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定位精度高同步运行特性好。数控电火花成型机的动力系统要求电动机电位精度高，速度调节方便快速，受环境影响小，且额定功率小，并且可用于开环系统。而系列步进电动机为反应式步进电动机，具备以上的所有条件，根据求出的最大转矩与进给速度。我们选用了型号的电动机作为主运动的动力源。校核时主要有以下几个步骤.根据脉冲当量和最大静转矩初选电机型号步距角初选步进电机型号，并从手册中查到步距角,由于综合考虑，我初选了，即可满足以上公式。距频特性步进电机最大静转矩是指电机的定位转矩。步进电机的名义启动转矩与最大静转矩的关系是步进电机空载启动是指电机在没有外加工作负载下的启动。步进电机所需空载启动力矩按下式计算式中为空载启动力矩为空载启动时运动部件由静止升速到最大快进速度折算到电机轴上的加速力矩为空载时折算到电机轴上的摩擦力矩为由于丝杆预紧折算到电机轴上的附加摩擦力矩。而且初选电机型号时应满足步进电动机所需空载启动力矩小于步进电机名义启动转矩，即计算的各项力矩如下加速力矩空载摩擦力矩附加摩擦力矩．启动矩频特性校核步进电机有三种工况启动，快速进给运行，工进运行。前面提出的，仅仅是指初选电机后检查电机最大静转矩是否满足要求，但是不能保证电机启动时不丢步。因此，还要对启动矩频特性进行校核。步进电机启动有突跳启动和升速启动。突跳启动时加速力矩很大，启动时丢步是不可避免的。因此很少用。而升速启动过程中只要升速时间足够长，启动过程缓慢，空载启动力矩中的加速力矩不会很大。般不会发生丢步现象。.同步齿形带设计由于电火花机床工作对放电间隙要求比较高，所以在选择电动机与滚珠丝杆之间的转矩传递时，我们选择了同步带传动。它综合了带传动和链传动的优点。同步带通常是以钢丝绳或玻璃纤维绳等为抗拉层氯丁橡胶或聚氨酯橡胶为基体工作面上带齿的环状带，如下图所示。工作时，带的凸齿与带轮外缘上的齿槽进行啮合传动。由于抗拉层承载后变形小，能保持同步带的周节不变，所以带与带轮之间没有相对滑动，从而也保证了同步传动来实现电动机与滚珠丝杆之间的转矩传递。下面我们将进行同步带的尺寸设计计算设计功率由机械设计手册二表.查得.根据和，由机械设计手册二图选取带型为型，节距.。小带轮齿数根据带型和小带轮转速,查表得小带轮齿数，此处取。图.小带齿轮小带轮节圆直径由表.查得其外径大带轮齿数大带轮节圆直径由表.查得其外径带速初定轴间距取带长及其齿数由表.查得应该选用带长代号为的型同步带，其节线长为.，节线长上的齿数。实际轴间距，此结构的轴间距可调整小带轮啮合齿数基本额定功率由表.查得.，.所需带宽由表.查得型带.。由表.查得应选带宽代号为的型带，.。带轮结构和尺寸传动选用的同步带为小带轮大带轮，综上计算，可根据上列参数决定带轮的结构和全部尺寸。.滚珠丝杆副设计根据主轴升降设计方案，需要选择传动机构滚珠丝杆及螺母。滚珠丝杆副是由螺杆螺母滚珠和密封等零件组成的高精度机械传动部件，由于滚珠丝杆副的螺杆和螺母之间有滚珠在做滚动运动，所以有较高的运动效率。其机械效率般为，而滑动丝杆机械效率为，与滑动丝杆相比较，它的驱动扭矩也在滑动丝杆的以下。另外，它也能把直线运动转变为旋转运动。而且还有运动灵敏，低速时无爬行，使用期限长等特点。根据丝杆和螺母的运动情况，其基本传动形式有四种，如下图所示螺母固定丝杆传动并移动丝杆传动，螺母移动螺母移动，丝杆传动丝杆固定螺母传动并移动。这里，我们选择丝杆传动螺母移动的传动方式。图.丝杆和螺母的传动形式在主轴中的传动方式下图和图即反映出滚珠丝杆与滑动丝杆传动效率以及滚珠丝杆传动中传动效率与摩擦系数导程角的关系。图.传动效率关系图结构形式根据滚珠丝杆传动原理，选择滚珠循环方式为为螺旋槽式。由于滚珠丝杆为螺母传递。所以需进行轴向间隙消除，常用的间隙调整和加预紧力方法有垫片式调整螺纹式间隙调整差齿调整间隙。精度和表面光洁度的选择目前，滚珠丝杆副的精度标准及应用范围我们可以从下表中得到表.精度等级精度等级应用范围代号名称普通级普通机床标准级般数控机床精密级精密数控机床超精级精密数控机床等根据电火花机床机床标准，我们选择级精度。滚珠丝杆副各零部件选材及其热处理方式，参考机床设计手册二，滚珠丝杆材料为或，热处理及硬度为或滚珠螺母材料为，硬度为内循环用反向器，材料为，热处理及硬度为离子氮化外循环用反向器材料为。综合上述，根据最大电极重量以及上述等因数，选择直径为的丝杆为电火花成型机床主轴传动丝杆，又根据滚珠丝杆副的公称轴径与基本导程的组合，滚珠丝杆可以选择导程为。从机床设计手册二中我们可以选出相应的型号为的.滚珠丝杆。滚珠丝杆的计算校核根据滚珠丝杆的选择方法我们可以通过校核额定动载荷或者静载荷强度来确定。根据额定动载荷计算公式又计算当量转速丝杆预期工作转速计算丝杆所需的额定载荷综合上公式计算得满足强度要求。由于滚珠杆的摩擦系数小，不能自锁，具有逆向传动功能。在用于传动垂直移动时，必须防止传动中止后，由于主轴的自重而产生逆向传动，由部件重力使滚珠丝杆产生逆转的力矩为其中为重力，为导程，逆传动效率，般可认为与正向传动效率相等。由上可知，要防止中断后逆转，只需增加个大于或等于的反向力矩即可。这里我们采用的方法是直接选用不能逆传动的步进电动机。螺母的选择根据滚珠丝杆的参数，选择相应的螺母。螺母示意图如下图.有滚珠丝杆的端轴径选择型号为单列向心球轴承对。外配有相应轴承座和轴承盖及直径为的压紧圆螺母。图.滚珠丝杆螺母副滚珠丝杆副的润滑为了使滚珠丝杆充分发挥机能，所以在其工作状态下必须润滑，其润滑方式主要有两种润滑脂润滑脂的给脂两般是螺母内空间容积的。般滚珠丝杆副在出厂时已经在螺母内加注锂基润滑脂。润滑油润滑