数控电火花线切割机床坐标工作台进给系统设计
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目 录
1 绪论...................................................................1
1.1 电火花加工的产生和加工原理......................................... 1
1.1.1电火花加工的来源...............................................1
1.1.2电火花加工的物理本质和工作原理................................ 1
1.2 电火花加工的现状及发展..............................................4
1.2.1电火花线切割加工的现状.........................................4
1.2.2电火花线切割机的发展策略.......................................5
1.2.3设计过程......................................................6
2 工作台设计方案及其分析.................................................7
2.1 数控电火花线切割机床的机构组成及其作用.............................7
2.2 坐标工作台的组成...................................................8
2.3 主要参数...........................................................9
2.4 方案确定...........................................................9
2.4.1 床身结构....................................................9
2.4.2 X-Y工作台..................................................9
2.5 坐标工作台的的传动精度对工艺指标的影响...........................11
3 结构设计..............................................................12
3.1 工作台外形尺寸及重量计算..........................................12
3.2 滚珠丝杠副的设计计算..............................................13
3.3 导轨的确定........................................................15
3.4 步进电机的选用....................................................17
3.5 轴承的设计计算....................................................18
3.6 X向齿轮副的选用..................................................19
3.7 Y向齿轮副的选用..................................................25
结论.....................................................................30
致谢.....................................................................31
参考文献.................................................................32
2.1.数控电火花线切割机床的机构组成及其作用
图2.1是电火花线切割机床结构图。
图2.1 电火花线切割机床机构图
可知电火花线切割机床主要由坐标工作台、高速走丝机构、床身、工作液系统、脉冲电源和控制器等部分组成。其中X, Y坐标工作台是用来装夹被加工工件，X轴、Y轴由控制器发出进给信号，分别控制两步进电动机，运行预定的轨迹。
2.1.1 高速走丝机构
高速走丝机构主要由储丝筒组合件上、下拖板、齿轮副、丝杠副、换向装置和绝缘件等部分组成。高速走丝机构主要用来带动电极丝按一定的线速度移动，并将电极丝整齐地排绕在储丝筒上。
2.1.2 电极丝的运动系统
丝架导轮机构与走丝机构组成了电极丝的运动系统。丝架的主要功用是在电极丝按给定的线速度运动时，对电极丝起支撑作用，使电极丝工作部分与工做台平面保持一定的几何角度。导轮位于丝架悬臂的端部，丝架通过导轮对电极丝起支撑作用。丝架按功能可分为固定式、升降式和偏移式三种类型；按结构可分为悬臂式和龙门式。
2.1.3 工作液循环与过滤系统
工作液系统用以在电火花线切割加工过程中，供给有一定绝缘性质的工作介质一一工作液，以冷却电极丝和工件，排除电蚀产物等，这样才能保证火花放电持续进行。一般线切割机床的工作液系统包括:工作液箱、工作液泵、流量控制阀、进液管、回液管及过滤网等。其中工作液地清洁程度对加工地稳定性起着重要的作用。
2.1.4 电火花线切割脉冲电源
电火花线切割脉冲电源通常又叫高频电源，是数控电火花线切割机床的主要组成部分，是影响线切割加工工艺指标的主要因素之一。线切割脉冲电源的基本组成线切割脉冲电源是由脉冲发生器、推动级、功放及直流电源四部分组成。
2.2 坐标工作台的组成
坐标工作台主要由拖板、导轨、丝杠运动副、齿轮副或蜗轮传动副四部分组成。
1.拖板
拖板主要由下拖板、中拖板、上拖板和工作台四部分组成。通常下拖板与床身固定连接；中拖板置于下拖板之上，运动方向为坐标Y方向；上拖板置于中拖板之上，运动方向为坐标X方向；工作台通过绝缘体与上拖板相连接。其中，上、中拖板一端呈悬臂形式，以放置拖动电机。
2.导轨
坐标工作台的纵、横拖板是沿着导轨往复移动的。因此，对导轨的精度、刚度和耐磨性有较高的要求。此外，导轨应使拖板运动灵活、平稳。线切割机床常选用滚动导轨。因为滚动导轨可以减少导轨间的摩擦阻力，便于工作台实现精确和微量移动，而且润滑方法也简单。缺点是接触面之间不易保持油膜，抗振能力较差。滚动导轨有滚珠导轨、滚柱导轨和滚针导轨等几种形式。
3.丝杠传动副
丝杠传动副的作用是将传动电机的旋转运动变为拖板的直线位移运动。要使丝杠副传动精确，丝杠与螺母应当精确，应保证在6级精度或高于6级精度。
4.齿轮副
步进电机与丝杠间传动通常是采用齿轮副来实现。由于齿侧间隙、轴和轴承之间的间隙及传动链中的弹性变形的影响，当步进电机主轴上的主动齿轮改变传动方向时，会出现传动空程。为了减少和消除齿轮传动空程，应当采用以下措施：
（1）采用尽量少的齿轮减速级数，力求从结构上减少齿轮传动精度的误差。
（2）采用齿轮副中心距可调整结构，通过改变步进电机的固定位置实现。
（3）将被动齿轮或介轮沿轴向剖分为双轮的形式。装配时应保证两齿轮廓分别与主动齿轮廓的两侧面接触，当步进电机变换旋转方向时，丝杠上都能迅速得到相应反映。
2.3.主要参数：
查阅国家标准《电火花线切割机床参数》（GB 7925-87），暂定设计型号为：DK7763，该型号的电火花线切割机床的主要参数为：
工作台：横向行程630mm；纵向行程800mm；切削工件最大厚度500mm；切割工件总重量960kg；步进电机步距角1.5度；粗糙度<2.5 Ra/μm。
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