复运动控制。修改工作台位移控制程序（WY.C）的主函数，
运行程序使工作台产生自动往复运动。具体要求是，开始时工作台处于初始位置，运行
程序时工作台向百分表方向移动，直到移动到百分表附近自动停止（不要接触到百分
表），停2 s后返回初始位置，再停2 s。如此往返几次后停在初始位置，程序自动退出。
列出程序主函数的程序清单（每行加注释）。
程序设计3（选做）：以上两种运动的复合（不是顺序）运动控制。设计工作台运动
方式，修改工作台位移控制程序（WY.C）的主函数，使工作台产生较为复杂的运动。
描述所设计的运动方式，列出程序主函数的程序清单（每行加注释）。