（图纸+论文）电火花机床机械结构设计（全套完整）㊣精品文档值得下载

（图纸+论文）电火花机床机械结构设计（全套完整）

同日本等国际先进水平还有定差距。当前，电火花加工技术正向着高效化精密化智能化微细化复合化等方向发展，些新技术新思想不断被运用到电火花加工中去，同时，许多新的工艺手段也不断涌现，主要包括以下几个方面微细电火花加工技术微细加工是应产品微型化要求而出现的，是加工技术向加工尺寸微小化方向的发展，般是指被加工零件直径或宽度小于以下的加工手段。皮带和减速齿轮传递给滚珠丝杆，再通过丝杆螺母把丝杆的旋转运动转化成滑枕的上下直线移动，主轴下端装有电极夹具，从而实现伺服加工。主轴剖面示意图如下图.主轴剖面示意图.丝杆支撑座.轴承.减速齿轮.压紧螺母.轴承座.螺母.丝杆.直线导轨.电机的选择电机的选择由于伺服驱动部件是数控系统中与机械直接有关的部分，它们的性能决定了机床各进给轴主轴和其他伺服轴的基本控制特性，它们的价格也占整个数控系统的大部分，所以正确合理地选择可靠因为从目前情况来看，伺服故障占电气故障的比例较大的伺服驱动部件对提高产品的功能价格比起着决定性的作用。这里我们选择步进电动机作为主轴的伺服电机。脉冲当量的选择目前，常用脉冲编码器兼作位置和速度反馈。步进电机每转转传感器发出定数量的脉冲每个脉冲代表电机定数量的脉冲，每个脉冲代表电机定的转角。步进电机是种电脉冲控制的特种电机，对于每个电脉冲步进电机都将产生个恒定的步进角位移，每个脉冲或每步的转角称为步进电机的步距角，可由选用的步进电机型号从技术数据表中查出。因此，每脉冲代表电机定的转角，这个转角经齿轮副和滚珠丝杆使工作台移动定的距离。每个脉冲所对应的执行件如工作台的移距，称为脉冲当量或分辨率，记为，单位为脉冲。应根据机床或工作台进给系统所要求的定位精度来选定脉冲当量。考虑到机械传动系统的误差存在，脉冲当量值必须小于定位精度值。此次设计的电火花成型机对机床定位精度的设计要求是.，根据该精度要求可确定脉冲当量为.脉冲传动比的选定因为采用同步齿形带传动，故能精确的保证传动比为。步进电机的选用转矩的有关计算本课题中的已知条件根据机床设计要求,电极最大重量为，根据估计有关的工件重量为主轴,直线导轨，主轴丝杆.,主轴下端板，罩壳等重量.，滚珠丝杆预压力直线导轨摩擦力不计，电机需要拖动重量共计，电机需要拖动力。时间常数滚珠丝杠基本导程脉冲当量步距角快速进给速度加工进给速度.综合系数.主轴转动惯量计算主轴质量折算到电机轴上的转动惯量丝杠的转动惯量齿轮的转动惯量因为电动机转动惯量很少，故忽略不计因此，总的转动惯量转动力矩计算快速空载启动时所需力矩最大切削负载时所需力矩快速进给时所需力矩式中空载启动时折算到电机轴上的加速度力矩折算到电机轴上的摩擦力矩由于丝杠丝杠所引起，折算到电机轴上的附加摩擦力矩切削时折算到电机轴上的加速度力矩折算到电极轴上的切削负载力矩。当时当时所以快速空载启动所需力矩所需最大力矩发生在快速启动时步进电机具有以下四个特点转速或线速度与脉冲频率成正比在负载能力允许的范围内，不因电源电压负载环境条件的波动而变化速度可调，能够快速起动制动和反转当强电接通时，刹车器放松，电机可带滚珠丝杆旋转，使滑板带动主轴箱上下移动。当强电关闭时，刹车器锁住丝杆，防止主轴箱因自重掉下来。主传动形式主要有三种如图.带有变速齿轮的主传动.通过带传动的主传动．由主轴电机直接驱动的主传动。图.主传动形式由于主传动要保证传动比，并且同步齿形带传动噪音小，故本设计采用同步齿形带传动。工作台工作台采用手柄直接与滚珠丝杆副相连，滑动导轨具有结构简单制造方便刚性好抗震性高等特点，移动采用精密直线滑动导轨副。滑动导轨滚动导轨图.工作台连接结构杆的支承形式滚珠丝杠的主要载荷是轴向载荷，而径向载荷主要是卧式丝杠的自重。其两端支承的配置情况分为端固定端自由两端固定和端固定端浮动，如图.所示。图.滚珠丝杠的支承配置端固定端自由两端固定端固定端浮动图.所示是端固定端自由的支承形式。其特点是结构简单，轴向刚度低，适用于短丝杠及垂直布置丝杠，般用于数控机床的调整环节和升降台式数控铣床的垂直坐标轴。图.所示是端固定端浮动的支承形式，丝杠轴向刚度与形式相同，丝杠受热后有膨胀伸长的余地，需保证螺母与两支承同轴。这种形式的配置结构较复杂，工艺较困难，适用于较长丝杠或卧式丝杠。图.所示是两端固定的支承形式，丝杠的轴向刚度约为端固定形式的倍，可预拉伸，这样既可对滚珠丝杠施加预紧力，又可使丝杠受热变形得到补偿，保持恒定预紧力，但结构工艺都较复杂，适用于长丝杠。本课题中采用第种支承配置方式工作液槽结构工作液槽安装在工作台上，工作液槽采用单开门的结构形式，门外密封采用形密封结构。通过调节进油开关及冲吸油压力调节阀来改变油压压力。为了保证加工过程安全进行，加工时工作液面必须比工件上表面高出定高度，因而在工作液槽上装有液面高度控制器，随着不同高度的工件调节手柄的高度。当液面升到定位置时，液面控制器接通，此时才能进行放电工作状态。当加工中液面降低时，液面控制器断开，电柜报警，停止加工。当加工中工作油温超过•时，温度控制器断开，电柜报警，停止加工。三主轴传动系统设计.主轴传动系统设计方案电火花机床主轴系统设计主要部分是实现电火花主轴自动进给伺服系统的设计。即是保持电极与工件之间有恒定的放电间隙，而达到稳定的加工目的。因而伺服系统的品质优劣直接影响电火花机床性能的指标。根据电火花机床加工的特点，伺服控制系统应该满足以下要求响应速度快进给速度调节范围广超调量小，保证在正常放电间隙内。国内电火花机床较普遍采用喷嘴挡板式液压主轴头，这里我们参考电火花机床，采用电动机丝杆式主轴头，主要由旋转电动机直流电动机步进电动机，丝杆和滑枕组成，其工作原理立柱上方装有伺服电机，通过同步齿形硬质合金冲模，改为用电火花加工的整体结构，减少了加工工时和装配工时，延长了使用寿命。又如喷气发动机中的叶轮，采用电火花加工后可以拼镶焊接结构改为整体叶轮，既大大提高了工作可靠度，又大大减少了体积和质量。电火花加工也有其定的局限性，具体如下．只能用于加工金属等导体材料。不像切削加工那样可以加工塑料陶瓷等绝缘的非导电材料。但近年来研究表明，在定的条件下也可以加工半导体和聚晶金刚石等非导体超硬材料。．加工速度般较慢。因此通常安排工艺多采用切削来去除大部分余量，然后再进行电火花加工，以求提高生产率，但最近的研究结果表明，采用特殊水基不燃性工作液进行电火花加工，其粗糙度甚至高于切削加工。．存在电极损耗。由于电火花加工靠电热来蚀除金属，电极也会遭受损耗，而且电极损耗多集中在尖角或低面，影响成型精度。但最近的机床的产品在粗加工时已能将电极相对损耗比降至以下，在中精加工时能将损耗.以下，甚至更小。．最小角部半径有限制。般电火花加工能得到的最小角部半径等于加工间隙通常为，若电极有损耗或采用平动头加工，则角部半径还要增大。但近年来的多轴数控电火花加工机床，采用轴数控摇动加工，可以清棱清角地加工出方孔窄槽的侧壁和底面。由于电火花加工具有许多传统切削加工所无法比拟的优点，因此其应用领域日益扩大，目前已广泛应用于机械特别是模具制造宇航航空电子电机电器精密微细机械仪器仪表汽车轻工业等行业，以解决难加工材料及复杂形状零件的加工问题。加工范围已达到小至几十微米的小轴孔缝，大到几米的超大型模具和零件。二电火花成型机床总体结构设计.电火花成型机的结构形式电火花成型加工机床结构有多种形式，根据不同加工对象，常见的结构有形结构龙门式结构牛头滑枕式结构摇臂式结构和台式结构。图.形结构床身立柱主轴头工作台形结构如图.所示。加工时，工作台实现轴和轴伺服进给运动，主轴头实现轴伺服进给运动。此类机床的结构特点是床身立柱主轴头工作台构成字形。这种结构的优点是结构简单，制造容易，具有较好的精度和刚性，操作者可以从前左右三面充分靠近工作台。缺点是工件装卸不方便，每次安装检测工件都必须开门放油，然后再关门上油。形结构较适合中小型机床，国内机床大部分采用此种结构形式。图.牛头滑枕式结构床身立柱滑座主轴头工作液槽牛头滑枕式结构如图.所示。这种结构形式类似金属切削机床中的牛头刨床。工作台固定不摘要介绍了电火花成型机床的加工原理特点及其发展历程它是通过脉冲直流电源不断产生火花放电来去除工件材料，且在工件与工具之间有绝缘液体介质。分析并设计了电火花成型机床结构系统。机床总体布局为单柱立式，主轴采用步进电机拖动滚珠丝杆完成升降，利用步进电机多级可变细分技术，实现伺服系统的变频变步距双重伺服调节，提高系统的跟踪能力和稳定性。进给系统采用滚珠丝杆和十字滑座实现工作台的横向纵向移动，运动平稳。电火花成形加工要在加工精度加工效率加工范围等方面取得重大突破，个重要的发展方向就是对机床成形运动方式的创新和多样化。本课题的研究，是对电火花成型加工发展方向的次有益尝试，通过改进电火花加工机床的伺服系统控制系统机床结构等，在保证加工精度的前提下提高了加工效率通过开放式的控制系统，提高了电火花成型加工过程的自动化。关键词电火花主轴滚珠丝杆十字滑座型导轨,.,,.,.,..引言精密数控电火花成型机是为了适应工业飞速发展，尤其是模具制造工业发展而设计的新型机床，有较高的加工工艺指标，应用广泛，用于电机仪表电器汽车制造宇航家电轻上军工等多种行业中的模具制造加工。可以加工各种中小型冲裁模落料模复合模和级进模，型腔模精密压铸压延塑料玻璃制品粉末冶金和胶木等，各种超硬度材料，异型曲面零件，坐标孔零件及成型零件。机床可以加工如直径为．以上的孔径和．以上的窄缝，切割各种硬质台金和取折断工具等，能对碳素钢工具钢淬火钢硬质合金钢以及其他高硬度金属材料进行放电加工，是加工复杂模具和复杂零件的理想设备。数控电火花成型机也是专门对导电材料进行标准化电火花加工而设计的。它还可以实现无人操作自动加工，大幅度提高生产效率和经济效益。所以说，数控电火花成型机床的问世，对传统的机加工技术产生了很大的冲击，也给制造行业带来了新的发展和进步。随着电子技术计算机技术精密模具制造技术材料科学等尖端科学技术的飞速发展，对零件的精度性能寿命的要求越来越高。因此在设计上采用了许多新技术新材料新结构，导致零件的结构形状复杂，如薄壁深孔零件，这类零件出于精度寿命等因素考虑，常采用高温合金硬质合金耐热钢淬火钢等材料，且加工精度表面粗糙度要求高，传统的机械加工方法实现困难成本高。作为基础工业的机械制造业，其发展的核心问题之就是如何进步提高机械加工的精度和质量，同时降低经济成本。.题研究的目的和意义随着社会的进步和科学技术的发展，在机加工领域出现了些硬度高难于用传统机加工方法加工的新材料。于是在工艺上要求出现种适应加工需求的加工机械。电火花成型机正是适应了这种需求，并且电火花成型机作为刀具与工件非接触式加工的机床，克服了以往切削加工机床的局限。本课题的研究意义本课题根据企业的实际生产需要，通过该课题的研