DK7725線切割機(jī)線架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【8張CAD圖紙+畢業(yè)論文】

DK7725線切割機(jī)線架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)85頁(yè) 29000字?jǐn)?shù)+論文說(shuō)明書+8張CAD圖紙【詳情如下】DK7725線切割機(jī)XY向裝配圖.dwgDK7725線切割機(jī)絲架裝配圖.dwgDK7725線切割機(jī)可調(diào)線架總裝圖.dwgDK7725線切割機(jī)機(jī)床工作臺(tái).dwgDK7725線切割機(jī)線架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明書.docDK7725線切割機(jī)走絲機(jī)構(gòu)裝配圖.dwgDK7725線切割機(jī)走絲部件裝配圖.dwg絲桿零件圖.dwg導(dǎo)輪部件.dwgDK7725線切割機(jī)線架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目錄引言（1）一 總體方案設(shè)計(jì)（2）（一）總體方案的擬定（2）（二）主要技術(shù)參數(shù)的確定（2）二 儲(chǔ)絲走絲部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（3）（一）儲(chǔ)絲走絲部件運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)（3）1對(duì)高速走絲機(jī)構(gòu)的要求（3）2高速走絲機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)（4）（二）儲(chǔ)絲走絲部件主要零件強(qiáng)度計(jì)算（10）1齒輪傳動(dòng)比的確定（10）2齒輪齒數(shù)的確定（10）3傳動(dòng)件的估算（12）4齒輪模數(shù)估算（13）5. 齒輪模數(shù)的驗(yàn)算（14）（三）儲(chǔ)絲走絲部件主要零件強(qiáng)度驗(yàn)算（16）1齒輪強(qiáng)度的驗(yàn)算（16）2主軸的驗(yàn)算（19）（四）主軸組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（21）1軸承配置形式（21）2主軸組件的調(diào)整和預(yù)緊（22）三 進(jìn)給傳動(dòng)設(shè)計(jì)（22）（一） 進(jìn)給傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)（22）1 脈沖當(dāng)量和傳動(dòng)比的確定（22）（二）滾珠絲桿螺母副的型號(hào)選擇和滾珠絲桿的選型和校核（23）1 滾珠絲桿螺母副的型號(hào)選擇（23）2 滾珠絲桿的選型和校核（25）（三）步進(jìn)電機(jī)的選擇（28）1根據(jù)脈沖當(dāng)量和最大靜轉(zhuǎn)矩初選電機(jī)型號(hào)(28)2啟動(dòng)矩頻特性校核(30)（四）進(jìn)給機(jī)構(gòu)支承設(shè)計(jì)（31）1 螺桿的支承形式（31）2 螺桿的支承方式（31） (五)線架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（31）1 彎曲強(qiáng)度校核（32）2 剪切力計(jì)算（32）3 強(qiáng)度驗(yàn)算  （33）四 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)（33）（一）高頻脈沖電源（34）（二）數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（34）(三)控系統(tǒng)硬件的電路設(shè)計(jì)（35）1 單片機(jī)設(shè)計(jì)（36）2 系統(tǒng)擴(kuò)展（38）3 I/O 口的擴(kuò)展（42）4 顯示器的接口設(shè)計(jì)（48）5 步進(jìn)電機(jī)控制電路設(shè)計(jì)（50）6 光電隔離電路設(shè)計(jì)（57）7 部分控制程序（58）8 其他接口電路設(shè)計(jì)（70）參考文獻(xiàn)（）謝辭（）前言畢業(yè)設(shè)計(jì)可謂是大學(xué)四年對(duì)所學(xué)知識(shí)綜合的一次大的考驗(yàn)也是在走向工作崗位的一次練兵，更進(jìn)一步鍛煉了自己的動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)的合作能力，真正做到了理論聯(lián)系實(shí)際教與學(xué)的一次有理結(jié)合。數(shù)控電火花線切割機(jī)的設(shè)計(jì)具體的說(shuō)來(lái)應(yīng)該包括走絲設(shè)計(jì)，X、Y坐標(biāo)工作臺(tái)設(shè)計(jì)，脈沖電源的設(shè)計(jì)，控制部分的設(shè)計(jì)等。按照設(shè)計(jì)的任務(wù)書，首先要了解該機(jī)床調(diào)查研究電火花線切割機(jī)的加工特點(diǎn)，確定DK7732線切割機(jī)床的具體技術(shù)參數(shù)，從而在第一階段我們?cè)诤庖边M(jìn)行了實(shí)地的參觀測(cè)繪，初步確定參數(shù)，對(duì)照已有的院數(shù)控中心DK7725型線切割機(jī)更進(jìn)一步確定具體的設(shè)計(jì)參數(shù)，根據(jù)已有的參數(shù)再對(duì)機(jī)床總體方案及控制系統(tǒng)總體方案進(jìn)行確定。具體到設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)各個(gè)方案再進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的修改。接下來(lái)就是進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)與計(jì)算選型工作，就是將整體機(jī)床的設(shè)計(jì)又分為幾個(gè)部分各個(gè)去突破大體就是機(jī)械部分和電氣部分。再具體到各個(gè)組件或零件。雖說(shuō)設(shè)計(jì)是個(gè)人的行為，但由于自己的知識(shí)欠缺且設(shè)計(jì)的內(nèi)容跨越比較大包括電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)，很多地方肯定是難以具到，當(dāng)然有在顏竟成教授的悉心指導(dǎo)下，很多不懂的地方這正是我們要學(xué)的地方，同時(shí)在多方面有同學(xué)們的提示才得將設(shè)計(jì)順利進(jìn)行。這畢竟是一個(gè)學(xué)習(xí)階段的畢業(yè)設(shè)計(jì)很多方面都是在邊學(xué)邊用中進(jìn)行的，或者說(shuō)很多方面的設(shè)計(jì)還是停留在模仿的階段比如電氣部分，控制部分都不是很成熟的設(shè)計(jì)。第一章總體方案設(shè)計(jì)一、線切割機(jī)床的現(xiàn)狀簡(jiǎn)介我國(guó)數(shù)控線切割機(jī)床的擁有量占世界首位，技術(shù)水平與世界先進(jìn)水平差距也逐漸縮小。尤其近年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用和線電極電火花加工技術(shù)的結(jié)合。實(shí)現(xiàn)了各種復(fù)雜形狀的模具和零件加工的 自動(dòng)化，其控制精度可達(dá)1m，實(shí)際加工精度可達(dá)0.01mm。表面粗糙度可達(dá)1.252.5m。數(shù)控線切割機(jī)床是精密金加工線切割加工技術(shù)是線電極電火花加工技術(shù)，是電火花加工技術(shù)中的一種類型，簡(jiǎn)稱線切割加工。圖1.1中是線切割機(jī)床加工的工作原理示意圖                                               圖1.1  線切割機(jī)工作原理示意圖線切割機(jī)床采用鉬絲作為電極絲。被切割的工件為工件電極，電極絲為工具電極。脈沖電源發(fā)出連續(xù)的高頻脈沖電壓，加到工件電極和工具電極上（電極絲）。在電極絲與工件之間加有足夠的、具有一定絕緣性能的工作液。當(dāng)電極絲與工件間的距離小到一定的程度時(shí)，工作液介質(zhì)被擊穿，電極絲與工件之間形成瞬時(shí)火花放電，產(chǎn)生瞬時(shí)間高溫，生成大量的熱，使工件表面的金屬局部熔化，甚至汽化；再加上工作液體介質(zhì)的沖洗作用，是得金屬被蝕除下來(lái)。這就是線切割機(jī)床的加工原理。工件在機(jī)床坐標(biāo)工作臺(tái)上，按數(shù)控裝置或微機(jī)程序控制下的預(yù)定軌跡進(jìn)行加工最后得到所需要的形狀的工件。1.數(shù)控線切割加工的主要特點(diǎn)如下：1）；線切割加工可以用于一般切削方法難以加工或者無(wú)法加工的形狀復(fù)雜的工件加工，如沖模、凸輪、樣板、外形復(fù)雜的精密零件及狹窄的縫隙。尺寸精度可以達(dá)到0.01-0.02mm，表面粗糙度值Ra可達(dá)到1.25m。2）；先切割加工可以用于對(duì)一般切削方法難以加工或者無(wú)法加工的金屬材料和半導(dǎo)體材料的工件進(jìn)行加工，如淬火鋼、硬質(zhì)合金鋼、高硬度金屬等，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)非金屬導(dǎo)電材料的加工。參考文獻(xiàn)1.清華大學(xué)曹金榜、張玉逢、陳養(yǎng)田、張春 編。機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19872.吳振彪主編。機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo)。北京：中國(guó)人民大學(xué)出版社，20003.顧熙常、遲建山、胡寶珍主編。金屬切削機(jī)床（下冊(cè)）。上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，20004.張學(xué)仁主編。數(shù)控電火花線切割加工技術(shù)。哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，20005.李忠文編著。電火花機(jī)和線切割機(jī)編程與機(jī)電控制。北京：化學(xué)工業(yè)出版社工業(yè)裝備與信息工程出版中心，20046.鄧星鐘主編。機(jī)電傳動(dòng)控制（第三版）。武漢：華中科技大學(xué)出版社，20037.秦曾煌主編。電工學(xué)下冊(cè)電子技術(shù)（第五版）。北京：高等教育出版社，19998.蘗棟梁主編。MCS-51單片機(jī)原理與應(yīng)用。北京：中國(guó)紡織出版社，1998年9.何永然、唐增寶、劉安竣主編。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（第二版）。武漢：華中科技大學(xué)出版社，200210.周良德、朱泗芳等編?；Q性與技術(shù)測(cè)量。長(zhǎng)沙：湖南科學(xué)技術(shù)出版社，200011.樓然苗 、李光飛編。51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例。北京：北京航空航天大學(xué)出版社。2002 謝 辭   本次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)大學(xué)四年的學(xué)習(xí)來(lái)說(shuō)是一個(gè)最好的檢測(cè)，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)的過程當(dāng)中一切你知道的你不知道的都將會(huì)從新浮現(xiàn)在你的眼前。一些新的知識(shí)點(diǎn)的理解和接受和對(duì)以前的所學(xué)的回顧的過程畢竟是一個(gè)漫長(zhǎng)的過程，正因?yàn)檫@樣在這半年的設(shè)計(jì)過程中離不開老師和同學(xué)們的指導(dǎo)在此真心的表示感謝！本次設(shè)計(jì)也暴露了我們不少的缺點(diǎn)和問題：對(duì)于所學(xué)知識(shí)還沒有做到仔細(xì)、認(rèn)真消化，許多方面還是只有一個(gè)大概的認(rèn)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足，思維不夠開拓，不夠靈活。從而是我得出一個(gè)結(jié)論：無(wú)論是現(xiàn)在還是以后走上工作崗位，還是再深造，都應(yīng)該虛心向老師和前輩們學(xué)習(xí)，從而不斷完善自我，提高自我水平。 進(jìn)入畢業(yè)設(shè)計(jì)過程以來(lái)顏老師雖說(shuō)已年紀(jì)大了腿腳不方便但是他還帶著我們進(jìn)入冶金工廠搞實(shí)地的測(cè)繪，在我所設(shè)計(jì)的這一課題來(lái)說(shuō)這里很多方面都是薄弱的環(huán)節(jié)或者是沒有接觸過的新事物。比如在單片機(jī)方面存儲(chǔ)器的擴(kuò)展芯片的選擇各引腳的具體功能等等。只好在五月初顏老師又給我們補(bǔ)這方面的課，對(duì)于我們一再不了解的地方只要你問老師都細(xì)心為你解答。另外也要值得感謝的是數(shù)控室的何老師在我們?nèi)⒂^數(shù)控線切割機(jī)床時(shí)只要是你對(duì)所見不懂的地方你主動(dòng)去問他都為你熱心指導(dǎo)。 切割機(jī)線架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 目錄 引言 （ 1） 一 總體方案設(shè)計(jì) （ 2） （一） 總體方案的擬定（ 2） （二） 主要技術(shù)參數(shù)的確定（ 2） 二 儲(chǔ)絲走絲部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （ 3） （一） 儲(chǔ)絲走絲部件運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) （ 3） 1對(duì)高速走絲機(jī)構(gòu)的要求（ 3） 2高速走絲機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)（ 4） （二） 儲(chǔ)絲走絲部件主要零件強(qiáng)度計(jì)算（ 10） 1齒輪傳動(dòng)比的確定（ 10） 2齒輪齒數(shù)的確定（ 10） 3傳動(dòng)件的估算（ 12） 4齒輪模數(shù)估算 （ 13） 5. 齒輪模數(shù)的驗(yàn)算（ 14） （三） 儲(chǔ)絲走絲部件主要零件強(qiáng)度驗(yàn)算（ 16） 1齒輪強(qiáng)度的驗(yàn)算（ 16） 2主軸的驗(yàn)算（ 19） （四） 主軸組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（ 21） 1軸承配置形式（ 21） 2主軸組件的調(diào)整和預(yù)緊 （ 22） 三 進(jìn)給傳動(dòng)設(shè)計(jì) （ 22） （一） 進(jìn)給傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)（ 22） 1 脈沖當(dāng)量和傳動(dòng)比的確定（ 22） （二）滾珠絲桿螺母副的型號(hào)選擇和滾珠絲桿的選型和校核（ 23） 1 滾珠絲桿螺母副的型號(hào)選擇（ 23） 2 滾珠絲桿的選型和校核（ 25） （三）步進(jìn)電機(jī)的選擇 （ 28） 1根據(jù)脈沖當(dāng)量和最大靜轉(zhuǎn)矩初選電機(jī)型號(hào) (28) 2啟動(dòng)矩頻特性校核 (30) （四）進(jìn)給機(jī)構(gòu)支承設(shè)計(jì)（ 31） 1 螺桿的支承形式（ 31） 2 螺桿的支承方式（ 31） (五 )線架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （ 31） 1 彎曲強(qiáng)度校核 （ 32） 2 剪切力計(jì)算 （ 32） 3 強(qiáng)度驗(yàn)算 （ 33） 四 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) （ 33） （一）高頻脈沖電源（ 34） （二）數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（ 34）(三 )控系統(tǒng)硬件的電路設(shè)計(jì) （ 35） 1 單片機(jī)設(shè)計(jì)（ 36） 2 系統(tǒng)擴(kuò)展（ 38） 3 I/O 口的擴(kuò)展（ 42） 4 顯示器的接口設(shè)計(jì)（ 48） 5 步進(jìn)電機(jī)控制電路設(shè)計(jì)（ 50） 6 光電隔離電路設(shè)計(jì)（ 57） 7 部分控制程序 （ 58） 8 其他接口電路設(shè)計(jì)（ 70） 參考文獻(xiàn) （） 謝辭 （） 前言 畢業(yè)設(shè)計(jì)可謂是大學(xué)四年對(duì)所學(xué)知識(shí)綜合的一次大的考驗(yàn)也是在走向工作崗位的一次練兵，更進(jìn)一步鍛煉了自己的動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)的合作能力，真正做到了理論聯(lián)系實(shí)際教與學(xué)的一次有理結(jié)合。 數(shù)控電火花線切割機(jī)的設(shè)計(jì)具體的說(shuō)來(lái)應(yīng)該包括走絲設(shè)計(jì)， X、 Y 坐標(biāo) 工作臺(tái)設(shè)計(jì)，脈沖電源的設(shè)計(jì)，控制部分的設(shè)計(jì)等。按照設(shè)計(jì)的任務(wù)書，首先要了解該機(jī)床調(diào)查研究電火花線切割機(jī)的加工特點(diǎn)，確定 切割機(jī)床的具體技術(shù)參數(shù)，從而在第一階段我們?cè)诤庖边M(jìn)行了實(shí)地的參觀測(cè)繪，初步確定參數(shù)，對(duì)照已有的院數(shù)控中心 線切割機(jī)更進(jìn)一步確定具體的設(shè)計(jì)參數(shù)，根據(jù)已有的參數(shù)再對(duì)機(jī)床總體方案及控制系統(tǒng)總體方案進(jìn)行確定。具體到設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)各個(gè)方案再進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的修改。接下來(lái)就是進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)與計(jì)算選型工作，就是將整體機(jī)床的設(shè)計(jì)又分為幾個(gè)部分各個(gè)去突破大體就是機(jī)械部分和電氣部分。再具體到各個(gè)組 件或零件。 雖說(shuō)設(shè)計(jì)是個(gè)人的行為，但由于自己的知識(shí)欠缺且設(shè)計(jì)的內(nèi)容跨越比較大包括電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)，很多地方肯定是難以具到，當(dāng)然有在顏竟成教授的悉心指導(dǎo)下，很多不懂的地方這正是我們要學(xué)的地方，同時(shí)在多方面有同學(xué)們的提示才得將設(shè)計(jì)順利進(jìn)行。這畢竟是一個(gè)學(xué)習(xí)階段的畢業(yè)設(shè)計(jì)很多方面都是在邊學(xué)邊用中進(jìn)行的，或者說(shuō)很多方面的設(shè)計(jì)還是停留在模仿的階段比如電氣部分，控制部分都不是很成熟的設(shè)計(jì)。 第一章 總體方案設(shè)計(jì) 一、線切割機(jī)床的現(xiàn)狀簡(jiǎn)介 我國(guó)數(shù)控線切割機(jī)床的擁有量占世界首位，技術(shù)水平與世界先進(jìn)水平差距也逐漸縮小。尤其近年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用和線電極電火花加工技術(shù)的結(jié)合。實(shí)現(xiàn)了各種復(fù)雜形狀的模具和零件加工的 自動(dòng)化，其控制精度可達(dá) 1 m，實(shí)際加工精度可達(dá) 面粗糙度可達(dá) m。數(shù)控線切割機(jī)床是精密金加工線切割加工技術(shù)是線電極電火花加工技術(shù)，是電火花加工技術(shù)中的一種類型，簡(jiǎn)稱線切割加工。圖 是線切割機(jī)床加工的工作原理示意圖 脈沖電源圖紙 程序鍵盤數(shù)控裝置介質(zhì)液泵步進(jìn)電機(jī)儲(chǔ)絲筒圖 線切割機(jī)工作原理示意圖 線切割機(jī)床采用鉬絲作為電極絲。被切割的工件為工件電極，電極絲為工具電極。脈沖電源發(fā)出連續(xù)的高頻脈沖電壓，加到工件電極和工具電極上（電極絲）。在電極絲與工件之間加有足夠的、具有一定絕緣性能的工作液。當(dāng)電極絲與工件間的距離小到一定的程度時(shí)，工作液介質(zhì)被擊穿，電極絲與工件之間形成瞬時(shí)火花放電，產(chǎn)生瞬時(shí)間高溫，生成大量的熱，使工件表面的金屬局部熔化，甚至汽化；再加上工作液體介質(zhì)的沖洗作用，是得金屬被蝕除下來(lái)。這就是線切割機(jī)床的加工原理。工件在機(jī)床坐標(biāo)工作臺(tái)上，按數(shù)控裝置或微機(jī)程 序控制下的預(yù)定軌跡進(jìn)行加工最后得到所需要的形狀的工件。 1）； 線切割加工可以用于一般切削方法難以加工或者無(wú)法加工的形狀復(fù)雜的工件加工，如沖模、凸輪、樣板、外形復(fù)雜的精密零件及狹窄的縫隙。尺寸精度可以達(dá)到 面粗糙度值 達(dá)到 m。 2）； 先切割加工可以用于對(duì)一般切削方法難以加工或者無(wú)法加工的金屬材料和半導(dǎo)體材料的工件進(jìn)行加工，如淬火鋼、硬質(zhì)合金鋼、高硬度金屬等，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)非金屬導(dǎo)電材料的加工。 3）； 線切割加工直接利用線電極電火花進(jìn)行加工 ，可以方便的調(diào)整加參數(shù)，如調(diào)節(jié)脈沖寬度、脈沖間隔、加工電流等，提高線切割加工精度，也可通過調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)加工過程的自動(dòng)化控制。 4）； 線切割加工的效率低，成本較高，不適合于加工形狀簡(jiǎn)單的批量零件。 二、 線切割機(jī)床的總體方案的擬定 線切割機(jī)床具體加工過程為：加工者根據(jù)圖紙中的工件尺寸，編制成一定的程序，并且通過鍵盤或光電機(jī)等輸入設(shè)備將程序輸入到控制器中去。在控制系統(tǒng)接受到輸入的程序后，將其存入存儲(chǔ)器中。點(diǎn)火花先切割機(jī)在收到命令后，就開始運(yùn)行程序，通過微機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算。每運(yùn)算一次，發(fā)出一個(gè)進(jìn)給脈沖，然后經(jīng)過 功放驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，使機(jī)床工作臺(tái)按預(yù)定的軌跡進(jìn)行加工。運(yùn)絲系統(tǒng)由運(yùn)絲電機(jī)傳動(dòng)給儲(chǔ)絲筒，通過行程開關(guān)使儲(chǔ)絲筒作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而使得鉬絲運(yùn)動(dòng)。鉬絲經(jīng)過機(jī)架上的導(dǎo)輪與工件相接近，小到一定的距離。乳化液泵即工作液將線切割機(jī)專用乳化液通過噴嘴噴入工作切口上，高頻脈沖電源產(chǎn)生的連續(xù)高頻脈沖被分別加到鉬絲與工件之間的間隙進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)信號(hào)的大小送入變頻電路，再由變頻電路產(chǎn)生的頻率大小來(lái)控制微機(jī)的進(jìn)給速度。當(dāng)間隔增大時(shí)就加快進(jìn)給速度，當(dāng)間隙減小時(shí)，就減慢進(jìn)給速度，以保持均衡的放電間隙，從而也維持了一定的加工電流。 1）； 電火花 線切割機(jī)床屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，在保證一定的加工精度的前提下，應(yīng)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低成本。因此，進(jìn)給伺服系統(tǒng)應(yīng)采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)。 2）； 為了保證進(jìn)給伺服系精度和平穩(wěn)性，選用摩擦小、傳動(dòng)效率高的滾珠絲桿螺母副，并應(yīng)有預(yù)緊機(jī)構(gòu)，以提高傳動(dòng)剛度和消除間隙。齒輪副也應(yīng)有消除齒側(cè)間隙的機(jī)構(gòu)統(tǒng)的傳動(dòng)。 3）； 根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，微機(jī)控制系統(tǒng)中除了 包括擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器， I/括能輸入加工程序和控制命令的鍵盤，能顯示加工數(shù)據(jù)和機(jī)床狀態(tài)信息的顯示器；包括光隔離電路和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。此外 ，系統(tǒng)中還應(yīng)該包括脈沖發(fā)生電路和其它輔助電路 4）； 電火花線切割機(jī)床具有定位、縱向和橫向的直線插補(bǔ)功能；還能要求暫停，進(jìn)行循環(huán)加工等。因此，數(shù)控系統(tǒng)選取連續(xù)控制系統(tǒng)。 5）； 縱向和橫向進(jìn)給是兩套獨(dú)立的傳動(dòng)鏈，它們由步進(jìn)電機(jī)、齒輪副、絲桿螺母副組成，傳動(dòng)比應(yīng)滿足機(jī)床所要求的。 6）； 采用滾動(dòng)道軌可以減少道軌見的摩擦阻力，便于工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)精確和微量移動(dòng)，且潤(rùn)滑方法簡(jiǎn)單。 7）； 根據(jù)電火花線切割機(jī)床最大的加工尺寸，加工精度，控制速度和經(jīng)濟(jì)性要求，一般采用 8 位微機(jī)。在 8 位微機(jī)中， 列單片機(jī)具有集成度高 ，可靠性好，功能強(qiáng)，速度快，抗干擾能力強(qiáng)，具有很高的性能價(jià)格比。因此，可以選擇 在上述的基礎(chǔ)上，有條件的還可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)鉬絲的角度調(diào)節(jié)，使加工過程更加細(xì)致。 三、具體各部件的組成介紹 線切割機(jī)床主要由機(jī)械系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和微機(jī)控制系統(tǒng)組成。其主體結(jié)構(gòu)由床身、坐標(biāo)工作臺(tái)、線架、運(yùn)絲裝置、工作液箱、機(jī)床電器、夾具、保護(hù)罩及機(jī)床附件等部分組成。 1）；機(jī)械系統(tǒng) 機(jī)械系統(tǒng)主要由床身。坐標(biāo)工作臺(tái)、線架及運(yùn)絲裝置等組成。 機(jī)床床身是箱形結(jié)構(gòu)的鑄件，是安裝坐標(biāo)工作臺(tái)、線架 及運(yùn)絲裝置的基礎(chǔ)，要有較好的剛性，以保證機(jī)床的加工精度。床身既能起支撐和連接坐標(biāo)工作臺(tái)、運(yùn)絲機(jī)構(gòu)和線架等部件的作用，又起安裝機(jī)床電器、存放工作液的作用。 坐標(biāo)工作臺(tái)主要由工作臺(tái)上拖板、中拖板、下拖板、絲趕和齒輪變速箱等部件組成。拖板的縱向和橫向運(yùn)動(dòng)是采用“一 V 一平”滾動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)。如下圖所示 圖 切割機(jī)坐標(biāo)工作臺(tái) 圖 是線切割機(jī)坐標(biāo)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)。坐標(biāo)工作臺(tái)用于安裝并且?guī)?dòng)工件在工作臺(tái)平 面內(nèi)作 x、 y 兩個(gè)方向的移動(dòng)。坐標(biāo)工作臺(tái)分為上下兩層，分別與 x、y 軸絲杠相連。由兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)通過兩對(duì)消隙齒輪及絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)每接收到微機(jī)發(fā)出的一個(gè)脈沖信號(hào)，其輸出軸就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)步距角。通過消隙齒輪變速帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，使工作臺(tái)在相對(duì)應(yīng)的方向上移動(dòng) 標(biāo)工作臺(tái)的有效行程就是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的移動(dòng)距離。絲杠前端采用兩只角接觸軸承來(lái)消除間隙，可調(diào)整予緊力，使間隙接近零，具有轉(zhuǎn)動(dòng)靈活、精度高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)而被采用。由于控制系統(tǒng)采用開環(huán)控制，機(jī)床加工精度主要由坐標(biāo)工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)精 度來(lái)確定。 線架安裝在儲(chǔ)絲筒與工作臺(tái)之間。為了滿足不同厚度工件的要求，機(jī)床采用可變跨距結(jié)構(gòu)的線架，以確保上下導(dǎo)輪與工件的最佳距離，減小電極絲的抖動(dòng)，提高加工精度。線架采用鑄件結(jié)構(gòu)，提高線架的剛性對(duì)加工精度有很大的影響。線架的下懸臂固定在立柱上，上懸臂可沿立柱導(dǎo)軌做上下升降。導(dǎo)輪置于線架懸臂的前端采用密封結(jié)構(gòu)組成裝在懸臂上。下圖為先切割機(jī)床的線架部件結(jié)構(gòu)。 圖 架部件結(jié)構(gòu) 運(yùn)絲裝置 由儲(chǔ)絲筒、儲(chǔ)絲筒拖板及傳動(dòng)系統(tǒng)組成。儲(chǔ)絲筒由薄壁管制成，具有重量輕、慣性小、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。儲(chǔ)絲筒主軸通過。聯(lián)軸器中裝有耐油橡膠墊片，對(duì)電機(jī)換向瞬間產(chǎn)生的沖擊起到機(jī)械緩沖作用，以減少振動(dòng)，從而延長(zhǎng)傳動(dòng)軸的使用壽命。如下頁(yè)圖所示，它是線切割機(jī)床運(yùn)部件結(jié)構(gòu)，儲(chǔ)絲筒主軸裝有兩對(duì)變速齒輪，帶動(dòng)傳動(dòng)絲桿，使儲(chǔ)絲筒與拖板作往復(fù)運(yùn)動(dòng)使鉬絲有規(guī)律的等距離排列在儲(chǔ)絲筒上。拖板儲(chǔ)絲筒的頻繁換向是采用行程開關(guān)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它具有控制簡(jiǎn)單，動(dòng)作靈敏、換向噪聲小、震動(dòng)輕、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。左右撞塊間的距離可以調(diào)節(jié)，一般根據(jù)鉬絲的長(zhǎng)短來(lái) 確定。鉬絲兩端留有一定的余量，當(dāng)行程開關(guān)失靈時(shí)，可切斷電機(jī)電源，確保機(jī)床的安全。 圖 絲部件結(jié)構(gòu) 2）；傳動(dòng)系統(tǒng) 傳動(dòng)系統(tǒng)由工作臺(tái)、運(yùn)絲裝置和線架所組成。傳動(dòng)系統(tǒng)包括工作臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)、運(yùn)絲裝置傳動(dòng)系統(tǒng)和電極絲運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)。工作臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)主要是 x 軸和 y 軸方向傳動(dòng)，下頁(yè)圖是工作臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)圖。 圖 作臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖 X 軸向傳動(dòng)路線如下?？刂葡到y(tǒng)發(fā)出進(jìn)給脈沖， x 軸步進(jìn)電機(jī)接收到這個(gè)進(jìn)給脈沖信號(hào)，其輸出軸就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)步距角，通過一對(duì)齒輪變速帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)。兩齒輪嚙合變速后帶動(dòng)絲杠，通過螺母帶動(dòng)拖板，使工件實(shí)現(xiàn) x 軸向移動(dòng)。 Y 軸向傳動(dòng)路線與 x 軸類似。 運(yùn)絲裝置的傳動(dòng)系統(tǒng)主要是機(jī)床行程開關(guān)。運(yùn)絲裝置機(jī)構(gòu)帶動(dòng)電極絲以一定的線速度運(yùn)動(dòng)，并將電極絲整齊的盤繞在儲(chǔ)絲筒上。行程開關(guān)控制儲(chǔ)絲筒的正反轉(zhuǎn) 向 。 下 圖 是 線 切 割 機(jī) 床 運(yùn) 絲 裝 置 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 圖圖 絲裝置傳動(dòng)系統(tǒng) 運(yùn)絲裝置的傳動(dòng)路線是：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過聯(lián)軸器帶動(dòng)儲(chǔ)絲筒按一定的速度運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。同軸上一對(duì)齒輪嚙合傳動(dòng)再傳給另外一對(duì)齒輪。經(jīng)兩對(duì)齒輪的變速傳動(dòng)，帶動(dòng)絲杠、螺母后驅(qū)動(dòng)拖板移動(dòng)，并使電極絲整齊地盤繞在儲(chǔ)絲筒上。 電極絲運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)主要是由儲(chǔ)絲筒旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)電極絲做正反向交替運(yùn)動(dòng)。排絲導(dǎo)輪保持電極絲整齊排列在儲(chǔ)絲筒上，經(jīng)過線架作來(lái)回高速移動(dòng)（線速度為8m/s），進(jìn)行切割加工。電極絲傳動(dòng)路線是由儲(chǔ)絲筒經(jīng)過排絲輪，再經(jīng)過導(dǎo)電輪，由上導(dǎo)輪切割工件，在經(jīng)下導(dǎo)輪 后，回儲(chǔ)絲筒進(jìn)行往復(fù)盤繞。 3）；機(jī)床潤(rùn)滑及工作液系統(tǒng) 線切割機(jī)床有機(jī)床潤(rùn)滑系統(tǒng)和工作液系統(tǒng)。 機(jī)床潤(rùn)滑系統(tǒng)對(duì)線切割機(jī)床各個(gè)運(yùn)動(dòng)副進(jìn)行潤(rùn)滑，以保證機(jī)床各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件靈活可靠。手搖工作臺(tái)做縱橫向移動(dòng)應(yīng)輕松靈活，撥動(dòng)儲(chǔ)絲筒、導(dǎo)輪均應(yīng)旋轉(zhuǎn)自如，輕便靈活。工作臺(tái)各部位的運(yùn)動(dòng)副潤(rùn)滑，重點(diǎn)是絲杠、螺母和齒輪箱及拖板滑道等。一般要求加油時(shí)間為每周一次。運(yùn)絲部件各部位的運(yùn)動(dòng)副潤(rùn)滑，重點(diǎn)是齒輪、絲杠、螺母和拖板導(dǎo)軌等。一般要求加油時(shí)間為每周一次。 工作液系統(tǒng)由工作液、工作液箱、工作液泵和循環(huán)導(dǎo)管組成。工作液起截緣、排屑、冷卻等 作用。工作液一般采用（ 710） %的植物皂化或 酸鉀乳化液水溶液。工作方式由工作液泵供給工作液循環(huán)噴注的壓力進(jìn)行工作。每次脈沖放電后，工件與電極絲之間必須迅速恢復(fù)截緣狀態(tài)，這是靠工作液的絕緣作用實(shí)現(xiàn)的。工作液噴注在切口中，使得脈沖放電不能轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定持續(xù)的電弧放電，否則會(huì)影響加工質(zhì)量和精度。在加工過程中，工作液的噴煮壓力會(huì)將加工過程中產(chǎn)生的金屬小顆粒迅速?gòu)碾姌O之間沖走，保證正常加工。工作液還可以起冷卻作用，冷卻受熱的電極和工件，防止工件變形。 第二章 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一同步帶傳動(dòng) 的設(shè)計(jì)計(jì)算 同步帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算的主要內(nèi)容是根據(jù)傳遞的名義功率、轉(zhuǎn)速、速度筆及工況來(lái)正確選擇同步帶的型號(hào)、帶長(zhǎng)、帶寬及帶輪的齒數(shù)和直徑。計(jì)算步驟如下。 1. 計(jì)算設(shè)計(jì)功率 k+k1+k2)pm(式中： 同步帶傳遞的名義功率（ 電機(jī)的選擇名義功率為 知設(shè)計(jì)參數(shù)； 載荷修正系數(shù)參考機(jī)電綜合設(shè)計(jì)表 2輕負(fù)荷傳遞功率且工作時(shí)間為普通使用每日 8以 使用張緊輪修正系數(shù)見表 1，由表可取 增速傳動(dòng)修正系數(shù)見表 2，此處為減速傳動(dòng)所以 。 表 用張緊輪修正系數(shù) 表 速傳動(dòng)修正系數(shù) 緊輪的位置 系數(shù) 增速比 系數(shù) 松邊內(nèi)側(cè) 0 0 松邊外側(cè) 邊內(nèi)側(cè) 緊邊外側(cè) 9 以 k0+k1+ ） 選擇帶的型號(hào) 由設(shè)計(jì)功率 小帶輪轉(zhuǎn)速 下圖 選出同步帶的型號(hào)并由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查到對(duì)應(yīng)的節(jié)距 電極絲額定移動(dòng)速度為 11m/s。 儲(chǔ)絲筒的直徑由前面確定為 D=146mm n D=11m/s n=11/s=24r/s=1440r/ 同步帶選型圖 易知對(duì)應(yīng)點(diǎn)選擇小帶輪為 L 型同步帶輪對(duì)應(yīng)的節(jié)距 基準(zhǔn)寬度為 周節(jié)制梯形同步帶輪又稱標(biāo)準(zhǔn)同步帶輪梯形同步帶輪的齒廓形狀可以采用漸開線齒型前者用漸開線輪刀具范成法加工而成其齒形取決于刀具。此處采用的漸開線齒形。 M X 同步帶選型圖 z 與直徑 d 由前面所選絲杠 D=24 3儲(chǔ)絲筒運(yùn)絲原理即轉(zhuǎn)筒每轉(zhuǎn)一圈 儲(chǔ)絲筒整體向左或向右移動(dòng)一個(gè)電極絲的直徑。 由電極絲的直徑 D 絲 =按照相關(guān)規(guī)定儲(chǔ)絲筒整體移動(dòng)的距離應(yīng)該在一個(gè)電極絲直徑范圍內(nèi)且誤差不應(yīng)該超過 不會(huì)出現(xiàn)斷絲的現(xiàn)象。 即可取 S 距 =為誤差范圍以內(nèi)） 由 S 距 =i p 絲 =以 I= I=12 16=192 齒 由 92 查手冊(cè) 知無(wú)可選用的帶輪且選用的話直徑將超過400不易裝配從而應(yīng)選擇另一方按。 為了將同步帶輪的直徑減小可采用二級(jí)傳動(dòng)由傳動(dòng)比的計(jì)算： 表 帶輪最少許用齒數(shù) 小帶輪轉(zhuǎn)速 帶型號(hào) r/ L H X 帶輪最少許用齒數(shù) 900 0 12 14 22 900- 1200 12 12 10 12 16 24 1200- 1800 14 14 12 14 18 26 1800- 3600 16 16 12 16 20 30 3600- 4800 18 18 15 18 22 采用 6 8 8 2 即 2 4=所查小帶輪與基準(zhǔn)寬度： 小帶輪直 徑 =16/二帶輪直經(jīng) =48/三帶輪直經(jīng) =18/四帶輪直徑 =72/p 根據(jù)以知中心距 A（ 要求或初選中心距 A，計(jì)算帶長(zhǎng) 知中心距 822=193+（ d1+（ （ =2 182 +（ + (180 =中 1=2182=30 2+（ d3+（ （ =2 193 +（ + (180 =中 2=22 193 = 按手冊(cè)查選擇最接近計(jì)算帶長(zhǎng) 值的標(biāo)準(zhǔn)帶長(zhǎng)（節(jié)線長(zhǎng)）及相應(yīng)長(zhǎng)度代號(hào)，并查出該帶的齒數(shù) 按 了使皮帶有一定的張緊力度故可選擇長(zhǎng)度代號(hào)為 270 的L 型同步帶 其齒數(shù)為 72 齒節(jié)線長(zhǎng) 限偏差 的確定 根據(jù)所選的標(biāo)準(zhǔn)帶長(zhǎng)求出實(shí)際中心距 A。 A M+ /)(8/1 2122 b/8(2b/8(2(2 160 16 72)=2=(2 160 48 18)=以 1/82 16)/ 545 1/88 18)/ z1/值很大時(shí)，還有一個(gè)精確中心距計(jì)算公式。但是，通常同步帶傳動(dòng)中心距是可以調(diào)整的，以邊獲得同步帶傳動(dòng)必須 有的適當(dāng)?shù)膹埦o力。 寬的選擇準(zhǔn)則是限制作用在同步帶寬上的拉力，以保證同步帶的強(qiáng)度和使用壽命，工作是不發(fā)生失效。 1）； 根據(jù)帶型、小帶輪齒數(shù) 轉(zhuǎn)速由手冊(cè)查的對(duì)應(yīng)的同步帶的基準(zhǔn)寬度 基準(zhǔn)額定功率 p。（ 查得帶型為 小帶輪齒數(shù)為 16齒 且轉(zhuǎn)速為 1440r/另一小帶輪齒數(shù)為 18 齒 轉(zhuǎn)速為 320r/ 對(duì)應(yīng)同步帶的基準(zhǔn)寬度 p。 = 2）； 計(jì)算同步帶傳動(dòng)的嚙合齒數(shù) 1/2 2 2 A) ( =6/2 16/2 2 545 (72 16) =7 6 3/2 2 2 A) ( =8/2 16/2 545 (48 18) =8 6 3)； 計(jì)算嚙合齒數(shù)系數(shù) 當(dāng) 6 時(shí)， ；當(dāng) 6 時(shí) 6 故 4） ； 確定帶寬系數(shù) w=（ bs/ 當(dāng)帶寬 未確定，可由該式建立帶寬 基準(zhǔn)帶寬 關(guān)系 5）； 確定額定功率 p p ( )； 選擇帶寬 據(jù)設(shè)計(jì)要求，同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)功率應(yīng)小與所選型的額定功率 P，即 P。根據(jù)此條件，導(dǎo)出帶寬 計(jì)算公式。同步帶帶寬值 1/= 1/ 根據(jù)表 4，選擇標(biāo)準(zhǔn)帶寬 代號(hào)，并且要考慮到標(biāo)準(zhǔn)帶寬 應(yīng)大于計(jì)算帶寬值。 表 L H 型標(biāo)準(zhǔn)帶寬 bs/L L H 代號(hào) 帶寬 代號(hào) 帶寬 代號(hào) 帶寬 代號(hào) 帶寬 代號(hào) 帶寬 025 050 1 075 200 200 50. 031 075 100 300 300 37 100 150 400 400 此處選擇 L 型標(biāo)準(zhǔn)帶寬 代號(hào)為 075 帶寬為 同步帶一對(duì)。 二滾珠絲杠螺母副的選型和校核 滾珠絲杠螺母副有專門工廠制造，當(dāng)類 別、型號(hào)選定和校核后，可以外購(gòu)。滾珠絲杠副的類別主要從三個(gè)方面考慮：循環(huán)方式、循環(huán)列數(shù)與圈數(shù)、預(yù)緊方式。 鋼珠在絲杠與螺母之間的滾動(dòng)是一個(gè)循環(huán)閉路。根據(jù)回珠方式，可分為兩類：內(nèi)循環(huán)，回珠器處在螺母之內(nèi)。外循環(huán)，插管式回珠器位于螺母之外。 鋼珠每一個(gè)循環(huán)閉路內(nèi)所含導(dǎo)程數(shù)稱為圈數(shù)。內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副的每個(gè)螺母有 2 列， 3 列， 4 列， 5 列等幾種，每列只有一圈。外循環(huán)每列有 ， 等幾種，剩下的半圈作回珠。外循環(huán)滾珠絲杠的每個(gè)螺母有 1 列 列 ， 2 列 ， 2 列 等種類較多。 為 了消除間隙和提高滾珠絲杠副的剛度，可以預(yù)加載荷，使它在過盈的條件下工作，稱為預(yù)緊。常用的滾珠絲杠副預(yù)緊方法有：雙螺母墊片式預(yù)緊、雙螺母螺紋式預(yù)緊、雙螺母齒差式預(yù)緊等。預(yù)緊后的剛度可提高到為無(wú)預(yù)緊時(shí)的 2倍。但是，預(yù)加載荷過大，將使壽命下降和摩擦力矩加大。通常，滾珠絲杠在出廠時(shí)，就已經(jīng)由制造廠調(diào)好預(yù)加載荷，并且預(yù)加載荷往往與絲杠副的額定動(dòng)載荷有一定的比例關(guān)系。預(yù)緊方式見下頁(yè)表。 1）； 滾珠絲杠副的參數(shù) 稱直徑 稱直徑即滾珠絲杠的名義直徑， 大，承載能力越大。數(shù)控機(jī)床常用的 進(jìn)給絲杠的公稱直徑 30 80 本導(dǎo)程 杠相對(duì)于螺母旋轉(zhuǎn) 2 ，螺母的軸向位移。與進(jìn)給系統(tǒng)脈沖當(dāng)量的要求有關(guān)。 精度等級(jí)。滾珠絲杠副按其使用范圍及要求可分為 7 個(gè)精度等級(jí)。 表 珠絲杠副的預(yù)緊方式 類別 調(diào)整方法 特點(diǎn) 調(diào)整墊片厚度，使螺母 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝卸方便，剛度 產(chǎn)生軸向位移 高；但調(diào)整不便，滾道有 磨 墊片式 損時(shí)，不能隨時(shí)消除間隙和 和預(yù)緊。適用于高剛度重載 荷。 螺紋式 調(diào)整端部的圓螺母使螺母 結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，調(diào)整 產(chǎn)生軸向位移 方便但準(zhǔn)確性差，且易松動(dòng) 用于剛度要求不高或需隨 時(shí)調(diào)節(jié)預(yù)緊力的傳動(dòng) 齒差式 兩螺母在凸緣上有外齒分別 能夠精確的調(diào)整預(yù)緊力， 緊固在螺母座兩端的內(nèi)齒圈 但結(jié)構(gòu)尺寸較大，裝配 嚙合。 調(diào)整較復(fù)雜，宜用于高精 度的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 滾珠絲杠上的工作載荷 N）是指滾珠絲杠副在驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)時(shí)滾珠絲杠所乘受的軸向力，也叫做進(jìn)給牽引力。它包括滾珠絲杠的走刀抗力及與移動(dòng)體重力和作用在導(dǎo)軌上的其他切削力相關(guān)的摩擦力。 以下經(jīng)驗(yàn)公式。 矩形導(dǎo)軌 c+G） 燕尾導(dǎo)軌 ） 三角形或綜合導(dǎo)軌 ） 式中： v,別為工作臺(tái)進(jìn)給方向載荷、垂直載荷和橫向載荷（ N）； G 為移動(dòng)部件的重力； K 和 別為考慮顛覆力矩的影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)和導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)隨導(dǎo)軌型式不同而不同。 對(duì)于矩形導(dǎo)軌 K=1.1,尾導(dǎo)軌 K=角形或綜合導(dǎo)軌 K=滾動(dòng)導(dǎo) 線切割機(jī)床坐標(biāo)工作臺(tái) 可初選擇 K= 00 10=2000N G= 臺(tái)重 (200+200) 10=4000N 所以 0+000+4000)=6000=900N c 的計(jì)算及主要尺寸初選 滾珠絲杠應(yīng)根據(jù)額定動(dòng)載荷 擇用，最大動(dòng)載荷計(jì)算原理與滾動(dòng)軸承相同。 滾珠絲杠最大動(dòng)載荷 C 可用下式計(jì)算 C= 3L 中： L 為工作壽命，單位為 1000000r,L=60000000; 由 t 150000h 即額定使用壽命（ h）， n 1000v/L。； v 為最大切削力條件下的進(jìn)給速度（ m 可取最高速度的 1/21/3； L。為絲杠的基本導(dǎo)程（ 計(jì)算時(shí)，可根據(jù)快進(jìn)速度 絲杠最大轉(zhuǎn)速 選一個(gè)數(shù)值（ L。1000,待剛度驗(yàn)算后再確定； t 為額定使用壽命（ h），可取 t 15000h；運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，無(wú)沖擊取 般情況取 沖擊振動(dòng)取 m 為滾珠絲杠工作載荷（ N）。 由 n=1000v/L。 =1000 =20 其中 v 進(jìn)給速度由機(jī)床給定參數(shù) L。為絲杠導(dǎo)程取 L。 =5=60000000 =60 20 15000/1000000=18000000r C=3L 318 900 =2830N 其中 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)取 00N 為工作載荷 初選滾珠絲杠副的尺寸規(guī)格，相應(yīng)的額定動(dòng)載荷 得小于最大動(dòng)載荷 C：。 初選絲杠副尺寸規(guī)格 =2 51 為絲杠的螺旋升角 6100N 滾珠絲杠額定動(dòng)載荷 2750N 滾珠絲杠額定靜載荷 由 6100C 且 m=161002830= 所以符合標(biāo)準(zhǔn) 當(dāng)滾珠絲杠副在靜態(tài)或低速運(yùn)轉(zhuǎn)（ n 10r/工作并受載荷，那么還要考慮其另一種失效形式 滾珠接觸面上的朔性變形。即考慮滾珠絲杠的額定靜載荷否充分的超過了滾珠絲杠的工作載荷 般使 m=23。滾珠絲杠的 由手冊(cè)查之為上 面的取值。 率的計(jì)算 滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率 = + ) 式中：為絲杠的螺旋生角，可根據(jù)初選型號(hào)查出為以上值； 為摩擦角，滾珠絲杠副的滾動(dòng)摩擦系數(shù) f=其摩擦角傳動(dòng)效率較高約等于 10。 滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率較高一般為 間。 由給定值 = + ) =51 / 。 51 、 +10、 ) =以其傳動(dòng)效率符合給定的標(biāo)準(zhǔn)值。 滾珠絲杠的軸向變形將引起絲杠導(dǎo)程發(fā)生變化，從而影響其定位精度和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。滾珠絲杠副的軸向變形包括絲杠的拉壓變形、絲杠與螺母之間滾道的接觸變形、絲杠的扭轉(zhuǎn)變形引起的縱向變形以及螺母座的變形和滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形。滾珠絲杠的扭轉(zhuǎn)變形較小，對(duì)縱向的影響更小，可忽略不記。絲杠軸承的軸向接觸變形計(jì)算方法可參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)?？晒L珠絲杠支撐使用的滾動(dòng)軸承種類很多一般有接觸叫為 60 度的推力角接觸球軸承，可以背靠背或面對(duì)面的組配，此處采用 角接觸球軸承以反向安裝。 因此，其實(shí)只要滾珠絲杠的支撐的剛度設(shè)計(jì)的好，軸承的軸向接觸變形在此可以不予考慮。 1 ）；滾珠絲杠的拉壓變形量 1 滾珠絲杠應(yīng)計(jì)算滿載時(shí)拉壓變形量 1= A(式中： 1 為在工作載荷 用下絲杠總長(zhǎng)度上拉伸或壓縮的變形量（ 絲杠的工作載荷 (N);L 為滾珠絲杠在支撐間的受力長(zhǎng)度 ( 剛 E=206000 為滾珠絲杠按內(nèi)徑確定的截面積（ “ +”號(hào)用與拉伸，“ ”好用與壓縮。也可以從工廠的滾珠絲杠樣本的圖表中查出單位 長(zhǎng)度軸向拉伸壓縮變形量，然后求出支撐間受力長(zhǎng)度的變形量。 1= A(= 900 拉伸與壓縮在不同的受力情況下都可出現(xiàn) 其中 L=578選形確定 E=206000= 16 16=）；滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量。 該變形量與滾珠列、圈數(shù)有關(guān)，即與滾珠總數(shù)量有關(guān)，與滾珠絲杠的長(zhǎng)度無(wú)關(guān)?？蓮墓S的產(chǎn)品樣本中查出，或用下式計(jì)算 無(wú)予緊力時(shí) 1= 2)1/Z（ 有予緊力時(shí) 2=3 （ 式中： 滾珠直徑（ Z滾珠總數(shù)量 Z =數(shù) x 列數(shù)； Z 為一圈的滾珠數(shù)， Z= w(外循環(huán) )， Z=（ w） 循環(huán)） 滾 珠 絲 杠 的 公 稱 直 徑 （ ； 予緊力（ ;滾珠絲杠工作載荷（ 當(dāng)滾珠絲杠有予緊力時(shí)，且予緊力為軸向工作載荷的 1/3 時(shí)， 2 值可減少到一半左右。 此坐標(biāo) 工作臺(tái)采用無(wú)予緊力無(wú)予緊力時(shí) 1= 2 )1/（ = 20 /1 8 6 )1 /3 5 (9 0 （ = = Z圓數(shù)列數(shù) =31 3 2=186 Z= w=32/1 3）；滾珠絲杠副剛度的驗(yàn)算 絲杠的總變形量 = 1+ 2 應(yīng)小于允許的變形量。一般值不應(yīng)大于機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)規(guī)定的定位精度值的一半?；蛘撸?有絲杠精度等級(jí)查出規(guī)定長(zhǎng)度上允許的螺距誤差，則相應(yīng)長(zhǎng)度上的變形兩應(yīng)比它小。否則，應(yīng)考慮選用較大公稱直徑的滾珠絲杠副。 滾珠絲杠通常屬于受軸向力的細(xì)長(zhǎng)桿，若軸向工作負(fù)載過大，將使絲杠失去穩(wěn)定而產(chǎn)生縱向屈曲，即失穩(wěn)。失穩(wěn)時(shí)的臨界載荷 Fk=2(N) 式中 E 為絲杠材料彈性模量，對(duì)鋼 E=104 為截面慣性矩，對(duì)絲杠圓截面 I= 4(； L 為絲杠最大工作長(zhǎng)度（ 考下圖與下表 圖 珠絲杠常用的支撐方式 滾珠絲杠的支撐方式系數(shù)表 方式 一端固定一端自由 一端固定一端簡(jiǎn)支 兩端固定 兩端簡(jiǎn)支 中第一個(gè)為一端軸向固定一端自由，常用于短絲杠和樹直安裝的絲杠。圖中第二個(gè)為一端固定一端簡(jiǎn)支 ，常常用于較長(zhǎng)的臥式絲杠。圖中第三個(gè)為兩端固定常用于長(zhǎng)絲杠或高轉(zhuǎn)速、高精度、高強(qiáng)度的地方。 臨界載荷 果 于許用穩(wěn)定性安全系數(shù) 則該滾珠絲杠不會(huì)失穩(wěn)。因此，滾珠的絲杠的壓竿穩(wěn)定條件為 n k=m 一般取 ,考慮到絲杠自重對(duì)水平滾珠絲杠的影響可取 4 由 Fk=2(N) 其中 = I= 4=304/60=42390 L=490 104 42390/240100 =以 m=00 所以滾珠絲杠副的壓桿穩(wěn)定性符合要求。 三、導(dǎo)軌的選型與計(jì)算 導(dǎo)軌的功用是是導(dǎo)向和承載。例如車床的溜板和床身導(dǎo)軌是屬于進(jìn)給導(dǎo)軌，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的動(dòng)導(dǎo)軌與支承導(dǎo)軌之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較低。滾動(dòng)導(dǎo)軌在兩導(dǎo)軌面間裝有球、滾子或滾針等滾動(dòng)元件，具有滾動(dòng)磨擦性質(zhì)，廣泛地用于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌。貼塑導(dǎo)軌也具有良 好的減摩擦、抗撕傷能力強(qiáng)低速不易出現(xiàn)爬行、但是，因?yàn)樗芰蟿偠鹊?，?huì)產(chǎn)生較大的彈性變形和接觸變形，局部壓強(qiáng)大是會(huì)影響運(yùn)動(dòng)的精度。綜合兩種導(dǎo)軌的優(yōu)缺點(diǎn)，在這里 1、滾動(dòng)導(dǎo)軌 1）；滾動(dòng)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)及配置 直線運(yùn)動(dòng)支撐中，有滾動(dòng)體不作循環(huán)運(yùn)動(dòng)的直線滾動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)體做循環(huán)運(yùn)動(dòng)的直線滾動(dòng)導(dǎo)軌，后者叫做直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副（塊）組件。 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副包括導(dǎo)軌條和滑塊兩部分。導(dǎo)軌通常為兩根，裝在支撐件上，每根導(dǎo)軌條上有兩個(gè)滑塊，固定在移動(dòng)件上。如移動(dòng)件 較長(zhǎng)，也可在一跟導(dǎo)軌條上裝 3 個(gè)或 3 個(gè)以上滑塊。如移動(dòng)件較寬，也可以用 3 根或 3 根以上的導(dǎo)軌條。如果移動(dòng)件的剛度較高，則少裝為好。在兩條導(dǎo)軌中，一條為基準(zhǔn)導(dǎo)軌上有基準(zhǔn)面 A，滑塊上有基準(zhǔn)面 B ；另一條為從動(dòng)導(dǎo)軌。 2）；滾動(dòng)導(dǎo)軌的予緊 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副分為整體型直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副和分離型直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副。整體型的直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副有制造廠用選配不同直線剛球的 辦法來(lái)決定間隙或予緊?？筛鶕?jù)要求的予緊訂貨，不需自己調(diào)整。分離型直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副，應(yīng)由用戶根據(jù)需要，按規(guī)定的間隙進(jìn)行調(diào)整或予緊。 3）；線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副 的計(jì)算與滾動(dòng)軸承相仿，以在一定的載荷下行走一定的距離， 90%的支撐不發(fā)生蝕點(diǎn)為依據(jù)。這個(gè)載荷稱為滾動(dòng)導(dǎo)軌的額定動(dòng)載荷 從產(chǎn)品樣本中查到。以上海組合夾具廠兩種型號(hào)（ 線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的主要參數(shù)，其中 額定動(dòng)載荷， 額定靜載荷（ 這個(gè)行走的距離稱為滾動(dòng)導(dǎo)軌的距離額定壽命，它可根據(jù)滾動(dòng)導(dǎo)軌的額定動(dòng)載荷 于下列公式進(jìn)行計(jì)算。 滾動(dòng)體為球時(shí) L=50( 滾動(dòng)體為滾子時(shí) L=100(0/3 式中： L 為滾動(dòng)導(dǎo)軌副的距 離額定壽命（ 額定動(dòng)載荷（ N） ,初選滾動(dòng)導(dǎo)軌型號(hào)后，可從樣本中查出； F 為每個(gè)滑塊上的工作載荷（ N）； 50工作溫度不超過 100 度時(shí)， ； 接觸系數(shù)，每根導(dǎo)軌條上裝有二個(gè)滑塊 三個(gè)滑塊時(shí) 四個(gè)滑塊時(shí)載荷 /速度系數(shù)，無(wú)沖擊振動(dòng)或 v 15m/ 沖擊振動(dòng)或 15m/ 由初步選定的結(jié)果查手冊(cè)知道 導(dǎo)軌的 6 4 ( =1/4 6000N=1500N 所以 L=50(104 1 500 =3761果把距離額定壽命 L 換算成為小時(shí)額定壽命 103/260=3761 103/2 3 60 =104h = 即為期望值 式中： S 為移動(dòng)件行程長(zhǎng)度（ m）； n 為移動(dòng)件每分鐘往 復(fù)次數(shù)（ 從產(chǎn)品樣本中選定的滾動(dòng)導(dǎo)軌副的型號(hào)，由查出的額定動(dòng)載荷 計(jì)算距離額定壽命 L 或小時(shí)額定壽命 L 或 于滾動(dòng)導(dǎo)軌的期望壽命定為 50子導(dǎo)軌的距離期望壽命為 100 但是如果滾動(dòng)導(dǎo)軌的工作速度較低，靜載荷較大，則選擇滾動(dòng)導(dǎo)軌時(shí)應(yīng)考慮相應(yīng)的額定靜載荷 小于工作載荷的 2 倍。額定靜載荷 可以從樣本中查出。 4）； 滾動(dòng)導(dǎo)軌的潤(rùn)滑與防護(hù) 滾動(dòng)導(dǎo)軌采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。常用的牌號(hào)為 基潤(rùn)滑脂。（ 2 號(hào)）。它的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)泄露，不需經(jīng)常加油；缺點(diǎn)是進(jìn) 塵屑后易磨損導(dǎo)軌。可采用專門的防護(hù)方式。 四儲(chǔ)絲筒旋轉(zhuǎn)組合件的選擇 儲(chǔ)絲筒組合件主要是由儲(chǔ)絲筒、聯(lián)軸器軸承座組成 1. 儲(chǔ)絲筒 。 儲(chǔ)絲筒是電極絲穩(wěn)定移動(dòng)和整齊排繞的關(guān)鍵部件之一，一般用 45 鋼制成。為減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，筒壁應(yīng)該盡量薄，按機(jī)床規(guī)格的不同，選用范圍為 進(jìn)一步降低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，也可選用鋁鎂合金材料制造。 儲(chǔ)絲筒壁厚度要均勻，工作表面要有較好的表面粗糙度，一般 m。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。 儲(chǔ)絲筒與主軸裝配后的徑向跳動(dòng)量不應(yīng)大于 般裝配后，以軸的兩端中心孔定位，重磨儲(chǔ)絲筒外圓和與軸承配合的軸徑。 2. 聯(lián)軸器 。 走絲機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)組合件的電動(dòng)機(jī)軸與儲(chǔ)絲筒中心軸，一般不采用整體的長(zhǎng)軸，而是利用聯(lián)軸器將二者聯(lián)在一起。由于儲(chǔ)絲筒運(yùn)行時(shí)頻繁的換向，聯(lián)軸器瞬間受到正反剪切力很大，因此多用彈性聯(lián)軸器和磨擦錐式聯(lián)軸器。 1）；彈 性聯(lián)軸器見圖 。 圖 性聯(lián)軸器 彈性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，慣性力矩小，轉(zhuǎn)向較平穩(wěn)，無(wú)金屬撞擊聲，可減小對(duì)儲(chǔ)絲筒 中心軸的沖擊。彈性材料采用橡膠、塑料或皮革。這種聯(lián)軸器的優(yōu)點(diǎn)是，容許電動(dòng)機(jī)軸與儲(chǔ)絲筒軸有不同心和不平行（大不平行為 1 度），缺點(diǎn)是由它聯(lián)結(jié)的兩根軸在傳遞扭矩時(shí)會(huì)有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。 彎矩 M 可用彎矩差法或多邊形法求得。對(duì)于載重 壓電陶瓷 ，可假定空 壓電陶瓷 簧上重量 布在縱梁全長(zhǎng)上，載重 布在 壓電陶瓷 箱中，空 壓電陶瓷 時(shí)簧上負(fù)荷 4 壓電陶瓷 可取 3/03 由上圖得： 22 2 （ 5 )(4 s )(4)( 212222 e )( 222221 （ 5 /2 1 （ 5 a=625b=800l =2800L=42252002 ， 4001 ，600 。 將已知量代入上式得： 0 543/ 0 02 = x = 3/ 0 02 M) 0 02222 )222 =部扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 相鄰兩橫梁如果都同縱梁翼緣連接 ,扭矩 T 作用于該段縱梁的中點(diǎn) ,則在開口斷面梁中扇性應(yīng)力可按下式計(jì)算： (5式中 扇性慣性矩； W 扇性坐標(biāo)； 對(duì)于槽形斷面 )6(2/)3( (5 由材料力學(xué)表 查得 h=80mm,b=43mm,d=t= 3680(2/)43380(4380 W 對(duì)于工字形斷面 4/ 架 扭轉(zhuǎn)時(shí)縱梁應(yīng)力 如橫梁同縱梁翼緣相連，則在節(jié)點(diǎn)附近，縱梁的扇性應(yīng)力 ： (5式中 E 彈性模量，對(duì)低碳鋼和 16Mn 切割機(jī)線架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 目錄 引言 （ 1） 一 總體方案設(shè)計(jì) （ 2） （一） 總體方案的擬定（ 2） （二） 主要技術(shù)參數(shù)的確定（ 2） 二 儲(chǔ)絲走絲部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （ 3） （一） 儲(chǔ)絲走絲部件運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) （ 3） 1對(duì)高速走絲機(jī)構(gòu)的要求（ 3） 2高速走絲機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)（ 4） （二） 儲(chǔ)絲走絲部件主要零件強(qiáng)度計(jì)算（ 10） 1齒輪傳動(dòng)比的確定（ 10） 2齒輪齒數(shù)的確定（ 10） 3傳動(dòng)件的估算（ 12） 4齒輪模數(shù)估算 （ 13） 5. 齒輪模數(shù)的驗(yàn)算（ 14） （三） 儲(chǔ)絲走絲部件主要零件強(qiáng)度驗(yàn)算（ 16） 1齒輪強(qiáng)度的驗(yàn)算（ 16） 2主軸的驗(yàn)算（ 19） （四） 主軸組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（ 21） 1軸承配置形式（ 21） 2主軸組件的調(diào)整和預(yù)緊 （ 22） 三 進(jìn)給傳動(dòng)設(shè)計(jì) （ 22） （一） 進(jìn)給傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)（ 22） 1 脈沖當(dāng)量和傳動(dòng)比的確定（ 22） （二）滾珠絲桿螺母副的型號(hào)選擇和滾珠絲桿的選型和校核（ 23） 1 滾珠絲桿螺母副的型號(hào)選擇（ 23） 2 滾珠絲桿的選型和校核（ 25） （三）步進(jìn)電機(jī)的選擇 （ 28） 1根據(jù)脈沖當(dāng)量和最大靜轉(zhuǎn)矩初選電機(jī)型號(hào) (28) 2啟動(dòng)矩頻特性校核 (30) （四）進(jìn)給機(jī)構(gòu)支承設(shè)計(jì)（ 31） 1 螺桿的支承形式（ 31） 2 螺桿的支承方式（ 31） (五 )線架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （ 31） 1 彎曲強(qiáng)度校核 （ 32） 2 剪切力計(jì)算 （ 32） 3 強(qiáng)度驗(yàn)算 （ 33） 四 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) （ 33） （一）高頻脈沖電源（ 34） （二）數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（ 34）(三 )控系統(tǒng)硬件的電路設(shè)計(jì) （ 35） 1 單片機(jī)設(shè)計(jì)（ 36） 2 系統(tǒng)擴(kuò)展（ 38） 3 I/O 口的擴(kuò)展（ 42） 4 顯示器的接口設(shè)計(jì)（ 48） 5 步進(jìn)電機(jī)控制電路設(shè)計(jì)（ 50） 6 光電隔離電路設(shè)計(jì)（ 57） 7 部分控制程序 （ 58） 8 其他接口電路設(shè)計(jì)（ 70） 參考文獻(xiàn) （） 謝辭 （） 前言 畢業(yè)設(shè)計(jì)可謂是大學(xué)四年對(duì)所學(xué)知識(shí)綜合的一次大的考驗(yàn)也是在走向工作崗位的一次練兵，更進(jìn)一步鍛煉了自己的動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)的合作能力，真正做到了理論聯(lián)系實(shí)際教與學(xué)的一次有理結(jié)合。 數(shù)控電火花線切割機(jī)的設(shè)計(jì)具體的說(shuō)來(lái)應(yīng)該包括走絲設(shè)計(jì)， X、 Y 坐標(biāo) 工作臺(tái)設(shè)計(jì)，脈沖電源的設(shè)計(jì)，控制部分的設(shè)計(jì)等。按照設(shè)計(jì)的任務(wù)書，首先要了解該機(jī)床調(diào)查研究電火花線切割機(jī)的加工特點(diǎn)，確定 切割機(jī)床的具體技術(shù)參數(shù)，從而在第一階段我們?cè)诤庖边M(jìn)行了實(shí)地的參觀測(cè)繪，初步確定參數(shù)，對(duì)照已有的院數(shù)控中心 線切割機(jī)更進(jìn)一步確定具體的設(shè)計(jì)參數(shù)，根據(jù)已有的參數(shù)再對(duì)機(jī)床總體方案及控制系統(tǒng)總體方案進(jìn)行確定。具體到設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)各個(gè)方案再進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的修改。接下來(lái)就是進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)與計(jì)算選型工作，就是將整體機(jī)床的設(shè)計(jì)又分為幾個(gè)部分各個(gè)去突破大體就是機(jī)械部分和電氣部分。再具體到各個(gè)組 件或零件。 雖說(shuō)設(shè)計(jì)是個(gè)人的行為，但由于自己的知識(shí)欠缺且設(shè)計(jì)的內(nèi)容跨越比較大包括電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)，很多地方肯定是難以具到，當(dāng)然有在顏竟成教授的悉心指導(dǎo)下，很多不懂的地方這正是我們要學(xué)的地方，同時(shí)在多方面有同學(xué)們的提示才得將設(shè)計(jì)順利進(jìn)行。這畢竟是一個(gè)學(xué)習(xí)階段的畢業(yè)設(shè)計(jì)很多方面都是在邊學(xué)邊用中進(jìn)行的，或者說(shuō)很多方面的設(shè)計(jì)還是停留在模仿的階段比如電氣部分，控制部分都不是很成熟的設(shè)計(jì)。 第一章 總體方案設(shè)計(jì) 一、線切割機(jī)床的現(xiàn)狀簡(jiǎn)介 我國(guó)數(shù)控線切割機(jī)床的擁有量占世界首位，技術(shù)水平與世界先進(jìn)水平差距也逐漸縮小。尤其近年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用和線電極電火花加工技術(shù)的結(jié)合。實(shí)現(xiàn)了各種復(fù)雜形狀的模具和零件加工的 自動(dòng)化，其控制精度可達(dá) 1 m，實(shí)際加工精度可達(dá) 面粗糙度可達(dá) m。數(shù)控線切割機(jī)床是精密金加工線切割加工技術(shù)是線電極電火花加工技術(shù)，是電火花加工技術(shù)中的一種類型，簡(jiǎn)稱線切割加工。圖 是線切割機(jī)床加工的工作原理示意圖 脈沖電源圖紙 程序鍵盤數(shù)控裝置介質(zhì)液泵步進(jìn)電機(jī)儲(chǔ)絲筒圖 線切割機(jī)工作原理示意圖 線切割機(jī)床采用鉬絲作為電極絲。被切割的工件為工件電極，電極絲為工具電極。脈沖電源發(fā)出連續(xù)的高頻脈沖電壓，加到工件電極和工具電極上（電極絲）。在電極絲與工件之間加有足夠的、具有一定絕緣性能的工作液。當(dāng)電極絲與工件間的距離小到一定的程度時(shí)，工作液介質(zhì)被擊穿，電極絲與工件之間形成瞬時(shí)火花放電，產(chǎn)生瞬時(shí)間高溫，生成大量的熱，使工件表面的金屬局部熔化，甚至汽化；再加上工作液體介質(zhì)的沖洗作用，是得金屬被蝕除下來(lái)。這就是線切割機(jī)床的加工原理。工件在機(jī)床坐標(biāo)工作臺(tái)上，按數(shù)控裝置或微機(jī)程 序控制下的預(yù)定軌跡進(jìn)行加工最后得到所需要的形狀的工件。 1）； 線切割加工可以用于一般切削方法難以加工或者無(wú)法加工的形狀復(fù)雜的工件加工，如沖模、凸輪、樣板、外形復(fù)雜的精密零件及狹窄的縫隙。尺寸精度可以達(dá)到 面粗糙度值 達(dá)到 m。 2）； 先切割加工可以用于對(duì)一般切削方法難以加工或者無(wú)法加工的金屬材料和半導(dǎo)體材料的工件進(jìn)行加工，如淬火鋼、硬質(zhì)合金鋼、高硬度金屬等，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)非金屬導(dǎo)電材料的加工。 3）； 線切割加工直接利用線電極電火花進(jìn)行加工 ，可以方便的調(diào)整加參數(shù)，如調(diào)節(jié)脈沖寬度、脈沖間隔、加工電流等，提高線切割加工精度，也可通過調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)加工過程的自動(dòng)化控制。 4）； 線切割加工的效率低，成本較高，不適合于加工形狀簡(jiǎn)單的批量零件。 二、 線切割機(jī)床的總體方案的擬定 線切割機(jī)床具體加工過程為：加工者根據(jù)圖紙中的工件尺寸，編制成一定的程序，并且通過鍵盤或光電機(jī)等輸入設(shè)備將程序輸入到控制器中去。在控制系統(tǒng)接受到輸入的程序后，將其存入存儲(chǔ)器中。點(diǎn)火花先切割機(jī)在收到命令后，就開始運(yùn)行程序，通過微機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算。每運(yùn)算一次，發(fā)出一個(gè)進(jìn)給脈沖，然后經(jīng)過 功放驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，使機(jī)床工作臺(tái)按預(yù)定的軌跡進(jìn)行加工。運(yùn)絲系統(tǒng)由運(yùn)絲電機(jī)傳動(dòng)給儲(chǔ)絲筒，通過行程開關(guān)使儲(chǔ)絲筒作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而使得鉬絲運(yùn)動(dòng)。鉬絲經(jīng)過機(jī)架上的導(dǎo)輪與工件相接近，小到一定的距離。乳化液泵即工作液將線切割機(jī)專用乳化液通過噴嘴噴入工作切口上，高頻脈沖電源產(chǎn)生的連續(xù)高頻脈沖被分別加到鉬絲與工件之間的間隙進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)信號(hào)的大小送入變頻電路，再由變頻電路產(chǎn)生的頻率大小來(lái)控制微機(jī)的進(jìn)給速度。當(dāng)間隔增大時(shí)就加快進(jìn)給速度，當(dāng)間隙減小時(shí)，就減慢進(jìn)給速度，以保持均衡的放電間隙，從而也維持了一定的加工電流。 1）； 電火花 線切割機(jī)床屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，在保證一定的加工精度的前提下，應(yīng)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低成本。因此，進(jìn)給伺服系統(tǒng)應(yīng)采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)。 2）； 為了保證進(jìn)給伺服系精度和平穩(wěn)性，選用摩擦小、傳動(dòng)效率高的滾珠絲桿螺母副，并應(yīng)有預(yù)緊機(jī)構(gòu)，以提高傳動(dòng)剛度和消除間隙。齒輪副也應(yīng)有消除齒側(cè)間隙的機(jī)構(gòu)統(tǒng)的傳動(dòng)。 3）； 根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，微機(jī)控制系統(tǒng)中除了 包括擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器， I/括能輸入加工程序和控制命令的鍵盤，能顯示加工數(shù)據(jù)和機(jī)床狀態(tài)信息的顯示器；包括光隔離電路和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。此外 ，系統(tǒng)中還應(yīng)該包括脈沖發(fā)生電路和其它輔助電路 4）； 電火花線切割機(jī)床具有定位、縱向和橫向的直線插補(bǔ)功能；還能要求暫停，進(jìn)行循環(huán)加工等。因此，數(shù)控系統(tǒng)選取連續(xù)控制系統(tǒng)。 5）； 縱向和橫向進(jìn)給是兩套獨(dú)立的傳動(dòng)鏈，它們由步進(jìn)電機(jī)、齒輪副、絲桿螺母副組成，傳動(dòng)比應(yīng)滿足機(jī)床所要求的。 6）； 采用滾動(dòng)道軌可以減少道軌見的摩擦阻力，便于工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)精確和微量移動(dòng)，且潤(rùn)滑方法簡(jiǎn)單。 7）； 根據(jù)電火花線切割機(jī)床最大的加工尺寸，加工精度，控制速度和經(jīng)濟(jì)性要求，一般采用 8 位微機(jī)。在 8 位微機(jī)中， 列單片機(jī)具有集成度高 ，可靠性好，功能強(qiáng)，速度快，抗干擾能力強(qiáng)，具有很高的性能價(jià)格比。因此，可以選擇 在上述的基礎(chǔ)上，有條件的還可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)鉬絲的角度調(diào)節(jié)，使加工過程更加細(xì)致。 三、具體各部件的組成介紹 線切割機(jī)床主要由機(jī)械系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和微機(jī)控制系統(tǒng)組成。其主體結(jié)構(gòu)由床身、坐標(biāo)工作臺(tái)、線架、運(yùn)絲裝置、工作液箱、機(jī)床電器、夾具、保護(hù)罩及機(jī)床附件等部分組成。 1）；機(jī)械系統(tǒng) 機(jī)械系統(tǒng)主要由床身。坐標(biāo)工作臺(tái)、線架及運(yùn)絲裝置等組成。 機(jī)床床身是箱形結(jié)構(gòu)的鑄件，是安裝坐標(biāo)工作臺(tái)、線架 及運(yùn)絲裝置的基礎(chǔ)，要有較好的剛性，以保證機(jī)床的加工精度。床身既能起支撐和連接坐標(biāo)工作臺(tái)、運(yùn)絲機(jī)構(gòu)和線架等部件的作用，又起安裝機(jī)床電器、存放工作液的作用。 坐標(biāo)工作臺(tái)主要由工作臺(tái)上拖板、中拖板、下拖板、絲趕和齒輪變速箱等部件組成。拖板的縱向和橫向運(yùn)動(dòng)是采用“一 V 一平”滾動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)。如下圖所示 圖 切割機(jī)坐標(biāo)工作臺(tái) 圖 是線切割機(jī)坐標(biāo)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)。坐標(biāo)工作臺(tái)用于安裝并且?guī)?dòng)工件在工作臺(tái)平 面內(nèi)作 x、 y 兩個(gè)方向的移動(dòng)。坐標(biāo)工作臺(tái)分為上下兩層，分別與 x、y 軸絲杠相連。由兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)通過兩對(duì)消隙齒輪及絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)每接收到微機(jī)發(fā)出的一個(gè)脈沖信號(hào)，其輸出軸就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)步距角。通過消隙齒輪變速帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，使工作臺(tái)在相對(duì)應(yīng)的方向上移動(dòng) 標(biāo)工作臺(tái)的有效行程就是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的移動(dòng)距離。絲杠前端采用兩只角接觸軸承來(lái)消除間隙，可調(diào)整予緊力，使間隙接近零，具有轉(zhuǎn)動(dòng)靈活、精度高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)而被采用。由于控制系統(tǒng)采用開環(huán)控制，機(jī)床加工精度主要由坐標(biāo)工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)精 度來(lái)確定。 線架安裝在儲(chǔ)絲筒與工作臺(tái)之間。為了滿足不同厚度工件的要求，機(jī)床采用可變跨距結(jié)構(gòu)的線架，以確保上下導(dǎo)輪與工件的最佳距離，減小電極絲的抖動(dòng)，提高加工精度。線架采用鑄件結(jié)構(gòu)，提高線架的剛性對(duì)加工精度有很大的影響。線架的下懸臂固定在立柱上，上懸臂可沿立柱導(dǎo)軌做上下升降。導(dǎo)輪置于線架懸臂的前端采用密封結(jié)構(gòu)組成裝在懸臂上。下圖為先切割機(jī)床的線架部件結(jié)構(gòu)。 圖 架部件結(jié)構(gòu) 運(yùn)絲裝置 由儲(chǔ)絲筒、儲(chǔ)絲筒拖板及傳動(dòng)系統(tǒng)組成。儲(chǔ)絲筒由薄壁管制成，具有重量輕、慣性小、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。儲(chǔ)絲筒主軸通過。聯(lián)軸器中裝有耐油橡膠墊片，對(duì)電機(jī)換向瞬間產(chǎn)生的沖擊起到機(jī)械緩沖作用，以減少振動(dòng)，從而延長(zhǎng)傳動(dòng)軸的使用壽命。如下頁(yè)圖所示，它是線切割機(jī)床運(yùn)部件結(jié)構(gòu)，儲(chǔ)絲筒主軸裝有兩對(duì)變速齒輪，帶動(dòng)傳動(dòng)絲桿，使儲(chǔ)絲筒與拖板作往復(fù)運(yùn)動(dòng)使鉬絲有規(guī)律的等距離排列在儲(chǔ)絲筒上。拖板儲(chǔ)絲筒的頻繁換向是采用行程開關(guān)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它具有控制簡(jiǎn)單，動(dòng)作靈敏、換向噪聲小、震動(dòng)輕、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。左右撞塊間的距離可以調(diào)節(jié)，一般根據(jù)鉬絲的長(zhǎng)短來(lái) 確定。鉬絲兩端留有一定的余量，當(dāng)行程開關(guān)失靈時(shí)，可切斷電機(jī)電源，確保機(jī)床的安全。 圖 絲部件結(jié)構(gòu) 2）；傳動(dòng)系統(tǒng) 傳動(dòng)系統(tǒng)由工作臺(tái)、運(yùn)絲裝置和線架所組成。傳動(dòng)系統(tǒng)包括工作臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)、運(yùn)絲裝置傳動(dòng)系統(tǒng)和電極絲運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)。工作臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)主要是 x 軸和 y 軸方向傳動(dòng)，下頁(yè)圖是工作臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)圖。 圖 作臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖 X 軸向傳動(dòng)路線如下?？刂葡到y(tǒng)發(fā)出進(jìn)給脈沖， x 軸步進(jìn)電機(jī)接收到這個(gè)進(jìn)給脈沖信號(hào)，其輸出軸就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)步距角，通過一對(duì)齒輪變速帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)。兩齒輪嚙合變速后帶動(dòng)絲杠，通過螺母帶動(dòng)拖板，使工件實(shí)現(xiàn) x 軸向移動(dòng)。 Y 軸向傳動(dòng)路線與 x 軸類似。 運(yùn)絲裝置的傳動(dòng)系統(tǒng)主要是機(jī)床行程開關(guān)。運(yùn)絲裝置機(jī)構(gòu)帶動(dòng)電極絲以一定的線速度運(yùn)動(dòng)，并將電極絲整齊的盤繞在儲(chǔ)絲筒上。行程開關(guān)控制儲(chǔ)絲筒的正反轉(zhuǎn) 向 。 下 圖 是 線 切 割 機(jī) 床 運(yùn) 絲 裝 置 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 圖圖 絲裝置傳動(dòng)系統(tǒng) 運(yùn)絲裝置的傳動(dòng)路線是：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過聯(lián)軸器帶動(dòng)儲(chǔ)絲筒按一定的速度運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。同軸上一對(duì)齒輪嚙合傳動(dòng)再傳給另外一對(duì)齒輪。經(jīng)兩對(duì)齒輪的變速傳動(dòng)，帶動(dòng)絲杠、螺母后驅(qū)動(dòng)拖板移動(dòng)，并使電極絲整齊地盤繞在儲(chǔ)絲筒上。 電極絲運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)主要是由儲(chǔ)絲筒旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)電極絲做正反向交替運(yùn)動(dòng)。排絲導(dǎo)輪保持電極絲整齊排列在儲(chǔ)絲筒上，經(jīng)過線架作來(lái)回高速移動(dòng)（線速度為8m/s），進(jìn)行切割加工。電極絲傳動(dòng)路線是由儲(chǔ)絲筒經(jīng)過排絲輪，再經(jīng)過導(dǎo)電輪，由上導(dǎo)輪切割工件，在經(jīng)下導(dǎo)輪 后，回儲(chǔ)絲筒進(jìn)行往復(fù)盤繞。 3）；機(jī)床潤(rùn)滑及工作液系統(tǒng) 線切割機(jī)床有機(jī)床潤(rùn)滑系統(tǒng)和工作液系統(tǒng)。 機(jī)床潤(rùn)滑系統(tǒng)對(duì)線切割機(jī)床各個(gè)運(yùn)動(dòng)副進(jìn)行潤(rùn)滑，以保證機(jī)床各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件靈活可靠。手搖工作臺(tái)做縱橫向移動(dòng)應(yīng)輕松靈活，撥動(dòng)儲(chǔ)絲筒、導(dǎo)輪均應(yīng)旋轉(zhuǎn)自如，輕便靈活。工作臺(tái)各部位的運(yùn)動(dòng)副潤(rùn)滑，重點(diǎn)是絲杠、螺母和齒輪箱及拖板滑道等。一般要求加油時(shí)間為每周一次。運(yùn)絲部件各部位的運(yùn)動(dòng)副潤(rùn)滑，重點(diǎn)是齒輪、絲杠、螺母和拖板導(dǎo)軌等。一般要求加油時(shí)間為每周一次。 工作液系統(tǒng)由工作液、工作液箱、工作液泵和循環(huán)導(dǎo)管組成。工作液起截緣、排屑、冷卻等 作用。工作液一般采用（ 710） %的植物皂化或 酸鉀乳化液水溶液。工作方式由工作液泵供給工作液循環(huán)噴注的壓力進(jìn)行工作。每次脈沖放電后，工件與電極絲之間必須迅速恢復(fù)截緣狀態(tài)，這是靠工作液的絕緣作用實(shí)現(xiàn)的。工作液噴注在切口中，使得脈沖放電不能轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定持續(xù)的電弧放電，否則會(huì)影響加工質(zhì)量和精度。在加工過程中，工作液的噴煮壓力會(huì)將加工過程中產(chǎn)生的金屬小顆粒迅速?gòu)碾姌O之間沖走，保證正常加工。工作液還可以起冷卻作用，冷卻受熱的電極和工件，防止工件變形。 第二章 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一同步帶傳動(dòng) 的設(shè)計(jì)計(jì)算 同步帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算的主要內(nèi)容是根據(jù)傳遞的名義功率、轉(zhuǎn)速、速度筆及工況來(lái)正確選擇同步帶的型號(hào)、帶長(zhǎng)、帶寬及帶輪的齒數(shù)和直徑。計(jì)算步驟如下。 1. 計(jì)算設(shè)計(jì)功率 k+k1+k2)pm(式中： 同步帶傳遞的名義功率（ 電機(jī)的選擇名義功率為 知設(shè)計(jì)參數(shù)； 載荷修正系數(shù)參考機(jī)電綜合設(shè)計(jì)表 2輕負(fù)荷傳遞功率且工作時(shí)間為普通使用每日 8以 使用張緊輪修正系數(shù)見表 1，由表可取 增速傳動(dòng)修正系數(shù)見表 2，此處為減速傳動(dòng)所以 。 表 用張緊輪修正系數(shù) 表 速傳動(dòng)修正系數(shù) 緊輪的位置 系數(shù) 增速比 系數(shù) 松邊內(nèi)側(cè) 0 0 松邊外側(cè) 邊內(nèi)側(cè) 緊邊外側(cè) 9 以 k0+k1+ ） 選擇帶的型號(hào) 由設(shè)計(jì)功率 小帶輪轉(zhuǎn)速 下圖 選出同步帶的型號(hào)并由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查到對(duì)應(yīng)的節(jié)距 電極絲額定移動(dòng)速度為 11m/s。 儲(chǔ)絲筒的直徑由前面確定為 D=146mm n D=11m/s n=11/s=24r/s=1440r/ 同步帶選型圖 易知對(duì)應(yīng)點(diǎn)選擇小帶輪為 L 型同步帶輪對(duì)應(yīng)的節(jié)距 基準(zhǔn)寬度為 周節(jié)制梯形同步帶輪又稱標(biāo)準(zhǔn)同步帶輪梯形同步帶輪的齒廓形狀可以采用漸開線齒型前者用漸開線輪刀具范成法加工而成其齒形取決于刀具。此處采用的漸開線齒形。 M X 同步帶選型圖 z 與直徑 d 由前面所選絲杠 D=24 3儲(chǔ)絲筒運(yùn)絲原理即轉(zhuǎn)筒每轉(zhuǎn)一圈 儲(chǔ)絲筒整體向左或向右移動(dòng)一個(gè)電極絲的直徑。 由電極絲的直徑 D 絲 =按照相關(guān)規(guī)定儲(chǔ)絲筒整體移動(dòng)的距離應(yīng)該在一個(gè)電極絲直徑范圍內(nèi)且誤差不應(yīng)該超過 不會(huì)出現(xiàn)斷絲的現(xiàn)象。 即可取 S 距 =為誤差范圍以內(nèi)） 由 S 距 =i p 絲 =以 I= I=12 16=192 齒 由 92 查手冊(cè) 知無(wú)可選用的帶輪且選用的話直徑將超過400不易裝配從而應(yīng)選擇另一方按。 為了將同步帶輪的直徑減小可采用二級(jí)傳動(dòng)由傳動(dòng)比的計(jì)算： 表 帶輪最少許用齒數(shù) 小帶輪轉(zhuǎn)速 帶型號(hào) r/ L H X 帶輪最少許用齒數(shù) 900 0 12 14 22 900- 1200 12 12 10 12 16 24 1200- 1800 14 14 12 14 18 26 1800- 3600 16 16 12 16 20 30 3600- 4800 18 18 15 18 22 采用 6 8 8 2 即 2 4=所查小帶輪與基準(zhǔn)寬度： 小帶輪直 徑 =16/二帶輪直經(jīng) =48/三帶輪直經(jīng) =18/四帶輪直徑 =72/p 根據(jù)以知中心距 A（ 要求或初選中心距 A，計(jì)算帶長(zhǎng) 知中心距 822=193+（ d1+（ （ =2 182 +（ + (180 =中 1=2182=30 2+（ d3+（ （ =2 193 +（ + (180 =中 2=22 193 = 按手冊(cè)查選擇最接近計(jì)算帶長(zhǎng) 值的標(biāo)準(zhǔn)帶長(zhǎng)（節(jié)線長(zhǎng)）及相應(yīng)長(zhǎng)度代號(hào)，并查出該帶的齒數(shù) 按 了使皮帶有一定的張緊力度故可選擇長(zhǎng)度代號(hào)為 270 的L 型同步帶 其齒數(shù)為 72 齒節(jié)線長(zhǎng) 限偏差 的確定 根據(jù)所選的標(biāo)準(zhǔn)帶長(zhǎng)求出實(shí)際中心距 A。 A M+ /)(8/1 2122 b/8(2b/8(2(2 160 16 72)=2=(2 160 48 18)=以 1/82 16)/ 545 1/88 18)/ z1/值很大時(shí)，還有一個(gè)精確中心距計(jì)算公式。但是，通常同步帶傳動(dòng)中心距是可以調(diào)整的，以邊獲得同步帶傳動(dòng)必須 有的適當(dāng)?shù)膹埦o力。 寬的選擇準(zhǔn)則是限制作用在同步帶寬上的拉力，以保證同步帶的強(qiáng)度和使用壽命，工作是不發(fā)生失效。 1）； 根據(jù)帶型、小帶輪齒數(shù) 轉(zhuǎn)速由手冊(cè)查的對(duì)應(yīng)的同步帶的基準(zhǔn)寬度 基準(zhǔn)額定功率 p。（ 查得帶型為 小帶輪齒數(shù)為 16齒 且轉(zhuǎn)速為 1440r/另一小帶輪齒數(shù)為 18 齒 轉(zhuǎn)速為 320r/ 對(duì)應(yīng)同步帶的基準(zhǔn)寬度 p。 = 2）； 計(jì)算同步帶傳動(dòng)的嚙合齒數(shù) 1/2 2 2 A) ( =6/2 16/2 2 545 (72 16) =7 6 3/2 2 2 A) ( =8/2 16/2 545 (48 18) =8 6 3)； 計(jì)算嚙合齒數(shù)系數(shù) 當(dāng) 6 時(shí)， ；當(dāng) 6 時(shí) 6 故 4） ； 確定帶寬系數(shù) w=（ bs/ 當(dāng)帶寬 未確定，可由該式建立帶寬 基準(zhǔn)帶寬 關(guān)系 5）； 確定額定功率 p p ( )； 選擇帶寬 據(jù)設(shè)計(jì)要求，同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)功率應(yīng)小與所選型的額定功率 P，即 P。根據(jù)此條件，導(dǎo)出帶寬 計(jì)算公式。同步帶帶寬值 1/= 1/ 根據(jù)表 4，選擇標(biāo)準(zhǔn)帶寬 代號(hào)，并且要考慮到標(biāo)準(zhǔn)帶寬 應(yīng)大于計(jì)算帶寬值。 表 L H 型標(biāo)準(zhǔn)帶寬 bs/L L H 代號(hào) 帶寬 代號(hào) 帶寬 代號(hào) 帶寬 代號(hào) 帶寬 代號(hào) 帶寬 025 050 1 075 200 200 50. 031 075 100 300 300 37 100 150 400 400 此處選擇 L 型標(biāo)準(zhǔn)帶寬 代號(hào)為 075 帶寬為 同步帶一對(duì)。 二滾珠絲杠螺母副的選型和校核 滾珠絲杠螺母副有專門工廠制造，當(dāng)類 別、型號(hào)選定和校核后，可以外購(gòu)。滾珠絲杠副的類別主要從三個(gè)方面考慮：循環(huán)方式、循環(huán)列數(shù)與圈數(shù)、預(yù)緊方式。 鋼珠在絲杠與螺母之間的滾動(dòng)是一個(gè)循環(huán)閉路。根據(jù)回珠方式，可分為兩類：內(nèi)循環(huán)，回珠器處在螺母之內(nèi)。外循環(huán)，插管式回珠器位于螺母之外。 鋼珠每一個(gè)循環(huán)閉路內(nèi)所含導(dǎo)程數(shù)稱為圈數(shù)。內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副的每個(gè)螺母有 2 列， 3 列， 4 列， 5 列等幾種，每列只有一圈。外循環(huán)每列有 ， 等幾種，剩下的半圈作回珠。外循環(huán)滾珠絲杠的每個(gè)螺母有 1 列 列 ， 2 列 ， 2 列 等種類較多。 為 了消除間隙和提高滾珠絲杠副的剛度，可以預(yù)加載荷，使它在過盈的條件下工作，稱為預(yù)緊。常用的滾珠絲杠副預(yù)緊方法有：雙螺母墊片式預(yù)緊、雙螺母螺紋式預(yù)緊、雙螺母齒差式預(yù)緊等。預(yù)緊后的剛度可提高到為無(wú)預(yù)緊時(shí)的 2倍。但是，預(yù)加載荷過大，將使壽命下降和摩擦力矩加大。通常，滾珠絲杠在出廠時(shí)，就已經(jīng)由制造廠調(diào)好預(yù)加載荷，并且預(yù)加載荷往往與絲杠副的額定動(dòng)載荷有一定的比例關(guān)系。預(yù)緊方式見下頁(yè)表。 1）； 滾珠絲杠副的參數(shù) 稱直徑 稱直徑即滾珠絲杠的名義直徑， 大，承載能力越大。數(shù)控機(jī)床常用的 進(jìn)給絲杠的公稱直徑 30 80 本導(dǎo)程 杠相對(duì)于螺母旋轉(zhuǎn) 2 ，螺母的軸向位移。與進(jìn)給系統(tǒng)脈沖當(dāng)量的要求有關(guān)。 精度等級(jí)。滾珠絲杠副按其使用范圍及要求可分為 7 個(gè)精度等級(jí)。 表 珠絲杠副的預(yù)緊方式 類別 調(diào)整方法 特點(diǎn) 調(diào)整墊片厚度，使螺母 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝卸方便，剛度 產(chǎn)生軸向位移 高；但調(diào)整不便，滾道有 磨 墊片式 損時(shí)，不能隨時(shí)消除間隙和 和預(yù)緊。適用于高剛度重載 荷。 螺紋式 調(diào)整端部的圓螺母使螺母 結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，調(diào)整 產(chǎn)生軸向位移 方便但準(zhǔn)確性差，且易松動(dòng) 用于剛度要求不高或需隨 時(shí)調(diào)節(jié)預(yù)緊力的傳動(dòng) 齒差式 兩螺母在凸緣上有外齒分別 能夠精確的調(diào)整預(yù)緊力， 緊固在螺母座兩端的內(nèi)齒圈 但結(jié)構(gòu)尺寸較大，裝配 嚙合。 調(diào)整較復(fù)雜，宜用于高精 度的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 滾珠絲杠上的工作載荷 N）是指滾珠絲杠副在驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)時(shí)滾珠絲杠所乘受的軸向力，也叫做進(jìn)給牽引力。它包括滾珠絲杠的走刀抗力及與移動(dòng)體重力和作用在導(dǎo)軌上的其他切削力相關(guān)的摩擦力。 以下經(jīng)驗(yàn)公式。 矩形導(dǎo)軌 c+G） 燕尾導(dǎo)軌 ） 三角形或綜合導(dǎo)軌 ） 式中： v,別為工作臺(tái)進(jìn)給方向載荷、垂直載荷和橫向載荷（ N）； G 為移動(dòng)部件的重力； K 和 別為考慮顛覆力矩的影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)和導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)隨導(dǎo)軌型式不同而不同。 對(duì)于矩形導(dǎo)軌 K=1.1,尾導(dǎo)軌 K=角形或綜合導(dǎo)軌 K=滾動(dòng)導(dǎo) 線切割機(jī)床坐標(biāo)工作臺(tái) 可初選擇 K= 00 10=2000N G= 臺(tái)重 (200+200) 10=4000N 所以 0+000+4000)=6000=900N c 的計(jì)算及主要尺寸初選 滾珠絲杠應(yīng)根據(jù)額定動(dòng)載荷 擇用，最大動(dòng)載荷計(jì)算原理與滾動(dòng)軸承相同。 滾珠絲杠最大動(dòng)載荷 C 可用下式計(jì)算 C= 3L 中： L 為工作壽命，單位為 1000000r,L=60000000; 由 t 150000h 即額定使用壽命（ h）， n 1000v/L。； v 為最大切削力條件下的進(jìn)給速度（ m 可取最高速度的 1/21/3； L。為絲杠的基本導(dǎo)程（ 計(jì)算時(shí)，可根據(jù)快進(jìn)速度 絲杠最大轉(zhuǎn)速 選一個(gè)數(shù)值（ L。1000,待剛度驗(yàn)算后再確定； t 為額定使用壽命（ h），可取 t 15000h；運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，無(wú)沖擊取 般情況取 沖擊振動(dòng)取 m 為滾珠絲杠工作載荷（ N）。 由 n=1000v/L。 =1000 =20 其中 v 進(jìn)給速度由機(jī)床給定參數(shù) L。為絲杠導(dǎo)程取 L。 =5=60000000 =60 20 15000/1000000=18000000r C=3L 318 900 =2830N 其中 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)取 00N 為工作載荷 初選滾珠絲杠副的尺寸規(guī)格，相應(yīng)的額定動(dòng)載荷 得小于最大動(dòng)載荷 C：。 初選絲杠副尺寸規(guī)格 =2 51 為絲杠的螺旋升角 6100N 滾珠絲杠額定動(dòng)載荷 2750N 滾珠絲杠額定靜載荷 由 6100C 且 m=161002830= 所以符合標(biāo)準(zhǔn) 當(dāng)滾珠絲杠副在靜態(tài)或低速運(yùn)轉(zhuǎn)（ n 10r/工作并受載荷，那么還要考慮其另一種失效形式 滾珠接觸面上的朔性變形。即考慮滾珠絲杠的額定靜載荷否充分的超過了滾珠絲杠的工作載荷 般使 m=23。滾珠絲杠的 由手冊(cè)查之為上 面的取值。 率的計(jì)算 滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率 = + ) 式中：為絲杠的螺旋生角，可根據(jù)初選型號(hào)查出為以上值； 為摩擦角，滾珠絲杠副的滾動(dòng)摩擦系數(shù) f=其摩擦角傳動(dòng)效率較高約等于 10。 滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率較高一般為 間。 由給定值 = + ) =51 / 。 51 、 +10、 ) =以其傳動(dòng)效率符合給定的標(biāo)準(zhǔn)值。 滾珠絲杠的軸向變形將引起絲杠導(dǎo)程發(fā)生變化，從而影響其定位精度和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。滾珠絲杠副的軸向變形包括絲杠的拉壓變形、絲杠與螺母之間滾道的接觸變形、絲杠的扭轉(zhuǎn)變形引起的縱向變形以及螺母座的變形和滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形。滾珠絲杠的扭轉(zhuǎn)變形較小，對(duì)縱向的影響更小，可忽略不記。絲杠軸承的軸向接觸變形計(jì)算方法可參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)?？晒L珠絲杠支撐使用的滾動(dòng)軸承種類很多一般有接觸叫為 60 度的推力角接觸球軸承，可以背靠背或面對(duì)面的組配，此處采用 角接觸球軸承以反向安裝。 因此，其實(shí)只要滾珠絲杠的支撐的剛度設(shè)計(jì)的好，軸承的軸向接觸變形在此可以不予考慮。 1 ）；滾珠絲杠的拉壓變形量 1 滾珠絲杠應(yīng)計(jì)算滿載時(shí)拉壓變形量 1= A(式中： 1 為在工作載荷 用下絲杠總長(zhǎng)度上拉伸或壓縮的變形量（ 絲杠的工作載荷 (N);L 為滾珠絲杠在支撐間的受力長(zhǎng)度 ( 剛 E=206000 為滾珠絲杠按內(nèi)徑確定的截面積（ “ +”號(hào)用與拉伸，“ ”好用與壓縮。也可以從工廠的滾珠絲杠樣本的圖表中查出單位 長(zhǎng)度軸向拉伸壓縮變形量，然后求出支撐間受力長(zhǎng)度的變形量。 1= A(= 900 拉伸與壓縮在不同的受力情況下都可出現(xiàn) 其中 L=578選形確定 E=206000= 16 16=）；滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量。 該變形量與滾珠列、圈數(shù)有關(guān)，即與滾珠總數(shù)量有關(guān)，與滾珠絲杠的長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。可從工廠的產(chǎn)品樣本中查出，或用下式計(jì)算 無(wú)予緊力時(shí) 1= 2)1/Z（ 有予緊力時(shí) 2=3 （ 式中： 滾珠直徑（ Z滾珠總數(shù)量 Z =數(shù) x 列數(shù)； Z 為一圈的滾珠數(shù)， Z= w(外循環(huán) )， Z=（ w） 循環(huán)） 滾 珠 絲 杠 的 公 稱 直 徑 （ ； 予緊力（ ;滾珠絲杠工作載荷（ 當(dāng)滾珠絲杠有予緊力時(shí)，且予緊力為軸向工作載荷的 1/3 時(shí)， 2 值可減少到一半左右。 此坐標(biāo) 工作臺(tái)采用無(wú)予緊力無(wú)予緊力時(shí) 1= 2 )1/（ = 20 /1 8 6 )1 /3 5 (9 0 （ = = Z圓數(shù)列數(shù) =31 3 2=186 Z= w=32/1 3）；滾珠絲杠副剛度的驗(yàn)算 絲杠的總變形量 = 1+ 2 應(yīng)小于允許的變形量。一般值不應(yīng)大于機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)規(guī)定的定位精度值的一半?；蛘撸?有絲杠精度等級(jí)查出規(guī)定長(zhǎng)度上允許的螺距誤差，則相應(yīng)長(zhǎng)度上的變形兩應(yīng)比它小。否則，應(yīng)考慮選用較大公稱直徑的滾珠絲杠副。 滾珠絲杠通常屬于受軸向力的細(xì)長(zhǎng)桿，若軸向工作負(fù)載過大，將使絲杠失去穩(wěn)定而產(chǎn)生縱向屈曲，即失穩(wěn)。失穩(wěn)時(shí)的臨界載荷 Fk=2(N) 式中 E 為絲杠材料彈性模量，對(duì)鋼 E=104 為截面慣性矩，對(duì)絲杠圓截面 I= 4(； L 為絲杠最大工作長(zhǎng)度（ 考下圖與下表 圖 珠絲杠常用的支撐方式 滾珠絲杠的支撐方式系數(shù)表 方式 一端固定一端自由 一端固定一端簡(jiǎn)支 兩端固定 兩端簡(jiǎn)支 中第一個(gè)為一端軸向固定一端自由，常用于短絲杠和樹直安裝的絲杠。圖中第二個(gè)為一端固定一端簡(jiǎn)支 ，常常用于較長(zhǎng)的臥式絲杠。圖中第三個(gè)為兩端固定常用于長(zhǎng)絲杠或高轉(zhuǎn)速、高精度、高強(qiáng)度的地方。 臨界載荷 果 于許用穩(wěn)定性安全系數(shù) 則該滾珠絲杠不會(huì)失穩(wěn)。因此，滾珠的絲杠的壓竿穩(wěn)定條件為 n k=m 一般取 ,考慮到絲杠自重對(duì)水平滾珠絲杠的影響可取 4 由 Fk=2(N) 其中 = I= 4=304/60=42390 L=490 104 42390/240100 =以 m=00 所以滾珠絲杠副的壓桿穩(wěn)定性符合要求。 三、導(dǎo)軌的選型與計(jì)算 導(dǎo)軌的功用是是導(dǎo)向和承載。例如車床的溜板和床身導(dǎo)軌是屬于進(jìn)給導(dǎo)軌，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的動(dòng)導(dǎo)軌與支承導(dǎo)軌之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較低。滾動(dòng)導(dǎo)軌在兩導(dǎo)軌面間裝有球、滾子或滾針等滾動(dòng)元件，具有滾動(dòng)磨擦性質(zhì)，廣泛地用于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌。貼塑導(dǎo)軌也具有良 好的減摩擦、抗撕傷能力強(qiáng)低速不易出現(xiàn)爬行、但是，因?yàn)樗芰蟿偠鹊停瑫?huì)產(chǎn)生較大的彈性變形和接觸變形，局部壓強(qiáng)大是會(huì)影響運(yùn)動(dòng)的精度。綜合兩種導(dǎo)軌的優(yōu)缺點(diǎn)，在這里 1、滾動(dòng)導(dǎo)軌 1）；滾動(dòng)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)及配置 直線運(yùn)動(dòng)支撐中，有滾動(dòng)體不作循環(huán)運(yùn)動(dòng)的直線滾動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)體做循環(huán)運(yùn)動(dòng)的直線滾動(dòng)導(dǎo)軌，后者叫做直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副（塊）組件。 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副包括導(dǎo)軌條和滑塊兩部分。導(dǎo)軌通常為兩根，裝在支撐件上，每根導(dǎo)軌條上有兩個(gè)滑塊，固定在移動(dòng)件上。如移動(dòng)件 較長(zhǎng)，也可在一跟導(dǎo)軌條上裝 3 個(gè)或 3 個(gè)以上滑塊。如移動(dòng)件較寬，也可以用 3 根或 3 根以上的導(dǎo)軌條。如果移動(dòng)件的剛度較高，則少裝為好。在兩條導(dǎo)軌中，一條為基準(zhǔn)導(dǎo)軌上有基準(zhǔn)面 A，滑塊上有基準(zhǔn)面 B ；另一條為從動(dòng)導(dǎo)軌。 2）；滾動(dòng)導(dǎo)軌的予緊 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副分為整體型直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副和分離型直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副。整體型的直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副有制造廠用選配不同直線剛球的 辦法來(lái)決定間隙或予緊。可根據(jù)要求的予緊訂貨，不需自己調(diào)整。分離型直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副，應(yīng)由用戶根據(jù)需要，按規(guī)定的間隙進(jìn)行調(diào)整或予緊。 3）；線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副 的計(jì)算與滾動(dòng)軸承相仿，以在一定的載荷下行走一定的距離， 90%的支撐不發(fā)生蝕點(diǎn)為依據(jù)。這個(gè)載荷稱為滾動(dòng)導(dǎo)軌的額定動(dòng)載荷 從產(chǎn)品樣本中查到。以上海組合夾具廠兩種型號(hào)（ 線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的主要參數(shù)，其中 額定動(dòng)載荷， 額定靜載荷（ 這個(gè)行走的距離稱為滾動(dòng)導(dǎo)軌的距離額定壽命，它可根據(jù)滾動(dòng)導(dǎo)軌的額定動(dòng)載荷 于下列公式進(jìn)行計(jì)算。 滾動(dòng)體為球時(shí) L=50( 滾動(dòng)體為滾子時(shí) L=100(0/3 式中： L 為滾動(dòng)導(dǎo)軌副的距 離額定壽命（ 額定動(dòng)載荷（ N） ,初選滾動(dòng)導(dǎo)軌型號(hào)后，可從樣本中查出； F 為每個(gè)滑塊上的工作載荷（ N）； 50工作溫度不超過 100 度時(shí)， ； 接觸系數(shù)，每根導(dǎo)軌條上裝有二個(gè)滑塊 三個(gè)滑塊時(shí) 四個(gè)滑塊時(shí)載荷 /速度系數(shù)，無(wú)沖擊振動(dòng)或 v 15m/ 沖擊振動(dòng)或 15m/ 由初步選定的結(jié)果查手冊(cè)知道 導(dǎo)軌的 6 4 ( =1/4 6000N=1500N 所以 L=50(104 1 500 =3761果把距離額定壽命 L 換算成為小時(shí)額定壽命 103/260=3761 103/2 3 60 =104h = 即為期望值 式中： S 為移動(dòng)件行程長(zhǎng)度（ m）； n 為移動(dòng)件每分鐘往 復(fù)次數(shù)（ 從產(chǎn)品樣本中選定的滾動(dòng)導(dǎo)軌副的型號(hào)，由查出的額定動(dòng)載荷 計(jì)算距離額定壽命 L 或小時(shí)額定壽命 L 或 于滾動(dòng)導(dǎo)軌的期望壽命定為 50子導(dǎo)軌的距離期望壽命為 100 但是如果滾動(dòng)導(dǎo)軌的工作速度較低，靜載荷較大，則選擇滾動(dòng)導(dǎo)軌時(shí)應(yīng)考慮相應(yīng)的額定靜載荷 小于工作載荷的 2 倍。額定靜載荷 可以從樣本中查出。 4）； 滾動(dòng)導(dǎo)軌的潤(rùn)滑與防護(hù) 滾動(dòng)導(dǎo)軌采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。常用的牌號(hào)為 基潤(rùn)滑脂。（ 2 號(hào)）。它的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)泄露，不需經(jīng)常加油；缺點(diǎn)是進(jìn) 塵屑后易磨損導(dǎo)軌?？刹捎脤ｉT的防護(hù)方式。 四儲(chǔ)絲筒旋轉(zhuǎn)組合件的選擇 儲(chǔ)絲筒組合件主要是由儲(chǔ)絲筒、聯(lián)軸器軸承座組成 1. 儲(chǔ)絲筒 。 儲(chǔ)絲筒是電極絲穩(wěn)定移動(dòng)和整齊排繞的關(guān)鍵部件之一，一般用 45 鋼制成。為減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，筒壁應(yīng)該盡量薄，按機(jī)床規(guī)格的不同，選用范圍為 進(jìn)一步降低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，也可選用鋁鎂合金材料制造。 儲(chǔ)絲筒壁厚度要均勻，工作表面要有較好的表面粗糙度，一般 m。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。 儲(chǔ)絲筒與主軸裝配后的徑向跳動(dòng)量不應(yīng)大于 般裝配后，以軸的兩端中心孔定位，重磨儲(chǔ)絲筒外圓和與軸承配合的軸徑。 2. 聯(lián)軸器 。 走絲機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)組合件的電動(dòng)機(jī)軸與儲(chǔ)絲筒中心軸，一般不采用整體的長(zhǎng)軸，而是利用聯(lián)軸器將二者聯(lián)在一起。由于儲(chǔ)絲筒運(yùn)行時(shí)頻繁的換向，聯(lián)軸器瞬間受到正反剪切力很大，因此多用彈性聯(lián)軸器和磨擦錐式聯(lián)軸器。 1）；彈 性聯(lián)軸器見圖 。 圖 性聯(lián)軸器 彈性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，慣性力矩小，轉(zhuǎn)向較平穩(wěn)，無(wú)金屬撞擊聲，可減小對(duì)儲(chǔ)絲筒 中心軸的沖擊。彈性材料采用橡膠、塑料或皮革。這種聯(lián)軸器的優(yōu)點(diǎn)是，容許電動(dòng)機(jī)軸與儲(chǔ)絲筒軸有不同心和不平行（大不平行為 1 度），缺點(diǎn)是由它聯(lián)結(jié)的兩根軸在傳遞扭矩時(shí)會(huì)有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。 彎矩 M 可用彎矩差法或多邊形法求得。對(duì)于載重 壓電陶瓷 ，可假定空 壓電陶瓷 簧上重量 布在縱梁全長(zhǎng)上，載重 布在 壓電陶瓷 箱中，空 壓電陶瓷 時(shí)簧上負(fù)荷 4 壓電陶瓷 可取 3/03 由上圖得： 22 2 （ 5 )(4 s )(4)( 212222 e )( 222221 （ 5 /2 1 （ 5 a=625b=800l =2800L=42252002 ， 4001 ，600 。 將已知量代入上式得： 0 543/ 0 02 = x = 3/ 0 02 M) 0 02222 )222 =部扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 相鄰兩橫梁如果都同縱梁翼緣連接 ,扭矩 T 作用于該段縱梁的中點(diǎn) ,則在開口斷面梁中扇性應(yīng)力可按下式計(jì)算： (5式中 扇性慣性矩； W 扇性坐標(biāo)； 對(duì)于槽形斷面 )6(2/)3( (5 由材料力學(xué)表 查得 h=80mm,b=43mm,d=t= 3680(2/)43380(4380 W 對(duì)于工字形斷面 4/ 架 扭轉(zhuǎn)時(shí)縱梁應(yīng)力 如橫梁同縱梁翼緣相連，則在節(jié)點(diǎn)附近，縱梁的扇性應(yīng)力 ： (5式中 E 彈性模量，對(duì)低碳鋼和 16Mn