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數控電火花線切割機床坐標工作臺進給系統設計

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更新時間：2014-10-10
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數控電火花線切割機床坐標工作臺進給系統設計
目錄

1 緒論...................................................................1
1.1 電火花加工的產生和加工原理......................................... 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和工作原理................................ 1
1.2 電火花加工的現狀及發展..............................................4
1.2.1電火花線切割加工的現狀.........................................4
1.2.2電火花線切割機的發展策略.......................................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...........................................................9
2.4 方案確定...........................................................9
2.4.1 床身結構....................................................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

結論.....................................................................30
致謝.....................................................................31
參考文獻.................................................................32

2.1.數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、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
絲架導輪機構與走絲機構組成了電極絲的運動系統。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；按結構可分為懸臂式和龍門式。
2.1.3 工作液循環與過濾系統
工作液系統用以在電火花線切割加工過程中，供給有一定絕緣性質的工作介質一一工作液，以冷卻電極絲和工件，排除電蝕產物等，這樣才能保證火花放電持續進行。一般線切割機床的工作液系統包括:工作液箱、工作液泵、流量控制閥、進液管、回液管及過濾網等。其中工作液地清潔程度對加工地穩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。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運動變為拖板的直線位移運動。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。由于齒側間隙、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，力求從結構上減少齒輪傳動精度的誤差。
（2）采用齒輪副中心距可調整結構，通過改變步進電機的固定位置實現。
（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面接觸，當步進電機變換旋轉方向時，絲杠上都能迅速得到相應反映。
2.3.主要參數：
查閱國家標準《電火花線切割機床參數》（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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