數(shù)控電火花線切割機床坐標工作臺進給系統(tǒng)設計
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目 錄
1 緒論...................................................................1
1.1 電火花加工的產(chǎn)生和加工原理......................................... 1
1.1.1電火花加工的來源...............................................1
1.1.2電火花加工的物理本質(zhì)和工作原理................................ 1
1.2 電火花加工的現(xiàn)狀及發(fā)展..............................................4
1.2.1電火花線切割加工的現(xiàn)狀.........................................4
1.2.2電火花線切割機的發(fā)展策略.......................................5
1.2.3設計過程......................................................6
2 工作臺設計方案及其分析.................................................7
2.1 數(shù)控電火花線切割機床的機構組成及其作用.............................7
2.2 坐標工作臺的組成...................................................8
2.3 主要參數(shù)...........................................................9
2.4 方案確定...........................................................9
2.4.1 床身結(jié)構....................................................9
2.4.2 X-Y工作臺..................................................9
2.5 坐標工作臺的的傳動精度對工藝指標的影響...........................11
3 結(jié)構設計..............................................................12
3.1 工作臺外形尺寸及重量計算..........................................12
3.2 滾珠絲杠副的設計計算..............................................13
3.3 導軌的確定........................................................15
3.4 步進電機的選用....................................................17
3.5 軸承的設計計算....................................................18
3.6 X向齒輪副的選用..................................................19
3.7 Y向齒輪副的選用..................................................25
結(jié)論.....................................................................30
致謝.....................................................................31
參考文獻.................................................................32
2.1.數(shù)控電火花線切割機床的機構組成及其作用
圖2.1是電火花線切割機床結(jié)構圖。
圖2.1 電火花線切割機床機構圖
可知電火花線切割機床主要由坐標工作臺、高速走絲機構、床身、工作液系統(tǒng)、脈沖電源和控制器等部分組成。其中X, Y坐標工作臺是用來裝夾被加工工件，X軸、Y軸由控制器發(fā)出進給信號，分別控制兩步進電動機，運行預定的軌跡。
2.1.1 高速走絲機構
高速走絲機構主要由儲絲筒組合件上、下拖板、齒輪副、絲杠副、換向裝置和絕緣件等部分組成。高速走絲機構主要用來帶動電極絲按一定的線速度移動，并將電極絲整齊地排繞在儲絲筒上。
2.1.2 電極絲的運動系統(tǒng)
絲架導輪機構與走絲機構組成了電極絲的運動系統(tǒng)。絲架的主要功用是在電極絲按給定的線速度運動時，對電極絲起支撐作用，使電極絲工作部分與工做臺平面保持一定的幾何角度。導輪位于絲架懸臂的端部，絲架通過導輪對電極絲起支撐作用。絲架按功能可分為固定式、升降式和偏移式三種類型；按結(jié)構可分為懸臂式和龍門式。
2.1.3 工作液循環(huán)與過濾系統(tǒng)
工作液系統(tǒng)用以在電火花線切割加工過程中，供給有一定絕緣性質(zhì)的工作介質(zhì)一一工作液，以冷卻電極絲和工件，排除電蝕產(chǎn)物等，這樣才能保證火花放電持續(xù)進行。一般線切割機床的工作液系統(tǒng)包括:工作液箱、工作液泵、流量控制閥、進液管、回液管及過濾網(wǎng)等。其中工作液地清潔程度對加工地穩(wěn)定性起著重要的作用。
2.1.4 電火花線切割脈沖電源
電火花線切割脈沖電源通常又叫高頻電源，是數(shù)控電火花線切割機床的主要組成部分，是影響線切割加工工藝指標的主要因素之一。線切割脈沖電源的基本組成線切割脈沖電源是由脈沖發(fā)生器、推動級、功放及直流電源四部分組成。
2.2 坐標工作臺的組成
坐標工作臺主要由拖板、導軌、絲杠運動副、齒輪副或蝸輪傳動副四部分組成。
1.拖板
拖板主要由下拖板、中拖板、上拖板和工作臺四部分組成。通常下拖板與床身固定連接；中拖板置于下拖板之上，運動方向為坐標Y方向；上拖板置于中拖板之上，運動方向為坐標X方向；工作臺通過絕緣體與上拖板相連接。其中，上、中拖板一端呈懸臂形式，以放置拖動電機。
2.導軌
坐標工作臺的縱、橫拖板是沿著導軌往復移動的。因此，對導軌的精度、剛度和耐磨性有較高的要求。此外，導軌應使拖板運動靈活、平穩(wěn)。線切割機床常選用滾動導軌。因為滾動導軌可以減少導軌間的摩擦阻力，便于工作臺實現(xiàn)精確和微量移動，而且潤滑方法也簡單。缺點是接觸面之間不易保持油膜，抗振能力較差。滾動導軌有滾珠導軌、滾柱導軌和滾針導軌等幾種形式。
3.絲杠傳動副
絲杠傳動副的作用是將傳動電機的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橥习宓闹本�位移運動。要使絲杠副傳動精確，絲杠與螺母應當精確，應保證在6級精度或高于6級精度。
4.齒輪副
步進電機與絲杠間傳動通常是采用齒輪副來實現(xiàn)。由于齒側(cè)間隙、軸和軸承之間的間隙及傳動鏈中的彈性變形的影響，當步進電機主軸上的主動齒輪改變傳動方向時，會出現(xiàn)傳動空程。為了減少和消除齒輪傳動空程，應當采用以下措施：
（1）采用盡量少的齒輪減速級數(shù)，力求從結(jié)構上減少齒輪傳動精度的誤差。
（2）采用齒輪副中心距可調(diào)整結(jié)構，通過改變步進電機的固定位置實現(xiàn)。
（3）將被動齒輪或介輪沿軸向剖分為雙輪的形式。裝配時應保證兩齒輪廓分別與主動齒輪廓的兩側(cè)面接觸，當步進電機變換旋轉(zhuǎn)方向時，絲杠上都能迅速得到相應反映。
2.3.主要參數(shù)：
查閱國家標準《電火花線切割機床參數(shù)》（GB 7925-87），暫定設計型號為：DK7763，該型號的電火花線切割機床的主要參數(shù)為：
工作臺：橫向行程630mm；縱向行程800mm；切削工件最大厚度500mm；切割工件總重量960kg；步進電機步距角1.5度；粗糙度<2.5 Ra/μm。
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