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反求法在数控内孔曲线磨床加工中的应用作者：马涛来源：《现代电子技术》2011年第23期摘要：为了获得未知定子的实际加工数据,可采用反求测量方法对定子进行测量获得曲线数据,通过做实验先将一个成品定子用三坐标测量机测出数据点，然后再对该数据点进行B样条插补拟合，拟合后的数据用QMK003数控内孔曲线磨床对新毛坯进行加工，加工后的定子与最初测量件相比较降低了泵的噪声，提高了泵的效率。
结果证明，用反求测量方法获得的定子曲线数据是可行的，具有很强的推广价值。
关键词：反求法；定子；曲线拟合；样条插补中图分类号：文献标识码：A文章编号：Application of Reverse Method in Numerical Control Curve Grinding MachineMA Tao(Shaanxi Qinchuan Machinery Development Co. Ltd., Baoji 721009, China)Abstract： To obtain the practical machining data of unknown stator, the reverse measurement can be used to get curve data on stator. The experiment is done as follows: measuring data point on finished stator with three-dimensional measuring machine, carrying out interpolation fitting of B belt transect at the data point, and machining new rough on QMK003 CNC inside hole curve grinding machine with the data. It is proved that the noise of pump is reduced and the working efficiency of pump is better than that of original measuring piece. The method of getting curve data of stator with the reverse measuring method is feasible and has good spread application value.Keywords： reverse method； stator； curve fitting； spline interpolation收稿日期：引言定子是转向助力泵中一个关键零件。
精密数控磨床的总体结构设计1.1 总体方案拟定磨床总体方案，包括以下三方面的内容：（1）调查分析；（2）工艺分析；（3）磨床总体布局。
1.2调查分析调查分析主要包括：（1）对加工对象的了解；（2）对使用要求与制造条件的了解；（3）对同类及类同设备的了解。
1.3加工对象加工对象是主轴箱上两个同轴轴承孔，2.1.1工件材料：孕育铸铁。
2.1.2 使用要求与制造条件本课题所要解决的关键问题是主轴箱上两个同轴轴承孔的超精密加工。
要求所加工的轴承孔的技术参数能达到：（1）圆柱度：0.002mm；（2）圆度：0.002mm；（3）平直度：0.002mm。
磨床的制造运用数控技术，现代测试手段，微量进给软件补偿技术，从而使精密机械设计达到所要求的精度。
2.1.3 同类及类同设备加工工艺方案工艺方法对磨床的结构和性能的影响很大，工艺方法的改变常导致磨床的运动、传动、布局、结构、经济效果等方面的一系列变化。
常用的内孔加工方法主要有:切入式磨削、单油石磨削、多油石磨削。
切入式磨削切入式磨削: 将磨头沿轴向进入工件被加工孔。
一般数控加工机床是采用轴向加工方式，直接切入工件的表面。
采取切入式磨削方式的加工工艺方案如图所示。
砂轮回转，工件安装在工作台上，在加工时回转。
砂轮的径向进给（Fr）靠工作台沿X方向位移实现，上面的孔及上端面加工好后，砂轮通过在垂直方向上的移动，继续加工下面的孔及下端面。
工件一次安装，以保证精度。
2.2.2 单油石磨削单油石磨削: 将1块油石沿轴向进入工件被加工孔。
数控加工机床是采用轴向加工方式，油石与工件内孔相接触，通过数控系统控制磨削部件内孔表面的质量。
采取单油石磨削的加工工艺方案如图所示。
油石并不回转，而是做往复直线运动，工件安装在工作台上，在加工时随工作台一起回转。
油石的径向进给靠拖板的水平方向位移实现，以此来带动工作台上的工件，上面的孔及上端面加工好后，油石通过垂直方向上的移动，继续加工下面的孔及下端面。
绪论随着市场上产品更新换代的加快和对零件精度提出更高的要求，传统机床已不能满足要求。
数控机床由于众多的优点已成为现代机床发展的主流方向。
它的发展代表了一个国家设计、制造的水平，在国内外都受到高度重视。
现代数控机床是信息集成和系统自动化的基础设备，它集高效率、高精度、高柔性于一身，具有加工精度高、生产效率高、自动化程度高、对加工对象的适应强等优点。
实现加工机床及生产过程的数控化，已经成为当今制造业的发展方向。
可以说，机械制造竞争的实质就是数控技术的竞争。
本课题的目的和意义在于通过设计中运用所学的基础课、技术基础课和专业课的理论知识，生产实习和实验等实践知识，达到巩固、加深和扩大所学知识的目的。
通过设计分析比较机床的某些典型机构，进行选择和改进，学习构造设计，进行设计、计算和编写技术文件，达到学习设计步骤和方法的目的。
通过设计学习查阅有关设计手册、设计标准和资料，达到积累设计知识和提高设计能力的目的。
通过设计获得设计工作的基本技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力，并为进行一般机械的设计创造一定的条件。
一、设计题目及参数1.1 题目本设计的题目是数控车床的主轴组件的设计。
它主要由主轴箱，主轴，电动机，主轴脉冲发生器等组成。
我主要设计的是主轴部分。
主轴是加工中心的关键部位，其结构优劣对加工中心的性能有很大的影响，因此，在设计的过程中要多加注意。
主轴前后的受力不同，故要选用不同的轴承。
1.2参数床身回转空间400mm尾架顶尖与主轴端面距离1000mm主轴卡盘外径Φ200mm最大加工直径Φ600mm棒料作业能力50～63mm主轴前轴承内和110～130mm最大扭矩480N·m二、主轴的要求及结构2.1主轴的要求2.1.1旋转精度主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷，低转速的条件下，主轴前端工件或刀具部位的径向跳动和轴向跳动。
主轴组件的旋转精度主要取决于各主要件，如主轴、轴承、箱体孔的的制造，装配和调整精度。
双圆弧拟合法在数控内孔曲线磨床加工中的应用作者：马涛来源：《现代电子技术》2011年第21期关键词：双圆弧拟合; 数控加工; 定子；曲线拟合中图分类号：TN710-34文献标识码：A文章编号：1004-373X(2011)21-0160-03Application of Biarc-curve fitting in Numerical Control Curve Grinding MachineMA Tao(Shaanxi Qinchuan Machinery Development Co. Ltd., Baoji 721009, China)Abstract：To improve the smoothing of stator curve (list curve) and lessen the curvature change of curve, machining is carried out after double circular arc fitting of list curve, which will make no abrupt change on radial velocity and acceleration of stator curve, no aboil vibration produced, less contour error and surface finish of stator machined on the machine. The above methods are applied to machining stator on QMK003 CNC inside hole curve grinding machine, the noise of pump is decreased and working efficiency is high with the stator. It is proved that the method is feasible and has wide spread application value.Keywords： biarc-curve fitting; numerical control processing； stator； curve fitting0 引言定子是转向助力泵中一个关键零件。
毕业设计题目数控双主轴内孔磨床磨头及进给机构设计学院机械工程学院专业机械工程及自动化班级机升0901学生冯硕学号20090404012指导教师门秀花二〇一一年五月二十九日1 前言1.1选题背景及意义从本质上说，数控磨床和普通磨床一样，是加工的最后一道工序。
早期的数控磨床，包括目前部分改造、改装的数控机床，大都是在普通磨床的基础上，通过以进给系统的革新、改造而成的。
因此，在许多场合，普通磨床的构成模式、零部件的设计计算方法仍然适用于数控磨床。
但是，随着数控技术（包括伺服驱动、主轴驱动）的迅速发展，为了适应现代制造业对生产效率、加工精度、安全环保等方面要求，现代数控磨床的机械结构已经从初期对普通磨床的局部改造，逐步发展形成了自己独特的结构。
其中，进给机构系统对加工精度的影响是最大的，因此，提高进给系统的质量就显得尤为重要。
现在由于各种先进制造技术的发展，特别是对精密部件的加工，对于磨床的进给系统的要求也越来越高。
内圆磨床的生产率和加工质量，在很大程度上决定于内圆磨头的结构和制造质量。
在大量生产条件下尤如此。
现代内圆磨床带有滚动支承和空气轴承的电磨头和气动磨头，以及皮带传动的静压轴承和滚动支承磨头，其中皮带传动的滚动支承磨头用得最广。
因为这种磨头能加工不同长度（达500mm或更长）零件上的孔，而且所加工的孔的直径范围也最大（从70mm到250mm或更大）最常用，也是现在普遍研究的重点[1-2]。
与国外相比，我国数控磨床的发展明显落后于西方发达国家，因此，技术创新和产品改良亟待加强，机构设计和改良也显得尤为重要。
1.2 国内外研究现状十八世纪30年代，为了更好适应自行车、钟表、缝纫机和枪械等零件淬硬后的加工，美国、英国、德国分别研制出使用天然磨料砂轮的磨床。
在当时这些磨床主要是现成的机床，如车床、刨床等，在上面加装磨头经过改造而成的，它们的结构比较简单，而且刚度较低，磨削时易产生振动，这要求操作工人具有很高的技艺才能磨出精密的工件。
数控磨床的结构与工作原理数控磨床是一种高效的精密加工设备，主要利用高速旋转的砂轮对工件进行切削加工。
它的结构和工作原理都非常复杂，下面我们来逐一探讨。
一、数控磨床的结构数控磨床主要由以下部分组成：1.机床基础部分机床基础是整个磨床的支撑结构，它的主要作用是在加工过程中稳定机床的位置、振动等。
常见的机床基础材料有铸铁、钢、混凝土等，其中钢材的强度最高。
2.工作台部分工作台是加工工件的载体，它有两种类型：圆形工作台和方形工作台。
圆形工作台适用于圆锥面、球面等曲线面的加工；方形工作台适用于平面、倾斜面等直线面的加工。
通常工作台可以在X、Y、Z三个方向上进行移动和旋转，以满足加工质量的要求。
3.主轴部分主轴是数控磨床的重要组成部分，它负责带动砂轮旋转。
主轴的旋转速度通常在1000~10000转/分之间，高速实现了磨削加工。
4.砂轮部分砂轮是精密加工的重要工具，它由磨粒、结合剂和孔道构成。
砂轮磨粒的形状和大小不同，可以满足不同的加工需要。
结合剂可以提高磨轮的强度和磨削性能。
孔道则负责冷却和润滑砂轮。
5.数控系统数控系统是数控磨床的核心部分，它由磨削程序、控制系统和伺服系统组成。
磨削程序是指磨削加工的具体步骤和操作方法。
控制系统则负责控制机床的移动和旋转，保证工件的精度和加工质量。
伺服系统则监督加工过程中的各种参数变化，及时调整机床位置和速度，确保加工过程顺利进行。
二、数控磨床的工作原理数控磨床的工作原理可以分为以下几个步骤：1.刀具的装夹在加工之前，需要将砂轮装载到主轴上，然后装夹工件。
然后将刀具固定在刀头上，使其能够接触到工件并对其进行加工。
2.磨削加工在数控磨床的加工过程中，主轴高速旋转，带动砂轮进行磨削。
砂轮在加工过程中通过加工液润滑，确保工件表面的光洁度。
同时数控系统监测加工过程中的各种参数变化，对加工过程进行及时调整。
3.工件的移动和旋转在加工过程中，工件通常会在X、Y、Z三个方向上进行移动和旋转，以实现圆锥面、圆球面等曲线面的加工。
·数控机床世界·收稿日期：2009－05－04作者简介：谭隽宁（1964-），男，大学本科，高级工程师。
数控内孔磨床的结构设计谭隽宁1，谭德宁2，李欣1（1.水电十三局设备处，山东德州253009；2.德隆集团机床有限责任公司技术开发中心，山东德州253000）0引言上世纪70~80年代，机械制造尤其是机床制造行业都离不开内孔磨削加工，由于受到当时科学技术水平的制约，传统的内孔磨床一般采用Z 轴液压缸传动或齿轮齿条传动（工件往复），X 轴为T 型丝杠传动（磨头横向）。
90年代后，在我国开始普及数控机床，进行机床的数控化改造形成趋势，加入WTO 之后又开始了全功能数控机床的主导设计，为了适应新技术，设计了一台SB6030型数控主轴内孔磨床。
数控主轴内孔磨床为机床行业主轴部件加工设计的专用机床。
本机床采用机电一体化典型结构，数控系统为二轴联动数控方式，X 轴和Z 轴均采用滚珠丝杠传动。
通过操纵台集中控制，任意调用切削程序，可以实现直孔、锥孔和任意曲线回转孔等不同零件的磨削加工，操纵台配有手持脉冲发生器，便于操作和对刀。
1传动形式的选取传统的内孔磨床为典型的液压机械，通过液压阀控制液压缸实现机床的往复内孔磨削，图1是其中一种结构形式。
图1（a ）上面的结构，Z 向传动为齿轮齿条传动，齿轮齿条啮合有间隙，加工时机床的振动（磨头高速旋转和工件旋转）必然影响内孔的加工精度，且在正反换向时存在反向间隙；X 轴为T 型丝杠传动，同样丝杠和螺母也有间隙，且在正反换向时存在反向间隙。
图1（b ）是根据机电一体化中的传动结构进行设计的，为典型的同步齿型带和滚珠丝杠传动形式，它的优点是无间隙、低惯量、高刚度，减小了传动误差和消除了反向间隙，伺服系统的稳定性提高，动静摩擦系数小，且使工作台与床身连接的刚度提高，动态特性好，数控插补精度高，提高了零件加工精度。
2加工零件夹持方法的选取数控机床设计的好坏首先要求机械结构正确且为精密结构，否则软件再先进，加工精度也不高，对于内孔磨削来说，零件的夹持方法直接影响内孔与外圆的同轴度，是一项关键因素。
设计时提出了两种设计方法。
如图2（a ）所示，加工零件与床头箱主轴采用拨盘、拉簧连接（柔性连接）是错误的，因为两个中心架无法保证加工零件的中心与床头箱主轴的中心在一条直线上，这样就无法保证加工零件的中心和磨头的中心是平行的，那么磨削出来的孔不是与外圆不同轴就是椭圆孔。
所以，这样的结构是不能采用的。
为了解决上述问题，必需将加工机电产品开发与创新Development ＆Innovation of M achinery ＆E lectrical P roductsVol．22,No．4July ．,2009第22卷第4期2009年7月摘要：介绍了内孔磨床结构设计的发展变化，简单阐述了如何设计内孔磨床的结构；通过实例分析说明了两种类型机床存在的差异，提出了数控内孔磨床的加工方法，适宜各种复杂内孔的加工。
关键词：内孔磨床结构；数控内孔磨床的特点；数控中图分类号：TG58文献标识码：Adoi:10.3969/j.issn.1002-6673.2009.04.073文章编号：1002－6673（2009）04－174－03图1内孔磨床的传动结构Fig.1Transmission structure of hole grinder1.齿轮齿条传动2.T 型丝杠传动3.手动把手4.Z 向伺服电机5、7.滚珠丝杠副6.X 向伺服电机8.数控系统图2夹持方法结构图Fig.2Structure chart of impactionmethod（a ）传统内孔磨床（b ）数控内孔磨床12345678（a ）错误结构（b ）正确结构零件与床头箱主轴采用卡罐或四爪卡盘连接（刚性连接），依靠打表找正，通过4个调整螺钉保证两者中心线同轴，也就保证了零件的中心和磨头的中心是平行的。
只有选择正确的夹持方法才能保证加工零件的正确。
3精密主轴内孔的加工法数控机床的加工精度高于传统的普通机床，这一点在北京机床展销会上为大家所共识，数控主轴内孔磨床亦是如此。
它可以实现普通磨床无法实现的零件加工结构要求和零件加工精度要求。
对于右侧视图，它能实现锥孔的加工要求，满足数控车、加工中心主轴的结构要求，是一项新技术。
加工方法如图3所示。
对于锥孔磨削，第一步：砂轮修整器是固定在工作台的前后部，断面图如上图所示，依靠工作台的Z 向伺服和砂轮拖板的X 向伺服两轴联动，实现插补运动，通过数控系统实现任意角度（如9°）的锥度砂轮修整。
第二步：用修整好的锥度砂轮对主轴零件进行两轴联动插补，实现主轴锥孔、直孔的一次磨削、一次装夹，消除工作台回转间隙；普通磨床工作台回转时回转角度是受空间结构限制的，一般只能磨削-2°-9°的小锥孔，而数控磨床锥孔磨削角度较大，可以到20°。
可以分为粗磨和精磨2道工序，中间可进行砂轮修整，修整后再进行内孔磨削，自动找正上一次的加工位置，自动补偿砂轮去除量，这一系列动作依靠数控编程来实现，全部过程是自动化加工完成。
4数控系统硬件设计和软件程序的设计（1）数控内孔磨床驱动元件可采用步进电机或交流伺服电机驱动。
对于步进电机来说，利用微机开环控制Z 、X 向进给系统，两个方向的脉冲当量均为0.005mm/脉冲。
光电隔离可以吸收滤波，抑制干扰信号的产生，使微机与强点部件不共地，阻断干扰信号的传导。
也可采用半闭环或闭环控制，进一步提高加工精度。
（2）磨削加工需要现场适时调整，磨头与工件的接触依靠手脉微调，最后尺寸依靠检具测量。
采用FAGOR 8030T CNC 控制系统，分辨率0.001mm ，两轴联动，RS232通讯接口。
T 型图的设计（略）。
磨头旋转和工件旋转采用的是变频电机，便于数控控制。
各继电器和电机等电器元件，在启动和停止的瞬间产生的电磁噪声，将会对电气系统造成一定的干扰，故应采用抗干扰电路。
粗磨工序典型零件的数控编程（略）。
5结束语通过上面事例分析，使我们了解到数控内孔磨床的一些特点，它的功能远远不止这些，还可以进行更复杂的内孔加工，达到精密主轴内孔的加工要求；特别适宜加工内孔形状复杂、加工表面较多、相对位置精度要求较高的零件。
参考文献：[1]赵松年，机电一体化技术手册[M].机械工业出版社,1999.[2]林其骏.机床数控系统[M].中国科学技术出版社,1990.图3数控插补示意图Fig.3Hint Diagram of CNC Interpolation 图4数控控制框图Fig.4Scheme of CNC control图5磨削零件图Fig.5Part chart of grinder machining9°±5'准0．01AAZX第一步：高精度修整依靠砂轮修整器进行X 、Z 轴插补，实现任意所需角度的锥度砂轮。
砂轮修整器150308第二步：高精度磨削ZX 9°±5'准9060准65H 6（+0019）0.80.8依靠锥度砂轮进行X 、Z 轴插补，实现主轴锥孔、直孔的一次磨削一次装夹，消除工作合回转间隙。
微处理器光电偶合功率放大光电偶合功率放大步进电机步进电机滚珠丝杠滚珠丝杠Z向工作台X向工作台位置PID速度PID 电流PID 速度反馈位置反馈伺服电动机0.0050.006A-BCX0.40.4558012009°±10'C AB（下转第183页）Structure Design of CNC Hole GrinderTAN Jun-Ning 1，TAN De-Ning 2，LI Xin 1(1.Water and Electricity Ministries Thirteen Department Equipment Part ，Dezhou Shandong 253009，China ；2.Delong Group Machine Tool Co.,Ltd.，Center Department of Technology Development ，Dezhou Shandong 253000，China)Abstract:Introduce developing and change of structure design of hole grinder in article,it expounds uncomplicated method of structure de -sign of hole grinder ；it explaints machine of two type to exist difference by analyzing the exploitation example,it points out machiningmethod of CNC hole grinder,and it adapts machining of complicated hole 。
Key words:Structure of hole grinder ；characteristics of CNC hole grinder ；CNC（上接第175页）的铣削，采用顺铣不仅可以减少切削变形，降低切削力和功率的消耗。
4结束语刀具半径补偿的功能主要在于简化编程，即利用刀补可直接按零件的轮廓尺寸编程。
由上述分析可知，在数控铣床上进行铣削加工，选择刀具半径补偿指令G41、G42就能决定顺铣还是逆铣。
特别是当加工精度要求比较高时，对两种加工方法所引起的差异，会对机床、刀具及零件的加工质量质量造成严重影响，应特别注意。
参考文献：[1]严建红.数控机床及其应用[M].北京：机械工业出版社，2007.[2]黄鹤汀，吴善元.机械制造技术[M].北京：机械工业出版社，2008.The Climb Milling and Conventional Milling Based on Cutter Radius Offset of Numerical Control MillingWU Ya-Ping ，MENG Jin(Luoyang Institute of Science and Technology ，Luoyang Henan 471023，China)Abstract:This text expounds the cutter radius offset orders and application in NC milling.The influence of accuracy in processing that ap -plying climb milling or conventional milling is reaearched.The methods of how to choose in engineering application are also discussed.Key words:computer numerical controlled milling machine ；cutter offset ；climb milling ；conventional milling（上接第180页）Small Hole Machining Technologies Application and Development Based on High Speed Machining TheoryLIU Feng-Bo（Agilent Technologies Co.，Ltd.,Shanghai 200131，China ）Abstract:This paper analyzes two main conditions of high speed machining on precision small hole machining basically base on field applica -tion perspective,from CNC machine tool self and tools to extend discussion and offering useful approach for guidance in real application.At same time,through real data sharing,providing very important advice and experience in actual manufacturing process.Key words ：small hole machining ；high speed and high precision machine tool ；coating tool械，生化分析行业的发展，这种增长刺激了微细形状及高精度加工技术的迅速应用和发展。
