線切割運(yùn)絲機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、數(shù)控線切割運(yùn)絲機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)徐州師范大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院張明崗02281222關(guān)鍵詞:高速線切割機(jī)，張力，運(yùn)絲機(jī)構(gòu)。摘要:在高速走絲電火花線切割機(jī)床上加工工件時(shí)，斷絲是一種常見的問題。保持電極絲狀態(tài)的相對(duì)穩(wěn)定性將直接影響加工質(zhì)量的好壞，電極絲在加工區(qū)的張力變化大小將直接影響加工零件的品質(zhì)和加工的穩(wěn)定性，此次設(shè)計(jì)研究了一種新型的線切割運(yùn)絲系統(tǒng)，采用了雙貯絲筒的運(yùn)絲機(jī)構(gòu)，同時(shí)使用電極絲恒張力伺服控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)提高電極絲運(yùn)行的穩(wěn)定性。該系統(tǒng)是以磁粉制動(dòng)器為執(zhí)行元件的電極絲恒張力伺服控制系統(tǒng)，采用了間接的方法來檢測(cè)電極絲的張力，間接張力檢測(cè)器由扭矩傳感器組成，由它直接檢測(cè)主動(dòng)貯絲筒上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小，從而間接檢測(cè)

2、電極絲上的張力大小，調(diào)節(jié)電極絲的張力，即可實(shí)現(xiàn)電極絲的恒張力伺服控制，從而達(dá)到以提高電極絲運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的目的。ThenumericalcontrollinecutstheremoveorganizationdesignKeyword:Thehighspeedlinecutter,thedensity,transportsthesilkmechanism.Abstract:Whenwalkshighspeedonthesilkelectricalfirecoloredthreadcuttingenginebedprocessestheworkpiece,breaksthesilkisonekind

3、ofcommonquestion,willmaintaintheelectrodesilkconditiontherelativestabilitydirectlytoaffecttheprocessingqualitythequality,theelectrodesilkdirectlyaffectstheprocessingcomponentsintheprocessingregiondensitychangesizethequalityandtheprocessingstability,thisdesignstudiedonekindofnewlinecuttingtotransport

4、thesilksystem,useddoublehasstoredthesilktubetotransportthesilkorganization,simultaneouslyusedtheelectrodesilkpermanentdensityservocontroltorealizeenhancestheelectrodesilkmovementthestability.Thissystemistakethemagneticpowderbrakeasthefunctionalelementelectrodesilkpermanentdensityservocontrol,usedthe

5、indirectmethodtoexaminetheelectrodesilkthedensity,theindirectdensitydetectorwascomposedbythetorquesensor,examineddirectlybyitstoresinthesilktubeonowninitiativetheloadmomentsize,thusexaminedontheelectrodesilkindirectlythedensitysize,adjustedtheelectrodesilkthedensity,thenrealizedtheelectrodesilkperma

6、nentdensityservo-control,thusachievedenhancedtheelectrodesilkmovementstablegoal.緒論電火花線切割加工是電火花加工的一個(gè)分支，也是一種直接利用電能和熱能進(jìn)行加工的新工藝。此法用一根移動(dòng)著的導(dǎo)線（電極絲）作為工具電極對(duì)工件進(jìn)行切割，故稱線切割加工。由于后來都用數(shù)控技術(shù)控制工件和電極絲作為相對(duì)切割運(yùn)動(dòng)，故常稱為數(shù)控線切割加工或稱線切割加工。一.電火花數(shù)控線切割加工基本原理電火花數(shù)控線切割加工的基本原理是基于下列三點(diǎn)：1）電極絲與工件之間脈沖性地火花放電2）電極絲沿其事由向（垂直或z方向）作為走絲運(yùn)動(dòng)。3）工件相對(duì)于電極絲

7、在X,Y平面內(nèi)作數(shù)控運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)分別解釋：1 .電火花線切割加工時(shí)電極絲和工件的脈沖放電電火花線切割時(shí)電極絲接脈沖電源的負(fù)極，工件接脈沖電源的正極。當(dāng)來一個(gè)電脈沖時(shí)，在電極絲和工件之間產(chǎn)生一次火花放電，在放電通道的中心溫度瞬時(shí)可高達(dá)1000攝氏度以上，高溫使工件金屬熔化，甚至有少量氣化，高溫也使電極絲和工件之間的工作液部分產(chǎn)生氣化，這些氣化后的工作液和金屬蒸汽瞬間迅速熱膨脹，并具有爆炸的特性。這種熱膨脹和局部微爆炸，拋出熔化和氣化了的金屬材料同時(shí)線對(duì)工件材料進(jìn)行電蝕切割加工。通常認(rèn)為電極絲與工件之間的放電間隙在0.01mm左右，諾電脈沖的電壓高，放電間隙會(huì)大一些。線切割編程時(shí)，一般取0.01mm。

8、為了確保每來一個(gè)電脈沖在電極絲和工件之間產(chǎn)生的是火花放電而不是電弧放電，必須創(chuàng)造必要的條件。首先必須是兩個(gè)電脈沖之間有足夠的間隔時(shí)間，使放電間隙中的介質(zhì)消電離，即使放電通道中的帶電粒子符合為中性粒子，恢復(fù)本次放電通道處間隙中介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度，以免總是在同一處發(fā)生放電而導(dǎo)致電弧放電。一般脈沖間隔應(yīng)為脈沖寬度的4倍以上。為了保證火花放電時(shí)電極絲（一般用鋁絲）不被燒斷，必須向放電間隙注入大量工作液，以使電極絲得到充分冷卻。同時(shí)電極絲必須作為高速軸向運(yùn)動(dòng)，以免火花放電總在電極絲的局部位置而被燒斷，電極絲速度約在710毫米每秒左右。高速運(yùn)動(dòng)的電極絲，有利于不斷往放電間隙中帶入新的工作液，同時(shí)也有利于把電蝕

9、產(chǎn)物從間隙中帶出去。電火花線切割加工時(shí)，為了獲得比較好的表面粗糙度和高的尺寸精度，并保證金目絲（電極絲）不被燒斷，應(yīng)選擇好相應(yīng)的脈沖參數(shù)，并使工件和鋁絲之間的放電必須是火花放電，而不是電弧放電。線切割加工的微觀機(jī)理與電火花加工相同。2 .電火花線切割加工走絲原理及坐標(biāo)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)原理詳見電火花加工手冊(cè).電火花線切割加工的特點(diǎn)電火花線切割加工過程的工藝和機(jī)理，與電火花穿孔成形加工既有共性，又有特性。1.電火花線切割加工與電火花成形加工的共性1）線切割加工的電壓，電流潑形與電火花加工的基本相似。單個(gè)脈沖也有多種形式的放電狀態(tài)，如開路，正常火花放電，斷路等。2）線切割加工的加工機(jī)理，生產(chǎn)率，表面粗糙度

10、等工藝規(guī)律，材料的可加工性等也都與電火花加工的基本相似，可以加工硬質(zhì)合金等一切導(dǎo)電材料。2.線切割加工相比與電火花加工的不同特點(diǎn)1 ）由于電極工具是直徑較小的細(xì)絲，故脈沖寬度，平均電流等不能太大，加工工藝參數(shù)的范圍較小，屬中，精正極性電火花加工，工件常接電源正極。2）采用水或水基工作液，不會(huì)引燃起火，容易實(shí)現(xiàn)安全無人運(yùn)轉(zhuǎn)，但由于工作液的電阻率遠(yuǎn)比煤油小，因而在開路狀態(tài)下，仍有明顯的電解電流。電解效應(yīng)稍有益于改善加工表面粗糙度。3） 一般沒有穩(wěn)定電弧放電狀態(tài)。因?yàn)殡姌O絲與工件始終有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，尤其是快速走絲電火花切割加工，因此，線切割加工的間隙狀態(tài)可以認(rèn)為是有正?；鸹ǚ烹?，開路和斷路這三種狀態(tài)組成

11、，但往往在單個(gè)脈沖內(nèi)有多種放電狀態(tài)，有“微電路”，“偽斷路”現(xiàn)象。4）電極與工件之間存在著“蔬松接觸”式輕壓放電現(xiàn)象。近年來的研究結(jié)果表明，當(dāng)柔性電極絲與工件接近到通常認(rèn)為的放電間隙時(shí)，并不發(fā)生火花放電，甚至當(dāng)電極絲已接觸到工件，從顯微鏡已看不到間隙時(shí)，也仍然看不到火花，只有當(dāng)工件將電極絲頂彎，偏移一定距離時(shí)，才發(fā)生正常的火花放電。亦即每進(jìn)給1um，放電間隙并不減小1um，而是鋁絲增加一點(diǎn)張力，向工件增加一點(diǎn)側(cè)向壓力，只有電極絲和工件之間保持一定的輕微接觸壓力，才形成火花放電?？梢哉J(rèn)為，在電極絲和工件之間存在著某種電化學(xué)產(chǎn)生的絕緣薄膜介質(zhì)，當(dāng)電極絲被頂彎所造成的壓力和電極絲相對(duì)于工件的移動(dòng)摩擦

12、使這種介質(zhì)減薄刀到可被擊穿的程度，才發(fā)生火花放電。放電發(fā)生之后產(chǎn)生的爆炸力可能使電極絲局部振動(dòng)而脫離結(jié)束，但宏觀上仍是輕壓放電。5）省掉了成形的工具電極，大大降低了成形工具電極的設(shè)計(jì)和制造費(fèi)用，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，加工周期短，這對(duì)新產(chǎn)品的實(shí)質(zhì)是很有意義的。6）由于電極絲比較細(xì)，可以加工微細(xì)異型孔，窄縫和復(fù)雜形狀的工件。由于切縫很窄，且只對(duì)工件材料進(jìn)行“套料”加工，實(shí)際金屬去除量很少，材料的利用率很高，這對(duì)加工，節(jié)約貴重金屬有重要意義。7）由于采用移動(dòng)的長(zhǎng)電極絲進(jìn)行加工，使單位長(zhǎng)度電極絲的損耗較少，從而對(duì)加工精度的影響比較小，特別是低速走絲切割加工時(shí)，電極絲一次性使用，電極絲損耗對(duì)加工精度的影響

13、更小。8）自動(dòng)化程度高，操作方便，加工周期短，成本低，較安全。電火花線切割加工有許多突出的長(zhǎng)度，因而在國內(nèi)外發(fā)展都較快，已獲得了廣泛的應(yīng)用。三.線切割加工的適用范圍線切割加工為新產(chǎn)品試制，精密零件加工及模具制造開辟了一條新的工藝途徑，主要適用于以下幾個(gè)方面。1 ）加工模具適用于加工各種形狀得沖模。調(diào)整不同的間隙補(bǔ)償量，只需一次編程就可以切割凸模，凸模固定板，凹模及卸料板等。模具配合間隙，加工精度通常都能達(dá)到要求。此外，還可以加工擠壓模，粉末冶金模，彎曲模，塑壓模等通常帶錐度的模具。2）加工電火花成型加工用的電極一般穿孔加工用的電極亦即帶錐度型腔加工用的電極，以及銅鋁，銀的合金之類的電極材料，用

14、線切割加工特別經(jīng)濟(jì)，同時(shí)也適用于加工微細(xì)復(fù)雜形狀的電極。3）加工零件在試制新產(chǎn)平時(shí)，用線切割在坯料上直接割出零件，例如試制切割特殊微電機(jī)硅鋼片定，轉(zhuǎn)子鐵心，由于不需另行制造模具，可大大縮短制造周期，降低成本。另外修改設(shè)計(jì)，變更加工程序比較方便，加工薄件時(shí)還可多片疊在一起加工。在零件制造方面，可以用于加工品種多，數(shù)量少的零件，特殊難加工材料試驗(yàn)樣件，各種型孔，特殊齒輪凸輪，樣板，成型刀具。同時(shí)還可進(jìn)行微細(xì)加工，異型槽和標(biāo)準(zhǔn)缺陷的加工等。四.電火花數(shù)控線切割加工產(chǎn)生廢品的原因及預(yù)防方法1 .電火花線切割加工的工件報(bào)廢或質(zhì)量差的原因很多，而且各種因素相互影響。如機(jī)床，材料，工藝參數(shù)，操作工人的素質(zhì)及

15、工藝路線等，若各方面的因素都能控制在最佳狀態(tài)，那么加工的工件不但不會(huì)報(bào)廢而且質(zhì)量較好。2 .電火花線切割加工預(yù)防廢品或次品的方法1）操作人員必須具備一定的技術(shù)素質(zhì)操作人員要正確的理解圖樣的各項(xiàng)技術(shù)要求，編程和穿紙帶要正確。工作液要及時(shí)更換，保持一定的清潔度，保證上，下噴嘴不阻塞，流量合適。電極絲校準(zhǔn)垂直，工件裝夾正確。合理選用脈沖電源參數(shù)，加工不穩(wěn)定時(shí)及時(shí)調(diào)整變頻進(jìn)給速度。加工時(shí)每個(gè)工件都要記錄起割點(diǎn)坐標(biāo)。2）機(jī)床，控制器，脈沖電源工作要穩(wěn)定（1）保證導(dǎo)絲機(jī)構(gòu)必要的精度，經(jīng)常檢查導(dǎo)絲輪，導(dǎo)電快，導(dǎo)絲塊。導(dǎo)絲輪的底徑應(yīng)小于電極絲半徑，支撐導(dǎo)絲輪的軸承間隙要嚴(yán)格控制，以免電極絲運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)破壞了穩(wěn)定的直

16、線性，使工件精度下降，放電間隙變大，導(dǎo)致加工不穩(wěn)定。導(dǎo)電塊應(yīng)保持接觸良好，磨損后要及時(shí)調(diào)整，不允許在鋁絲和導(dǎo)電塊間出現(xiàn)火花放電，應(yīng)使脈沖能量全部送往工件與電極絲之間。導(dǎo)絲塊的位置應(yīng)調(diào)整合適，保證電極絲在絲筒上排列整齊，否則會(huì)出現(xiàn)疊絲或夾絲現(xiàn)象。(2)控制器必須有較強(qiáng)的抗干擾能力。變頻進(jìn)給系統(tǒng)要有調(diào)整環(huán)節(jié)。部進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)給要平穩(wěn)，不失步。(3)脈沖電源的脈沖間隔，功率管個(gè)數(shù)及電壓幅值要能調(diào)節(jié)。3)工件材料選擇要正確(1)工件材料(如凸凹模)要盡量使用熱處理淬透性好，變形小的合金鋼，如Cr12及Cr12MoV等。(2)毛坯需要鍛造。熱處理要嚴(yán)格按工藝要求進(jìn)行，最好進(jìn)行兩次回火?；鼗鸷蟮挠捕仍?8-6

17、0HRC為宜。(3)在電火花線切割加工前，必須將工件被加工區(qū)熱處理后的殘物和氧化物清理干凈。因?yàn)檫@些殘存氧化物不導(dǎo)電，會(huì)導(dǎo)致斷絲，燒絲或是工件表面出現(xiàn)深痕，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使電極絲離開加工軌跡，造成工件報(bào)廢。第一章現(xiàn)代數(shù)控線切割運(yùn)絲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方向和整個(gè)系統(tǒng)的材料選擇1.1現(xiàn)代數(shù)控線切割運(yùn)絲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方向高速走絲電火花線切割加工以其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，加工精度高，效率高等特點(diǎn)，在我國制模具造業(yè)中占有正要地位，但是在高速走絲電火花線切割加工中震動(dòng)是一個(gè)非常棘手的問題.由于高速走絲電火花線切割機(jī)受加工機(jī)理和制造成本的局限，近年來也做過不少改進(jìn)，但對(duì)加工質(zhì)量的提高并不顯著，目前加工精度一般在0.02mm左右,究其原

18、因，一個(gè)重要方面是沒有按金屬加工的一般原則將粗精加工分開進(jìn)行，即未采用多次切割技術(shù).因此中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)電加工分會(huì)早在1998年5月召開的高速走絲電火花線切割機(jī)的不斷發(fā)展策略研討會(huì)上，就明確提出多次切割是高速走絲電火花線切割加工，技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向，隨后國內(nèi)電加工界開始深入研究在高速走絲電火花線切割機(jī)上實(shí)施多次切割的方法.但至今已有多年，有多種切割功能的高速走絲電火花線切割機(jī)床產(chǎn)品沒有商品化，這說明多次切割技術(shù)沒有解決根本問題。在高速走絲線切割加工中來說，保持電極絲狀態(tài)的相對(duì)穩(wěn)定，就好像保持金屬切削機(jī)床刀具狀態(tài)穩(wěn)定一樣，這將直接決定加工質(zhì)量的好壞。從目前的狀況來看，電極絲在加工區(qū)的張力變化

19、很大，高速運(yùn)行的電極絲使導(dǎo)輪磨損很快，絲的振動(dòng)也隨之加劇，直接影響了加工品質(zhì)和加工的穩(wěn)定性，因此應(yīng)加強(qiáng)對(duì)運(yùn)絲系統(tǒng)的深入研究，保證加工區(qū)電極絲運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定，進(jìn)一步提高線切割機(jī)加工精度。保證電極絲運(yùn)動(dòng)狀態(tài)穩(wěn)定性的最主要最有效的方法就是采用恒張力控制。但是在單貯絲筒上采用的電極絲恒張力伺服控制系統(tǒng)存在以下主要問題：(1)受加工的限制，不能直接檢測(cè)加工區(qū)的張力，很難保證正反轉(zhuǎn)加工區(qū)的張力一致。(2)該系統(tǒng)增加了導(dǎo)輪的數(shù)量，當(dāng)電極絲高速運(yùn)行時(shí)，導(dǎo)輪的轉(zhuǎn)速能達(dá)到8000r/min左右，導(dǎo)輪及軸承的磨損很快，絲的振動(dòng)也隨之加劇，影響放電加工時(shí)電極絲運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。(3)這種系統(tǒng)采用與電極絲直接接觸來檢測(cè)張力

20、的大小，且導(dǎo)輪數(shù)量又多，這增加了電極絲的磨損。同時(shí)，電極絲運(yùn)行路徑曲折迂回，610m/s的線速度使電極絲疲勞應(yīng)力加大，降低了電極絲的使用壽命。而且由于增加電極絲支點(diǎn)(懸臂導(dǎo)輪)的數(shù)量，也增加了電極絲的縱向振動(dòng)。因此需要研究一種新型的線切割運(yùn)絲系統(tǒng)，來解決上述問題，以提高電極絲運(yùn)行的穩(wěn)定性，來進(jìn)一步提高線切割的加工精度及生產(chǎn)率。下面來討論一下高速走絲線切割機(jī)運(yùn)絲機(jī)構(gòu)的方案與選用1 .運(yùn)絲系統(tǒng)的組成新型運(yùn)絲系統(tǒng)是采用雙貯絲筒的運(yùn)絲機(jī)構(gòu)，同時(shí)使用電極絲恒張力伺服控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的，如圖1所示在圖1中，由普通的交流電動(dòng)機(jī)1、4來拖動(dòng)貯絲筒的運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)增加了扭矩傳感器2、3來在線間接檢測(cè)電極絲的張力，利用

21、磁粉制動(dòng)器5、6來保證電極絲的張力恒定，7、8是上下貯絲筒，9、11是上下中心導(dǎo)輪，10是電極絲。2 .提高電極絲運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的分析1）機(jī)構(gòu)分析在新型運(yùn)絲系統(tǒng)中由于采用間接的方法來檢測(cè)電極絲的張力，因此機(jī)構(gòu)中去掉了所有懸臂導(dǎo)輪，這樣就減少了電極絲的直接振源，同時(shí)在加工中只有兩個(gè)中心導(dǎo)輪起作用，因此只要提高中心導(dǎo)輪與貯絲筒的制造精度，采用高精度的軸承，提高它們的裝配精度，提高貯絲筒的動(dòng)平衡的精度，這樣又減小了振動(dòng)的振幅，通過以上措施就可以實(shí)現(xiàn)提高電極絲運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。2）電極絲恒張力伺服控制系統(tǒng)該系統(tǒng)是以磁粉制動(dòng)器為執(zhí)行元件的電極絲恒張力伺服控制系統(tǒng)，是由間接張力檢測(cè)器、張力控制器和磁粉制動(dòng)器等部分

22、構(gòu)成，如圖2所示。其中，間接張力檢測(cè)器由扭矩傳感器組成，分別安裝在電動(dòng)機(jī)的輸出軸上，如圖1所示。由它直接檢測(cè)主動(dòng)貯絲筒上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小M拉，從而間接檢測(cè)電極絲上的張力大小T。在雙貯絲筒系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行狀態(tài)下，被動(dòng)貯絲筒的受力情況如圖2所示。在電極絲張力的作用下產(chǎn)生一個(gè)使被動(dòng)貯絲筒轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩M拉.M阻是移動(dòng)被動(dòng)貯絲筒的阻力矩，主要是摩擦力產(chǎn)生的，是一個(gè)常量，該值要小于最細(xì)電極絲所應(yīng)加的張力，這樣為了保證不同電極絲在放電加工時(shí)具有一個(gè)合適的張力T,需要在貯絲筒上施加一個(gè)反向制動(dòng)力矩M反?？傻帽粍?dòng)貯絲筒上的力矩平衡方程:M拉=M阻+M反(1)而加拉=TXR(2)根據(jù)(1)和(2)式可以得出，只要調(diào)節(jié)反向

23、制動(dòng)力矩M反，就能保證不同電極絲在放電加工時(shí)具有一個(gè)合適的張力To貯絲筒電極絲TM R h1M反 M阻 氣張力檢測(cè)器I張力顯示及放大一張斷絲報(bào)警警張力控制器磁粉制動(dòng)器張力檢測(cè)器反饋信號(hào)傳遞至張力控制器，經(jīng)放大器放大后，一方面由儀表顯示張力值，另一方面與設(shè)定張力值相比較，得出反向偏差值，該偏差值經(jīng)運(yùn)算、放大后以勵(lì)磁電流的形式輸出至磁粉制動(dòng)器。磁粉制動(dòng)器的轉(zhuǎn)子軸與貯絲筒的軸相聯(lián)接，隨勵(lì)磁電流的變化，磁粉制動(dòng)器力矩發(fā)生改變，調(diào)節(jié)電極絲的張力，即可實(shí)現(xiàn)電極絲的恒張力伺服控制，來進(jìn)一步提高電極絲運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性?？偠灾?，由此可得出該運(yùn)絲系統(tǒng)能夠減小放電加工時(shí)電極絲的振動(dòng)，提高電極絲運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。但以上僅是

24、初步研究，還需要在此基礎(chǔ)上進(jìn)行深入的理論分析、仿真研究與實(shí)驗(yàn)研究來進(jìn)一步完善數(shù)控線切割機(jī)的運(yùn)絲系統(tǒng)。 1.2 M阻對(duì)應(yīng)最小張力計(jì)算在系統(tǒng)工作時(shí)，要保證鑰絲的最大張力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩拖動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的最大拉力大于滑塊的摩擦力，下面對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生的力進(jìn)行估算：1）電動(dòng)機(jī)的重量可從設(shè)計(jì)手冊(cè)中查出，m-6.5kg2）計(jì)算端蓋的重量：初步選擇端蓋的材料為HT200h220mm22cm0.22mI12mm1.2cmb9020.012m180mm18cm0.18m3Vi22012180475200mm(8612202312 2400mm5228)73160mm3V V1 V2 V3475200 2400 160472

25、960mm3m v 6.8J347296010 3 1033.22 kg3）計(jì)算支架的重量:初步選擇支架的材料為HT200120mm, h 220 m，b 180mmvi1202201804752000mm3v2862102V390200(18036980mm324)2808000mm3V4V5V61220210232000mm3123-(3520)121350mm1237(348)2366mm2VViV2V3V4vv4752000369801908736mm32808000200013502366m3V6.8103190873610912.9kg4）扭矩傳感器的重量計(jì)算:扭矩傳感器是標(biāo)準(zhǔn)件，

26、所以經(jīng)查資料它的重量為：m46kg5）制動(dòng)器的重量計(jì)算:制動(dòng)器也是標(biāo)準(zhǔn)件，所以可查得它的重量：m55kg6）軸的重量計(jì)算：初步選擇軸的材料為45鋼V-82328.523011221212-711-62210242167.53025311155mm257.5122-10268219-436210803400269.511772m6v7.6103111551090.0847kg7）滑板質(zhì)量的計(jì)算：初步選擇滑板的材料為HT40v484203103000800mm3m7v6.8103300080010920.4kg8)拖動(dòng)系統(tǒng)的總重量：m總6.53.2212.9650.084720.454.1047k

27、g拖動(dòng)系統(tǒng)的重力Gm總g549.8529N54kg拖動(dòng)系統(tǒng)的摩擦系數(shù)為0.2,所以拖動(dòng)系統(tǒng)的總摩擦力為FG0.2529106N9）計(jì)算儲(chǔ)絲筒上的轉(zhuǎn)矩選擇鑰絲的直徑為0.18mm,可產(chǎn)生的張力為10N,故計(jì)算扭矩為TFR1048480Nmm因?yàn)樾л喤c儲(chǔ)絲筒在一根軸上，所以產(chǎn)生的扭矩是相等的，T仁T2求小帶輪邊緣上的切向力T480FiF240NR12因是同步帶傳動(dòng)，則大帶輪上產(chǎn)生的力為FsF440N那么在大帶輪上產(chǎn)生的力矩為T2FsR240803200Nmm由于大帶輪與絲杠螺母是在裝在同一體上的，所以，T3T23200Nmm那么轉(zhuǎn)動(dòng)螺母絲杠產(chǎn)生的進(jìn)給力為T33200Fs266.7NR12因?yàn)?，F(xiàn)

28、5F，所以鋁絲能拖動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行加工零件，而不至于斷絲。也就是說選擇的材料是合理的第二章運(yùn)絲機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1 2.1電動(dòng)機(jī)的選擇選擇合適的電動(dòng)機(jī)對(duì)該制動(dòng)器的設(shè)計(jì)非常重要，選擇電動(dòng)機(jī)之前要清楚交流和直流電動(dòng)機(jī)的原理及其區(qū)別：一.分析交流電動(dòng)機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)區(qū)別：2 .交流電動(dòng)機(jī)分為同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)。（1）同步電動(dòng)機(jī)是一種交流電動(dòng)機(jī)，它區(qū)別于另一種交流電動(dòng)機(jī)一一異步電動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要特征在于它的轉(zhuǎn)速n（轉(zhuǎn)/分）與電流頻率（赫茲）之間有著嚴(yán)格的關(guān)系，即n=60f/p轉(zhuǎn)/分式中P為電機(jī)的額定極對(duì)數(shù)。所以當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)和轉(zhuǎn)速一定時(shí)，其感應(yīng)交流電動(dòng)勢(shì)的頻率也是一定的。同步電動(dòng)機(jī)除主要用作發(fā)電機(jī)外，還可用作

29、電動(dòng)機(jī)。（2）異步電動(dòng)機(jī)是基于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的一種交流電動(dòng)機(jī)，主要作電動(dòng)機(jī)用。它與同步電動(dòng)機(jī)不同，其轉(zhuǎn)速和同步轉(zhuǎn)速間存在一定差異（即所謂異步），這是它產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的必要條件。由于轉(zhuǎn)子繞組電流是感應(yīng)產(chǎn)生的額差，所以異步電動(dòng)機(jī)也稱感應(yīng)電機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)區(qū)別于其他類型電動(dòng)機(jī)，在于其轉(zhuǎn)速繞組不需要與其他電源連接，而任其定子電流直接取自交流電網(wǎng)。它與其他電機(jī)相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、使用和維護(hù)方便，運(yùn)行可靠以及重量較輕、成本較低等特點(diǎn)。2,直流電動(dòng)機(jī)是將直流電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。它可用作電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)，還可用作其他特殊的用途。直流電動(dòng)機(jī)具有：（

30、1）優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑、方便，調(diào)速范圍寬廣。過載能力大，能承受頻繁的沖擊負(fù)數(shù)。（3）可實(shí)現(xiàn)頻繁的無級(jí)的額快速起動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。(4)能滿足生產(chǎn)過程自動(dòng)化系統(tǒng)各種不同的特殊運(yùn)行要求等特點(diǎn)。其制造成本和維護(hù)工作量一般來說雖比交流電動(dòng)機(jī)的大，但交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能至今還不能與直流電動(dòng)機(jī)的相比，因此直流電動(dòng)機(jī)在需要寬廣調(diào)速的場(chǎng)合和要求有特殊性能的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，一直占有突出的地位，被廣泛應(yīng)用于冶金礦山、交通運(yùn)輸、紡織印染、造紙印刷以及化工和機(jī)床等工業(yè)。直流電動(dòng)機(jī)能提供無動(dòng)脈的電力，其輸出電壓便于精確的調(diào)節(jié)和控制。它的主要用途之一是作為某些重要的直流電動(dòng)機(jī)的電源，使其獲得較好的換向功能。直流電動(dòng)機(jī)

31、端電壓保持恒定，他、并勵(lì)的勵(lì)磁電流不變時(shí)，其轉(zhuǎn)速n、電磁轉(zhuǎn)矩Tern、效率與電樞電流I之間的關(guān)系，表示直流電動(dòng)機(jī)的工作特性。其中，轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩時(shí)重要的物理量。無刷直流電動(dòng)機(jī)是隨著電子技術(shù)發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型電動(dòng)機(jī)。它以電子換向裝置代替了一般直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)而克服了其某些局限性。它具有寬廣的調(diào)速范圍、平滑的調(diào)速性能、起動(dòng)迅速、壽命長(zhǎng)、無滑動(dòng)接觸和換向火花、可靠性高以及噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，適用于一般直流電動(dòng)機(jī)不能勝任的工作系統(tǒng)，例如宇航飛船、人造衛(wèi)星及低噪聲新聞攝影機(jī)；亦可設(shè)計(jì)成一般驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)及直流力矩電動(dòng)機(jī)。但一般無刷直流電動(dòng)機(jī)由于轉(zhuǎn)矩波動(dòng)較大，在低速運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速均勻性較差。因而

32、用于轉(zhuǎn)速均勻性較高的場(chǎng)合，需采用較多的極對(duì)數(shù)，合適的繞組形式，或?qū)庀洞艌?chǎng)設(shè)計(jì)成梯形磁場(chǎng)等等。a直流電動(dòng)機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)：當(dāng)電機(jī)的極對(duì)數(shù)為P,元件數(shù)為S，每個(gè)元件有1匝，繞組共有a對(duì)支路和導(dǎo)體N=2SW根，則在電刷處于中性位置時(shí)，其電樞電動(dòng)勢(shì)可按下式計(jì)算：Ce式中Ce空一一電動(dòng)勢(shì)常數(shù)60a每極氣隙磁通為Wbn電樞轉(zhuǎn)速r/min電樞電動(dòng)勢(shì)達(dá)到的極性根據(jù)磁場(chǎng)極性與旋轉(zhuǎn)方向按右手定則決定，若二者只變其一，則電動(dòng)勢(shì)極性改變，若二者同時(shí)改變，則電動(dòng)勢(shì)極性不變。b直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩：根據(jù)電磁力定律=BLI，處于氣隙磁場(chǎng)中的載流電樞繞組的各個(gè)元件都受到切向電磁力的作用。當(dāng)電刷處于中性位置時(shí)，通過電刷的總電流

33、為la.則電磁轉(zhuǎn)矩可按下式計(jì)算：,emCt1a式中62必一轉(zhuǎn)矩常數(shù)電磁轉(zhuǎn)矩同時(shí)作用在電樞和主極上，其大小相等，方向相反。電樞上電磁轉(zhuǎn)矩的方向根據(jù)電磁極性與電樞電流的方向按左手定則決定，二者只變其一，轉(zhuǎn)矩方向改變；二者同時(shí)改變，轉(zhuǎn)矩方向不變。二.選擇電動(dòng)機(jī)類型：根據(jù)滾筒的工作的特點(diǎn)要求該電機(jī)具有很好的制動(dòng)性能（轉(zhuǎn)速的恒定性制動(dòng)性，快速性和平穩(wěn)性），倒向頻繁，經(jīng)常啟動(dòng)時(shí)間短等要求.這些特點(diǎn)要求這種電動(dòng)機(jī)具有較硬的機(jī)械性能在電壓恒定時(shí)空載和額定負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)速相差較小，當(dāng)改變電樞端輸入電壓時(shí)，可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,電壓降低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)慢，反之則加快.改變電樞繞組或勵(lì)磁繞組的輸入端接線電動(dòng)機(jī)正反兩個(gè)方向都可使用.選

34、擇電動(dòng)機(jī)首先要知道工作裝置所需要的功率，該裝置所需要的功率分為三部分：1 .滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的功率。2 .滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的功率。3 .滑動(dòng)導(dǎo)軌移動(dòng)所消耗的功率。經(jīng)預(yù)算上述三部分的功率之和大約為186.5KW,從以上分析選擇交流型的電動(dòng)機(jī)：主要性能指標(biāo)見下表型號(hào)額定電壓V額定電流A額定轉(zhuǎn)速r/min額定功率W重量KgYP442201.119802006.52.2帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)是兩個(gè)或多個(gè)帶輪之間作為繞行拉轉(zhuǎn)零件的傳動(dòng)，工作時(shí)借助零件之間的摩擦或嚙合來傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。根據(jù)帶的截面形狀不同，可分為平帶傳動(dòng)，V帶傳動(dòng)，同步帶傳動(dòng)，多契帶傳動(dòng)。一帶傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)：帶傳動(dòng)是具有中間饒性件的一種傳動(dòng)，所

35、以：1能緩和載荷沖擊；2運(yùn)行平穩(wěn)，無噪聲；3制造和安裝精度不像嚙合傳動(dòng)那樣嚴(yán)格；4過載時(shí)將引起帶在帶輪上打滑，因而可防止其他零件的損壞；5可增加帶長(zhǎng)以適應(yīng)中心矩較大的工作條件。帶傳動(dòng)也有缺點(diǎn)：1有彈性滑動(dòng)和打滑，使效率降低和不能保持準(zhǔn)確的傳動(dòng)比；2傳遞同樣大的圓周力時(shí)，輪廓尺寸和軸上的壓力都比嚙合傳動(dòng)大；3帶的壽命較短。二.提高帶傳動(dòng)工作能力的措施：1增加摩擦系數(shù)2增加包角3盡量使傳動(dòng)在靠近最佳速度下工作4采用新型帶傳動(dòng)5采用高強(qiáng)度帶材料帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)是利用帶與齒輪之間的嚙合進(jìn)行傳動(dòng)，由于帶的抗拉體的強(qiáng)度高，受載后變形小,能保持齒的節(jié)距不變，所以傳動(dòng)比準(zhǔn)確.它比較鏈傳動(dòng)平穩(wěn)，速度高，噪聲小，且不需

36、潤滑，清潔，維護(hù)簡(jiǎn)單。傳動(dòng)比可到10傳動(dòng)功率可由幾十瓦到幾百千瓦，結(jié)構(gòu)緊湊，效率可達(dá)98%到99%,張緊力和壓軸力小，故適用與傳動(dòng)比準(zhǔn)確的中小功率傳動(dòng)中.帶及帶輪的設(shè)計(jì)如下計(jì)算項(xiàng)目單位計(jì)算公式及參數(shù)選定計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)功率KWpdKaPP傳遞功率Ka-工況系數(shù)KaPd=0.258kw選型根據(jù)pd和轉(zhuǎn)速N1選擇XL型小帶輪齒數(shù)ZiZiZmin查表得5.1-97小帶輪的節(jié)圓直徑ddizPbdi=25.885大四輪的齒數(shù)Z2Z2iZiZ=100大齒輪節(jié)圓直徑d2d2Z2Pb(161.7帶速VV_601000niV=2.71m/s初定中心距a。0.7ddaao2ddza。=140mm帶長(zhǎng)及具兇蟻LoLo=

37、2aocos2did2d2di180Lo=140mmZb13。實(shí)際中心距a本設(shè)計(jì)米用中心距不可調(diào)整acLdi2cs12a=138mm小帶輪嚙合齒數(shù)Zm=entZlPbZ1Zment2Z2Z1-22aZm=5基本額定功率Po2=TamVP=Vho1000基本額定功率為各帶型的基準(zhǔn)寬度bso的額定功率.Ta寬度bsO的帶的許用工作拉力m寬度$。的帶長(zhǎng)度的質(zhì)量Po0-1845bso-9.5Ta=5m=0.095帶寬VIIbbIbSbSoikzPobs二11.087取標(biāo)準(zhǔn)bs-12-7Zm65432kz10.80.60.40.2作用在軸上力Fa10ooPoi2196Fq1272.32N廠Q2.710.

38、98（聯(lián)軸器的傳遞效率）120.99（滾動(dòng)軸承的傳遞效率）Fq二72華(N)四.帶傳動(dòng)的預(yù)緊預(yù)緊力的控制：適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力是保證帶傳動(dòng)正常工作的重要因素。預(yù)緊力不足，傳動(dòng)若能正常工作，逢低傳動(dòng)的工作能力和效率加劇傳動(dòng)帶工作時(shí)的磨損并導(dǎo)致帶的振動(dòng)，同步帶還將因嚙合不良而跳齒，甚至吊帶預(yù)緊力過大，會(huì)使帶的壽命降低，軸承上的載荷過大，并影響軸承的壽命。同步帶的預(yù)緊力：同步帶靠嚙合來傳動(dòng)，所需的預(yù)緊力較小，標(biāo)準(zhǔn)梯形齒同步帶適合的預(yù)緊力為：（25.52-44.71）測(cè)定預(yù)緊力也是在帶的切邊中點(diǎn)加一規(guī)定垂直力，使切邊上每100產(chǎn)生的撓度即載荷由下式計(jì)算出+:2dodi+oV4喙)2161.725.8854=9

39、8.94tWd FnY /1ALp98.9440077/1625N723.9 2.3 杠的設(shè)計(jì)絲杠傳動(dòng)副的作用是將傳動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橥习宓闹本€運(yùn)動(dòng)。要使絲杠副傳動(dòng)精確，絲杠與螺母就必須精確，一般應(yīng)保證6級(jí)或高于6級(jí)的精度對(duì)于滿足載有儲(chǔ)絲桶的滑板來回移動(dòng)，我們采用螺旋傳動(dòng).使螺旋傳動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng).螺旋運(yùn)動(dòng)分為滑動(dòng)螺旋和滾動(dòng)螺旋.滾動(dòng)螺旋的摩擦損失小，效率高，流暢性好，剛性好，能夠有效的消除絲杠副與螺母間的配合間隙，可使拖板的往復(fù)運(yùn)動(dòng)靈活，精確,故我們應(yīng)優(yōu)先采用滾動(dòng)螺旋.絲杠和螺母之間應(yīng)有傳動(dòng)間隙，以防止轉(zhuǎn)動(dòng)方向改變時(shí)出現(xiàn)空程現(xiàn)象，造成加工誤差。所以，一方面要保證絲杠和螺母齒形與螺距等方面的加

40、工精度，另一方面要消除絲杠和螺母間的配合間隙，通常有以下兩種方法。1 .軸向調(diào)節(jié)法利用雙螺母，彈簧消除絲杠副傳動(dòng)間隙的方法是簡(jiǎn)便易行的。當(dāng)絲杠正轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)螺母和拖板一起移動(dòng)，當(dāng)絲杠反轉(zhuǎn)時(shí)，則推動(dòng)副螺母，通過彈簧和螺母，使拖板反向移動(dòng)。裝配和調(diào)整時(shí)，彈簧的壓縮狀態(tài)要適當(dāng)。彈力過大，會(huì)增加絲杠對(duì)螺母和副螺母之間的摩擦力，影響傳動(dòng)的靈活性和使用壽命，彈力過小，在副螺母受絲杠推動(dòng)時(shí)，彈簧推動(dòng)不了拖板，不能起到消除間隙的作用。2 .徑向調(diào)節(jié)法螺母一端的外表呈圓錐形，沿徑向銃出三個(gè)槽，頸部壁厚較薄，以保證螺母在徑向收縮時(shí)帶有彈性，圓錐底部處的外圓柱面上有螺紋，用帶有錐孔的調(diào)整螺母與之配合，使螺母三爪徑向壓

41、向或離開絲杠，消除螺母的徑向和軸向間隙。螺桿的螺紋部分有三種形式：梯形螺紋，鋸齒形螺紋和矩形螺紋。三角普通螺紋和梯形螺紋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，精度易于保證。因此，在中小型線切割機(jī)床的絲杠傳動(dòng)副中得到廣泛應(yīng)用。綜合三者的特點(diǎn)，我們采用30度的梯形螺紋，并采用雙推自由式支撐.由于傳動(dòng)精度的要求，必須采用可消除軸向間隙的螺母，故采用靠人工定期調(diào)整的雙螺母結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)螺母與底座相連，而另一個(gè)螺母通過鍵與底座相連，側(cè)端用螺母鎖緊-將兩個(gè)螺母沿軸向壓緊，以消除軸向間隙，而調(diào)節(jié)前后不同-螺桿與螺母的材料的選擇：一般情況下滑動(dòng)螺旋的主要失效形式為磨損在密封和潤滑良好，速度較低時(shí)主要表現(xiàn)為擦傷-速度較高時(shí)表現(xiàn)為

42、膠合，而本次設(shè)計(jì)速度較低，故主要表現(xiàn)為擦傷-在選擇螺桿的材料和熱處理時(shí)應(yīng)提高螺桿的表面硬度，并降低其粗糙度值，這樣便可提高其耐磨性，特別是磨料磨損時(shí)，尤其要提高螺桿的表面粗糙度值-一般螺桿的硬度值比螺母高30%-40%以上，為了保持長(zhǎng)期的尺寸和穩(wěn)定性應(yīng)進(jìn)行時(shí)效處理螺桿的選用為9Mn2V并進(jìn)行淬火和回火處理，硬度為54-59HRC,螺母材料取決于螺桿材料和硬度表面粗糙度以及密封和潤滑條件.在速度較高時(shí)易于出現(xiàn)膠合失效，這時(shí)常用錫青銅，其次為鉛錫銅，速度較低載荷較大時(shí)常用錫青銅和鋅合金，在低速，輕載時(shí)采用鑄鐵，故由其特點(diǎn)可知應(yīng)選擇耐磨鑄鐵.滑動(dòng)螺旋副工作時(shí)主要承受轉(zhuǎn)矩，軸向拉力，判斷其失效形式，確

43、定其相應(yīng)的計(jì)算準(zhǔn)則：滑動(dòng)螺旋副的主要失效形式為磨損，故螺桿直徑和螺母的高度通常是按耐磨性計(jì)算確定的.對(duì)于精度要求較高的傳動(dòng)螺旋應(yīng)根據(jù)剛度確定或校核其螺桿直徑.對(duì)于長(zhǎng)度比較大轉(zhuǎn)速又比較高的螺桿可能發(fā)生橫向振動(dòng)，應(yīng)該校核其臨界轉(zhuǎn)速等.由于經(jīng)過計(jì)算得出整個(gè)系統(tǒng)的重量較重，所以，決定采用滾珠絲杠傳動(dòng)減小摩擦力。滾珠絲杠具有下述特點(diǎn):1摩擦系數(shù)小，機(jī)械效率高滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率為0.920.96，而滑動(dòng)絲杠為0.20.40。即滾動(dòng)絲杠比滑動(dòng)絲杠高34倍。因此驅(qū)動(dòng)滾動(dòng)絲杠所需要的扭矩可以大幅度的減少。例如數(shù)控機(jī)床可以用大扭矩的步進(jìn)電機(jī)經(jīng)滾動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)直接帶動(dòng)刀架或工作臺(tái)；普通機(jī)床可以利用這個(gè)優(yōu)點(diǎn)以

44、減少電動(dòng)機(jī)的效率，手搖時(shí)可以利用滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)來減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，例如銃床的升降臺(tái)，采用滾珠絲杠后，搖動(dòng)升降手柄所需的力矩僅為用滑動(dòng)絲杠時(shí)的四分之一。2,運(yùn)動(dòng)靈敏，低速時(shí)無爬行滾動(dòng)摩擦機(jī)構(gòu)的動(dòng)摩擦系數(shù)和靜摩擦系數(shù)基本相等，如配以滾動(dòng)導(dǎo)軌，則起動(dòng)力矩小，運(yùn)動(dòng)靈敏，低速時(shí)不會(huì)出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，因此目前數(shù)控機(jī)床廣泛的采用滾動(dòng)絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。3 .軸向剛度高，反向定位精度高滾動(dòng)絲杠可以完全消除間隙并可預(yù)緊。應(yīng)與普通絲杠機(jī)構(gòu)比較有較高的軸向剛度，反向是無空程死區(qū)，反向定位精度高。4 .具有傳動(dòng)的可逆性普通絲杠是自鎖的，只能將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，而滾動(dòng)絲杠則由于摩擦系數(shù)小，不自鎖，既可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)

45、動(dòng)，也可以把直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因此，當(dāng)用滾珠絲杠傳動(dòng)豎直運(yùn)動(dòng)時(shí)，必須用附加的自鎖機(jī)構(gòu)或制動(dòng)裝置。5 .使用期限長(zhǎng)滾動(dòng)絲杠摩擦機(jī)構(gòu)的磨損小，使用期限主要決定于材料的表層疲勞，但是滾動(dòng)絲杠的循環(huán)頻率比滾動(dòng)軸承低，因此使用期限較長(zhǎng)。6 .工藝復(fù)雜滾動(dòng)絲杠和螺母的材料，熱處理和加工要求相當(dāng)于滾動(dòng)軸承，螺旋滾道又必須磨削，制造成本較高。目前已有專門的工廠集中生產(chǎn)?？紤]到傳動(dòng)的穩(wěn)定性，我們選用同步帶進(jìn)行傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)：并且設(shè)其兩個(gè)齒輪為乙，Z2,則儲(chǔ)絲桶每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)其軸向移動(dòng)的距離s為：S=(1/z1-1/z2)t=1/z1z2t為了應(yīng)用02mm以下的鋁絲,我們考慮到排絲的均勻且不疊絲，s1/(10016)

46、85um為了保證滾動(dòng)絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)具有較高的軸向剛度，除要求滾動(dòng)絲杠螺母副本身的剛度較高外，必須是絲杠的支撐有較高的剛度，滾珠絲杠的剛度計(jì)算和支撐結(jié)構(gòu)與滑動(dòng)絲杠相同。滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算見下表:計(jì)算項(xiàng)目單位計(jì)算公式參數(shù)選擇及說明計(jì)算結(jié)果耐磨性螺桿中徑d2mm式中：一螺紋型式子數(shù)，=0.8d2=9.12取d2=9.1=0.8F=2802.2N1.2-1.5p18-25公稱直徑d和螺距Pmm根據(jù)上式算出的d按螺紋標(biāo)準(zhǔn)基本尺寸選出相應(yīng)的d和PD=10mmP=1.5螺紋導(dǎo)mmPh1.5程PhZPz=1Z螺紋線數(shù)螺母旋和長(zhǎng)度1mmIdzI182旋合圈數(shù)mmmmyp一般m1012m12螺紋工作高度Hi(h

47、)mmHiO.5PHi0.75螺紋表面工作壓強(qiáng)PMPaFPd2Hlm2802.2p3.149.1880.7512=10.792MPa壓強(qiáng)校核MPaP=18-25MPaP螺桿的穩(wěn)定性柔度r=L/式中為長(zhǎng)度系數(shù)L螺桿的最大工作長(zhǎng)度i為螺桿危險(xiǎn)載荷慣性半徑id%r=38.89=0.7L=120mmi=2.16臨界載N穩(wěn)定性達(dá)到荷F。因y40,經(jīng)驗(yàn)算Fo要求螺桿mmf=0.346的剛軸向載荷=4FPh=42802.21.53度下使每個(gè)螺紋導(dǎo)程產(chǎn)生的變形量FF252Ed33.142.0710s8.647210mm轉(zhuǎn)矩使每mm2丁=2卜4式中G為螺桿材料切變模量，合金2Gd3t=0.2743個(gè)螺紋導(dǎo)鋼G=

48、54000MPa10mm程產(chǎn)生變形量Tmm=FT每個(gè)螺紋當(dāng)周向載荷與運(yùn)動(dòng)方向相反時(shí)取正。0.072103導(dǎo)程的總mm變形量單位長(zhǎng)度變形量3=/P03361。對(duì)于通用機(jī)床傳動(dòng)=(56)105=0.048103螺桿的橫臨界轉(zhuǎn)速nor/min2.i1000Eno1iT7TJ向振式中動(dòng)L螺桿兩支撐間的距離L80mm支撐系數(shù)1密度Kg/mm343.927%12.31063.92728.647/12027.81Kg/mm3工作轉(zhuǎn)速的校n0.8non12011核2000n1197Ar/min16.7滿足要求驅(qū)動(dòng)計(jì)算驅(qū)動(dòng)功率KWTn3D109550niP0.02wT-螺旋傳動(dòng)中主動(dòng)部件上的轉(zhuǎn)矩.n螺旋傳動(dòng)中主

49、動(dòng)部件上的轉(zhuǎn)速F-螺旋傳動(dòng)中的軸向力一從動(dòng)力源到傳動(dòng)件上的效率-螺旋傳動(dòng)中的正行程效率2 2.4 絲筒的設(shè)計(jì)高速走絲機(jī)構(gòu)的要求(1)高速走絲機(jī)構(gòu)的儲(chǔ)絲筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，還要進(jìn)行相應(yīng)的軸向移動(dòng)，以保證電極絲在儲(chǔ)絲筒上整齊排繞。(2)儲(chǔ)絲筒的徑向跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)量要小(3)儲(chǔ)絲筒要能正反向旋轉(zhuǎn)，電極絲的走絲速度在712米每秒范圍內(nèi)無極或有極可調(diào)，或恒速運(yùn)轉(zhuǎn)。(4)走絲機(jī)構(gòu)最好與床身相互絕緣。(5)高速走絲機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。高速走絲機(jī)構(gòu)有儲(chǔ)絲筒組合件，上下拖板，齒輪副，絲杠副，換向副和絕緣件等部分組成。儲(chǔ)絲筒由電動(dòng)機(jī)通過扭矩傳感器帶動(dòng)正反向轉(zhuǎn)動(dòng)。儲(chǔ)絲筒另一端通過帶輪帶動(dòng)絲杠副。儲(chǔ)絲筒，電機(jī)，齒輪都安裝在兩個(gè)支

50、架上。支架機(jī)絲杠則安裝在拖板上，調(diào)整螺母裝載底座上，拖板在底座上來回移動(dòng)。螺母具有消除間隙的副螺母及彈簧，齒輪及絲杠螺距的搭配為滾筒每旋轉(zhuǎn)一圈拖板移動(dòng)0.275毫米。儲(chǔ)絲桶是電極絲穩(wěn)定移動(dòng)和整齊排繞的關(guān)鍵部件之一.本次設(shè)計(jì)滾筒的目的是儲(chǔ)絲的作用，并使有均勻的轉(zhuǎn)速，使絲能夠平穩(wěn)地來回循環(huán)使用.設(shè)計(jì)本滾筒的要點(diǎn)為轉(zhuǎn)速均勻，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),并不存在震動(dòng)，易于加工.要保證前二者的要求必須使其滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小，這樣就要求將滾筒要加工的很薄，從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及理論計(jì)算可知：滾筒的壁厚為1.5-5mm.考慮到必須和軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)的條件，可以將其做為分離體，中間通過支撐盤進(jìn)行支撐以實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，而做成支撐盤的材料必須為絕緣

51、的，因?yàn)殇X絲是帶電的，如果不使其支撐盤絕緣，那么整臺(tái)機(jī)床將帶電，這樣將不利于操作。滾筒中間的支撐為考慮連接的緊湊，使其傳動(dòng)平穩(wěn)，應(yīng)使其做成環(huán)型，以保證連接緊湊和不存在震動(dòng)，與之相連的支撐部分也應(yīng)做成盤狀，用螺釘將其連接為一體.滾筒的壁厚設(shè)計(jì)的薄一些，主要是因?yàn)樗鼉H僅是起到連接的作用，而且不受任何外力的作用，還有是為了減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，使其運(yùn)動(dòng)的更加平穩(wěn)，可靠。滾筒的材料一般應(yīng)選擇其耐磨材料，如45鋼和鋁鎂合金等材料。但從經(jīng)濟(jì)上考慮，45鋼比較經(jīng)濟(jì),故我們應(yīng)該選擇45鋼。而且此種材料易于機(jī)加工，由于起到傳動(dòng)鋁絲的作用，故其表面的粗糙度要求較高，一般為0.8um,這樣摩擦較小，使其鋁絲的磨損也很小，并且滾筒的壁厚也要均勻，不存在偏心和任何缺陷，這樣才能保證平穩(wěn)。為保證絲筒組合件動(dòng)態(tài)平衡，應(yīng)嚴(yán)格控制內(nèi)孔，外圓對(duì)支撐部分的同軸度。滾筒與主軸裝配后的徑向跳動(dòng)不大于0.。1mm,一般裝配后以軸的兩端的中心孔定位，重磨滾筒外圓與軸承的配合的軸徑 2.5 的設(shè)計(jì)由前