電火花線切割機(jī)床設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、數(shù)控線切割DK7732機(jī)床設(shè)計(jì)說(shuō)明書楊加俊 劉賀賀 祁繁徐州工程學(xué)院要圖紙的請(qǐng)加QQ：287579959，附加說(shuō)明要圖紙，有全部的零件圖，用solidworks打開。目錄1、 簡(jiǎn)介.12、 線切割機(jī)床的加工原理.13、 主要技術(shù)參數(shù).14、 機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng).25、 創(chuàng)新設(shè)計(jì).46、 機(jī)床電氣系統(tǒng).47、 設(shè)計(jì)過(guò)程分析與計(jì)算.6 1.最大動(dòng)載荷.6 2.絲杠的選擇.6 3.滾珠絲杠副.6 （1）特點(diǎn).6 (2)滾珠絲杠副的載荷計(jì)算.7 a.工作載荷F.7 b、滾珠絲杠副主要技術(shù)參數(shù)的確定.8 導(dǎo)程Ph.8 螺母選擇.8 滾珠的工作圈數(shù)i和列數(shù)j .8 法蘭形狀.8 絲杠螺紋長(zhǎng)度l.9 校

2、核計(jì)算 .9 導(dǎo)軌的選擇.10八、補(bǔ)充知識(shí).10 <1>導(dǎo)軌主要性能指標(biāo).10 <2>直線導(dǎo)軌的選擇.119、 數(shù)控系統(tǒng)的選擇 .1210、 機(jī)床操作步驟和規(guī)程.13 步驟.13 規(guī)程.1311、 主要外購(gòu)件.13十二、參考文獻(xiàn).14 一、簡(jiǎn)介     數(shù)控電火花線切割機(jī)床，簡(jiǎn)稱線切割機(jī)床，是以運(yùn)動(dòng)的金屬絲為工具電極，在控制系統(tǒng)的控制下，按預(yù)先設(shè)定的軌跡對(duì)工件進(jìn)行加工。線切割機(jī)床適合加工各種模具，切割微細(xì)精密及形狀復(fù)雜的零件、樣板，切割鎢片、硅片等。廣泛應(yīng)用在機(jī)械、電子電氣等領(lǐng)域。二、線切割機(jī)床的加工

3、原理 (1)線切割數(shù)控電火花線切割加工的簡(jiǎn)稱。 (2)工作原理：利用移動(dòng)的金屬絲作工具電極，并在金屬絲和工件間通以脈沖電流，利用脈沖放電的腐蝕作用對(duì)工件進(jìn)行切割加工的。 (3)由于它利用的是絲電極，因此，只能作輪廓切割加工。(4)工作原理如圖所示。圖1.線切割機(jī)床的加工原理1-數(shù)控裝置 2-儲(chǔ)絲簡(jiǎn) 3-導(dǎo)輪 4-電極絲 5-工件 6-噴嘴  7-絕緣板 8-脈沖發(fā)生器 9-液壓泵 10-水箱 11-控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī) (5)當(dāng)工件與線電極間的間隙足以

4、被脈沖電壓擊穿時(shí)，兩者之間即產(chǎn)生火花放電而切割工件。 (6)通過(guò)數(shù)控裝置l發(fā)出的指令，控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)11，驅(qū)動(dòng)X、Y兩托板移動(dòng)，可加工出任意曲線輪廓的工件。 三、主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)見表1。表1      主要技術(shù)參數(shù)1  型        號(hào)   DK7725 系列  DK7732 系列  DK7740 系列 &

5、#160;工作臺(tái)面尺寸640 mm×460 mm880 mm×540 mm900 mm×550 mm    工作臺(tái)行程320 mm×250 mm420 mm×320 mm480 mm×400 mm  最大切割厚度            &#

6、160;  普通可調(diào)線架為 300 mm ，錐度可調(diào)線架為 250 mm  最大切割錐度               6 °  最大切割速度>120mm2/min加工表面粗糙度Ra2.5m(20mm2/min)    電極絲直徑 0.10 mm0.19m

7、m      保護(hù)功能               斷線自動(dòng)關(guān)斷走絲電機(jī)      工作電源               單相  220V  

8、; 50Hz          功耗                <  1 KW      機(jī)床尺寸1400mm×1150mm×1600mm      

9、 1400 mm×1300 mm×1600 mm 四、機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)床機(jī)械部分主要由床身、工作臺(tái)、運(yùn)絲裝置、線架、冷卻系統(tǒng)、夾具、防水罩等部件組成。傳動(dòng)系統(tǒng)圖見圖1。滾動(dòng)軸承、電機(jī)型號(hào)規(guī)格見表2。表2   滾動(dòng)軸承、電機(jī)型號(hào)規(guī)格編號(hào)名         稱型        號(hào)規(guī)    格精度數(shù)量安&#

10、160;裝 部 位 Z1   軸承   D204    E 2絲筒運(yùn)絲 Z2   軸承   D204    D 2絲筒 Z3   軸承   D203    C 1拖板絲杠 Z4   

11、;軸承   D36105    C 2拖板絲杠 Z5   軸承   D36105    C 2拖板絲杠 Z6   軸承   D24    D 2排絲輪 Z7   軸承   D24  

12、0;          D 4上下導(dǎo)輪 Z8   軸承   D204    D  2絲筒 Z9   軸承   D203    C 1拖板絲杠 M直流永磁電機(jī)   110SYT51110V/2.5A&#

13、160; 1絲筒    單相電泵   單相220V    1水箱  運(yùn)絲裝置的傳動(dòng)過(guò)程： 運(yùn)絲電機(jī)M聯(lián)軸器貯絲筒高速旋轉(zhuǎn)齒輪4/齒輪3齒輪2/齒輪1絲桿C螺母L行程開關(guān)； 運(yùn)絲裝置帶動(dòng)電極絲按一定線速度運(yùn)動(dòng)，通過(guò)線架上的排絲輪、導(dǎo)輪將電極絲整齊地排繞在貯絲筒上，行程限位開關(guān)控制貯絲筒的正反轉(zhuǎn)。 五、創(chuàng)新設(shè)計(jì)在調(diào)整線架的部分，我們安裝一個(gè)電機(jī)，此電機(jī)不需要多高的馬力，可以調(diào)整線架的高度即可，這樣可以減輕工人的勞動(dòng)，方便實(shí)現(xiàn)真正的數(shù)控。 六、機(jī)床電氣系統(tǒng)機(jī)床電氣原理圖見

14、圖2，符合有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)床與控制器、高頻電源、步進(jìn)電源的連線接口見圖3。機(jī)床電氣操作面板示意圖見圖4。機(jī)床電源為單相 220V/50H，機(jī)床的三芯電源插座按標(biāo)準(zhǔn)接地，嚴(yán)禁供電插座的接地芯片與電源中性線相連。照明燈規(guī)格為24V/40W。機(jī)床電氣器件清單見表3。圖2    機(jī)床電氣原理圖圖3    連線接口圖圖4    操作面板圖7、 設(shè)計(jì)過(guò)程分析與計(jì)算 1.最大動(dòng)載荷 已知機(jī)床最大切割速度為120mm/min,最大加速度為amax=1.3m/s2，導(dǎo)程Ph=Vmax

15、/(i X nmax)=5mm,工作行程sw=0.42m，摩擦阻力Fe=3N, te=0.12s,tw=3.9s。最大工作重量m=700kg,則工作臺(tái)施加在絲杠上的軸向力為F=m X amax =700 X 1.3 = 910N.取絲杠滾珠壽命為20000h.則工作動(dòng)載荷為：13313,3N 2.絲杠的選擇： 滾珠絲杠副是由絲杠、螺母、滾珠等零件組成的機(jī)械元件，其作用是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，它是傳統(tǒng)滑動(dòng)絲杠的進(jìn)一步延伸發(fā)展。這些都取決于其具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)良特性： 傳動(dòng)效率高、 定位精度高、 傳動(dòng)可逆性、 使用壽

16、命長(zhǎng)、 同步性能好. 滾珠絲杠副是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的理想的產(chǎn)品。  3.滾珠絲杠副 （1）特點(diǎn)： a、動(dòng)力更省 驅(qū)動(dòng)力矩僅為滑動(dòng)絲杠副的1/3，具有較高的運(yùn)動(dòng)效率，可以更加省電。 b、高精度的保證 滾珠絲杠副都是由高水平的機(jī)械設(shè)備連貫生產(chǎn)出來(lái)的，制作精度更高。 c、微進(jìn)給可能 滾珠絲杠副由于是利用滾珠運(yùn)動(dòng)，所以啟動(dòng)力矩極小，不會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)那樣的爬行現(xiàn)象，能保證實(shí)現(xiàn)精確的微進(jìn)給。 d、無(wú)側(cè)隙、剛性高 滾珠絲杠副可以加預(yù)壓，由于預(yù)壓力可使軸向間隙達(dá)到負(fù)

17、值，進(jìn)而得到較高的剛性。 e、高速進(jìn)給 滾珠絲杠副由于運(yùn)動(dòng)效率高、發(fā)熱小，所以可實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給(運(yùn)動(dòng))。  (2)滾珠絲杠副的載荷計(jì)算  a.工作載荷F   工作載荷F是指數(shù)控機(jī)床工作時(shí)，實(shí)際作用在滾珠絲杠上的軸向作用力，其數(shù)值可用下列進(jìn)給作用力的實(shí)驗(yàn)公式計(jì)算           F=Fx+f'(Fz+W)+Fr   式中：Fx、Fy、Fzx、y、z方向上的切削分力；Fr

18、密封阻力； W移動(dòng)部件的重量；M主軸上的扭矩，N·m； dz主軸直徑，mm； (3) 平均工作載荷Fm與平均轉(zhuǎn)速nm   當(dāng)機(jī)床工作載荷隨時(shí)間變化且此間轉(zhuǎn)速不同時(shí)，式中：t1,t2,，tn分別為滾珠絲杠在轉(zhuǎn)速n1,n2,，nn下，所受軸向載荷分別是F1,F2,，F(xiàn)n時(shí)的工作時(shí)間(min)  當(dāng)工作載荷與轉(zhuǎn)速接近正比變化且各種轉(zhuǎn)速使用機(jī)會(huì)均等時(shí)，可用下式求得Fm和nm。 b、滾珠絲杠副主要技術(shù)參數(shù)的確定   導(dǎo)程Ph   根據(jù)機(jī)床傳動(dòng)要求，負(fù)載大小

19、和傳動(dòng)效率等因素綜合考慮確定。一般選擇時(shí)，先按機(jī)床傳動(dòng)要求確定，其公式為：              Phvmax/nmax 式中：vmax機(jī)床工作臺(tái)最快進(jìn)給速度，mm/min；    nmax驅(qū)動(dòng)電機(jī)最高轉(zhuǎn)速，r/min。   在滿足控制系統(tǒng)分辨率要求的前提下，Ph應(yīng)取較大的數(shù)值。   螺母選擇   由于數(shù)控機(jī)床對(duì)滾珠絲杠副的剛度有較高

20、要求，故選擇螺母時(shí)要注重其剛度的保證。推薦按高剛度要求選擇預(yù)載的螺母型式。其中插管式外循環(huán)的端法蘭雙螺母應(yīng)用最為廣泛。它適用重載荷傳動(dòng)、高速驅(qū)動(dòng)及精密定位系統(tǒng)。并在大導(dǎo)程、小導(dǎo)程和多頭螺紋中具有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，且較為經(jīng)濟(jì)。 滾珠的工作圈數(shù)i和列數(shù)j。根據(jù)所要求性能、工作壽命，推薦按下表選取。 法蘭形狀。按安裝空間由標(biāo)準(zhǔn)形狀選擇，亦可根據(jù)需要制成特殊法蘭形狀。     絲杠螺紋長(zhǎng)度l 按下式計(jì)算： llul12le(13)  式中：lu機(jī)床工作臺(tái)有效行程，mm；    le

21、余程(按表4選取)，mm；    l1螺母長(zhǎng)度，mm。  校核計(jì)算    穩(wěn)定性驗(yàn)算，絲杠壓曲時(shí)的臨界載荷P按歐拉公式計(jì)算：     P=0.5×(b2EI)/(L2a)=a(d4r)/(L2a)×104 式中：E彈性模量，E=2.1×105，Nmm2；    I絲杠斷面最小慣性矩 I=d4r/64,mm4;    dr絲杠谷徑,mm;  

22、;  La螺母至固定端處最大距離(如下表中簡(jiǎn)圖所示)，mm；    a、b與絲杠安裝方式相關(guān)的系數(shù)，其值按下表選取。并滿足 FmaxP。根據(jù)絲杠受軸向壓力選取絲杠直徑，已知Fa=910N,支撐間距L=700mm=，查表得m=10.2，帶入公式：極限轉(zhuǎn)速nc校核   為防止絲杠轉(zhuǎn)速接近其固定振動(dòng)頻率時(shí)發(fā)生共振，需對(duì)絲杠極限轉(zhuǎn)速nc和Dn值進(jìn)行校核計(jì)算。 極限轉(zhuǎn)速按下式計(jì)算式中：E彈性模量E=2.1×105，Nmm2,Lb安裝距離，mm；、絲杠安裝方法有關(guān)的系數(shù)，其值按表7選??；  

23、60;比重7.85×10-5 Nmm3；   I絲杠斷面最小慣性矩I=d4r/64，mm4； dr絲杠谷徑，mm； A絲杠斷面積，A=d2r/4，mm。 nc應(yīng)滿足：   nmaxnc。 導(dǎo)軌的選擇   導(dǎo)軌選擇滾珠導(dǎo)軌，由于工作臺(tái)行程為420 X 320mmmm´。最大工作重量700mkg=， 動(dòng)導(dǎo)軌數(shù)p=4,則實(shí)際導(dǎo)軌受載荷: P=F/4=1750N´=一年按300個(gè)工作日計(jì)算，壽命需在8年之上。平均移動(dòng)速度v=

24、5m/min.則行程壽命為： 1400km,則導(dǎo)軌受靜載荷： 6560.5N»´´gg     滾珠與導(dǎo)軌面是點(diǎn)接觸，滾柱與導(dǎo)軌面是線接觸，所以它的耐磨性和軸承能力都大大優(yōu)于滾珠式。而線性滑軌是一種滾動(dòng)導(dǎo)引，它由鋼珠在滑塊與滑軌之間作無(wú)限滾動(dòng)循環(huán)，使得負(fù)載平臺(tái)能沿著滑軌輕易的以高精度作線性運(yùn)動(dòng)，其摩擦系數(shù)可降至傳統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)引的150，使之能輕易地達(dá)到m級(jí)的定位精度。滑塊與滑軌間的末制單元設(shè)計(jì)，使得線形滑軌可同時(shí)承受上下左右等各方向的負(fù)荷，線性滑軌有更平順且低噪音的運(yùn)動(dòng)特性。使之精度保持和承載能力都

25、大大優(yōu)于滾珠和滾柱式。目前在日本沙迪克公司、日本三菱公司、瑞士夏米爾公司、瑞阿奇公司進(jìn)口的機(jī)床中都是采用第三種結(jié)構(gòu)，所以通過(guò)對(duì)比，用戶在選型時(shí)應(yīng)盡量考慮第三種結(jié)構(gòu)。 8、 補(bǔ)充知識(shí)   <1>導(dǎo)軌主要性能指標(biāo)       通常，直線導(dǎo)軌副的選用必須根據(jù)使用條件、負(fù)載能力和預(yù)期壽命選用。但由于直線導(dǎo)軌的壽命分散性較大，為了便于選用直線導(dǎo)軌副，必須先清楚以下幾個(gè)重要概念。       額定壽命：所謂額定壽命是

26、指一批相同的產(chǎn)品，在相同的條件及額定負(fù)荷下，有90%未曾發(fā)生表面剝離現(xiàn)象而達(dá)到的運(yùn)行距離。直線導(dǎo)軌副使用鋼珠作為滾動(dòng)體的額定壽命，在基本動(dòng)額定負(fù)荷下為50km。 基本動(dòng)額定負(fù)荷（C）: 所謂基本動(dòng)額定負(fù)荷是指一批相同規(guī)格的直線導(dǎo)軌副，在負(fù)荷方向和大小均等的狀態(tài)下，經(jīng)過(guò)運(yùn)行50km后，90%的直線導(dǎo)軌其滾道表面不產(chǎn)生疲勞損壞（剝離或點(diǎn)蝕）時(shí)的最高負(fù)荷?；眷o額定負(fù)荷(Co): 所謂基本靜額定負(fù)荷是指在負(fù)荷方向和大小均等的狀態(tài)下，在受到最大應(yīng)力的接觸面處，鋼珠與滾道表面的總永久變形量恰為鋼珠直徑萬(wàn)分之一時(shí)的靜負(fù)荷。    

27、60;  由于在機(jī)械加工方面的精度要求愈來(lái)愈高，使得對(duì)加工機(jī)械上的重要零組件直線導(dǎo)軌的精度等級(jí)劃分也越來(lái)越細(xì)。精度等級(jí)：一般直線導(dǎo)軌副的精度分為普通級(jí)、高級(jí)、精密級(jí)、超精密級(jí)和超高精密級(jí)五種。主要檢測(cè)指標(biāo)一般有三個(gè)，一是滑塊C面對(duì)滑軌A面的平行度，二是滑塊D面對(duì)滑軌B面的平行度（如圖二所示），三是行走平行度，所謂行走平行度是指將直線導(dǎo)軌固定在基準(zhǔn)座平面上，使滑塊沿行程行走時(shí)，導(dǎo)軌與滑塊基準(zhǔn)面之間的平行度誤差。<2>、 直線導(dǎo)軌的選擇 通常，直線導(dǎo)軌的選擇必須根據(jù)使用條件、負(fù)載能力、和預(yù)期壽命選用。所謂使用條件主要是指應(yīng)用何種設(shè)備、精度要求、剛

28、性要求、負(fù)荷方式、行程、運(yùn)行速度、使用頻率、使用環(huán)境等因素。根據(jù)條件選擇對(duì)應(yīng)的合適產(chǎn)品系列。各個(gè)直線導(dǎo)軌的生產(chǎn)廠家都對(duì)其產(chǎn)品進(jìn)行了合適的系列劃分。臺(tái)灣HIWIN公司的直線導(dǎo)軌主要分為HG系列、LG系列、AG系列、MG系列等。具體的選用過(guò)程可以參考下面的順序.   在選用的過(guò)程中可以根據(jù)計(jì)算結(jié)果隨時(shí)返回到前面的步驟進(jìn)行重新選擇和設(shè)定。計(jì)算滑塊最大負(fù)荷時(shí)要確認(rèn)選用的直線導(dǎo)軌靜安全系數(shù)應(yīng)該超過(guò)推薦表中所列值（見表）。如果所選用的直線導(dǎo)軌副剛性不足，可以提高預(yù)壓力，加大選用尺寸或增加滑塊數(shù)來(lái)提高剛性。靜安全系數(shù)定義為靜額定負(fù)荷與工作負(fù)荷的比值。 九、數(shù)控系統(tǒng)的選

29、擇     精密型數(shù)控系統(tǒng)包括半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)和全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)一般指機(jī)床的伺服電機(jī)的位置信號(hào)（光電編碼器）反饋到數(shù)控系統(tǒng)，系統(tǒng)能自動(dòng)進(jìn)行位置檢測(cè)和誤差比較，可對(duì)部分誤差進(jìn)行補(bǔ)償控制，因此其控制精度比開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)要高，但比全閉環(huán)的數(shù)控系統(tǒng)要低。     全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)除包括機(jī)床的伺服電機(jī)的位置反饋外，還有機(jī)床工作臺(tái)的位置檢測(cè)裝置（通常用光柵尺）的位置信號(hào)反饋到系統(tǒng)，從而形成全部位置隨動(dòng)控制，系統(tǒng)在加工過(guò)程中自動(dòng)檢測(cè)并補(bǔ)償所有的位置誤差。     全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的加工精度是最高的，但這種系統(tǒng)的調(diào)試、維修極其困難，而且系統(tǒng)的價(jià)格很高，只適用于中、高檔的數(shù)控機(jī)床上。因?yàn)殚_環(huán)控制系統(tǒng)的價(jià)格比閉環(huán)控制系統(tǒng)要低得多，因此在選擇數(shù)控系統(tǒng)時(shí)，要考慮數(shù)控系統(tǒng)占整臺(tái)數(shù)控機(jī)床的價(jià)格成本比例，然后根據(jù)機(jī)床的配置情況及機(jī)床本身的要求，中、低檔機(jī)床采用開環(huán)控制系統(tǒng)，中、高檔機(jī)床采用閉環(huán)控制系統(tǒng)。十、機(jī)床操作步驟和規(guī)程 步驟（1）合上機(jī)床主機(jī)上電源開關(guān)； （2）合上機(jī)床控制柜上電源開關(guān)，啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，雙擊計(jì)算機(jī)桌面上YH圖標(biāo)，進(jìn)入線切割控制系統(tǒng)；  （3）解除機(jī)床主機(jī)的