數(shù)控技術(shù)畢業(yè)設(shè)計（論文）-線切割機(jī)工作臺的改進(jìn)與設(shè)計

畢業(yè)設(shè)計(論文)線切割機(jī)工作臺的改進(jìn)與設(shè)計安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2010年12月在我國工業(yè)技術(shù)飛速發(fā)展的新形勢下，急需大力發(fā)模具加工技術(shù)，而數(shù)控電火花切割技術(shù)正是模具加工工藝領(lǐng)域中的一種關(guān)健技術(shù)。目前在電機(jī)、儀表等行業(yè)新產(chǎn)品的研制開發(fā)過程中，常采用數(shù)控電火花線切割方法直接切割出零件，大大縮短了研制周期，并降低了成本。因此電火花機(jī)床的研究與改進(jìn)是我國國場的需要，也能為我國的工業(yè)的發(fā)展起一定的切割范圍、切割工藝為出發(fā)點，本設(shè)計是對電火花線切割機(jī)工作臺的改進(jìn)，使其工作臺能在X軸線上偏移0——15度，從而提高切割范圍。論文摘要 I 11.1課題來源與意義 21.2設(shè)計要求和設(shè)計內(nèi)容 2第2章基礎(chǔ)知識 22.1線切割機(jī)簡介 22.1.1國外線切割機(jī)的發(fā)展 22.1.2國內(nèi)線切割機(jī)的發(fā)展 22.2高速走絲線切割機(jī) 32.2.1高速走絲線切割加工技術(shù)的現(xiàn)狀 32.2.2高速走絲線切割加工技術(shù)的發(fā)展趨勢 42.3電火花線切割機(jī) 52.3.1電火花線切割和成型機(jī)區(qū)別 52.3.2電火花線切割機(jī)床組成 52.3.3線切割加工的應(yīng)用 52.3.4線切割放電加工基本原理 52.3.5電火花加工的物理原理如下 62.3.6結(jié)論和展望 6第3章各機(jī)構(gòu)的設(shè)計 73.1導(dǎo)軌的設(shè)計 73.1.1初步確定導(dǎo)軌方案 73.1.2結(jié)構(gòu)和長度的確定 83.1.3配合度及工差的確定 3.2齒輪的設(shè)計 3.2.2此漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計 3.2.3標(biāo)準(zhǔn)齒輪的幾何尺寸 3.2.4齒輪的精度選擇 3.2.5齒輪材料的選擇 3.2.6齒輪傳動的潤滑 3.2.7漸開線直齒圓柱齒輪嚙合傳動設(shè)計 3.2.8齒輪機(jī)構(gòu)嚙合傳動的幾何尺寸 3.2.9齒輪傳動的失效形式 3.3蝸輪、蝸桿的設(shè)計 3.3.1蝸桿傳動的特點 3.3.2蝸輪蝸桿的結(jié)構(gòu)特點 3.3.3蝸輪蝸桿幾何尺寸的確定 3.3.4蝸桿傳動的受力分析 3.3.5蝸輪蝸桿各參數(shù)的確定 3.3.6蝸輪傳動的潤滑及熱平衡計算 3.3.7蝸輪軸和軸承的選擇與設(shè)計 3.4絲桿、螺母的設(shè)計 第4章工作臺注意事項 參考文獻(xiàn) 附錄1 附錄2 近年來，隨著在我國國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，特別是工業(yè)技術(shù)飛速發(fā)展的新形數(shù)控電火花線切割方法直接切割出零件，大大縮短了研制周期，并降低了成本。在重多工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，都用到了數(shù)控電火花線切割機(jī)床，如飛機(jī)制造、機(jī)的切割范圍、切割工藝為出發(fā)點，本課題是針對電火花線切割機(jī)DK7745工作臺的改進(jìn)，使其工作臺能在X軸線上偏移0——15度，以增加走絲對工件的切削范圍，從而提高機(jī)床的切肖范圍。使電火花線切割機(jī)更有效的服務(wù)于生產(chǎn)領(lǐng)域，第2章基礎(chǔ)知識本章介紹線切割加工機(jī)發(fā)展史，中國的線切割機(jī)床，高速走絲線切割加工技術(shù)的現(xiàn)狀.2.1線切割機(jī)簡介20世紀(jì)中期，蘇聯(lián)拉扎林科夫婦研究開關(guān)觸點受火花放電腐蝕損壞的現(xiàn)象和造廠在1969年巴黎工作母機(jī)展覽會中展出，改進(jìn)加工速度，確立無人運轉(zhuǎn)狀況廣用簡易形APT(APT語言比正式機(jī)型容易),簡易形APT的出現(xiàn)為線切割放電線切割機(jī)床起源于20世紀(jì)70年代初，在實行市場經(jīng)濟(jì)以前線切割機(jī)床的發(fā)的線切割機(jī)床不僅故障率高，而且性能也很有限(只能切割50mm厚，效率為30mm²/min左右)但是無論如何這種線切割機(jī)床是中國特有的一種機(jī)床，使用10年精度不衰減，有的只能使用二年，同一規(guī)格的線切割機(jī)床價格可以相差10萬人民幣，這確實給用戶的選型造成很大困難(特別是國外用戶),稍有不產(chǎn)過程中降低加工精度選用劣質(zhì)材料，于是就出現(xiàn)了如前所述的1—2年以后精以來，經(jīng)過30年的不斷完善和發(fā)展，現(xiàn)已成為制造業(yè)中不可缺少的加工手段。即使對形狀復(fù)雜零件的加工，最高切割速度也可超過300mm2/min;尺寸精度可達(dá)是運絲系統(tǒng)或是加工條件都有很大的差異。簡單地對比機(jī)床的加工性能未加工技術(shù)的發(fā)展趨勢，結(jié)合當(dāng)前數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)行了探討。2.2.2高速走絲線切割加工技術(shù)的發(fā)展趨勢高速走絲線切割機(jī)由于受到電極絲損耗、機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)與精度、進(jìn)給系割機(jī)的發(fā)展策略是揚長避短，以發(fā)展中低檔機(jī)床為主，使機(jī)床向適當(dāng)加工精度、良好的加工穩(wěn)定性和容易操作的方向發(fā)展，來滿足不斷發(fā)展的生產(chǎn)需要。目前市的因素。如違背這一原則，機(jī)床制造商和用戶都難以接受。為在較短的時間內(nèi)，2.工作液系統(tǒng)3.高頻電源：產(chǎn)生高頻矩形脈沖，脈沖信號的幅值、脈沖寬度可以根據(jù)不2.可以加工微細(xì)異形孔、窄縫和復(fù)雜形狀的工件3.加工樣板和成型刀具。4.加工粉末冶金模、鑲拼型腔模、拉絲模、波紋板成型模5.加工硬質(zhì)材料、切割薄片，切割貴重金屬材料。6.加工凸輪，特殊的齒輪。加工物材料之間施加60~300V的脈沖電壓，并保持5~50um間隙，間隙中充滿煤為了在2個電極之間產(chǎn)生電火花，這2個電極之間的電壓必須高于間隙(電1)電極和工件之間的距離3)間隙的污染狀況(腐蝕廢物)子間發(fā)生無數(shù)次碰撞，形成一個等離子區(qū)，并很快升高到8000到12000度的高第3章各機(jī)構(gòu)的設(shè)計載傾斜力方面的因素。設(shè)計滾示意圖如圖3.1、圖3.2所示。滾柱1的作用是承載，滾柱2、3是導(dǎo)向作用，并防工作臺沿導(dǎo)軌橫向傾覆，在工作臺在X軸上傾滾動導(dǎo)軌中的滾動體(及滾柱)和保持架隨導(dǎo)軌移動。為了提高滾動導(dǎo)軌良好接觸的場合。滾柱(針)導(dǎo)軌剛度大，承載能力強(qiáng)，但對位置精度要求高。式中L-運動件或承導(dǎo)件的長度，計算時取較短者的長度(毫米)1-支承點的距離(毫米);在極端位置時的余量。徑為15mm,長度為20mm。滾動體的數(shù)目最少為12個。這里選擇18圖21-22 (有時還可能出現(xiàn)波浪形),影響導(dǎo)軌的精度。3.1.3配合度及工差的確定兩導(dǎo)軌面間的不平度一般為3微米。作為精密導(dǎo)軌，導(dǎo)軌不直度小于10微米，這里選擇9微米。體的直徑差不大于0.5微米。表面光潔度通常應(yīng)刮研；在25×25厘米2內(nèi)，其接觸斑點為20-25個點，精密3.2齒輪的設(shè)計(2)齒根圓過齒輪各齒槽底部的圓，其直徑和半徑分別用d和r表示。(3)分度圓齒頂圓和齒根圓之間的圓，是計算齒輪幾何尺寸的基準(zhǔn)圓其(4)基圓形成漸開線的圓，其直徑和半徑分別用d和r,表示。(6)齒厚、齒槽寬及齒距在半徑為rk的圓周上，用sk表示齒厚；齒槽寬此標(biāo)準(zhǔn)齒輪及其幾何尺寸計算公式：由齒輪各部分名稱的定義可以得到標(biāo)準(zhǔn)齒輪的幾何尺寸計算公式，分度圓直徑d=mz基圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑在齒輪整個圓周上輪齒的總數(shù)。分度圓直徑d=mz,分度圓齒距p=πm。(3)分度圓壓力角α設(shè)計分度圓壓力角α的標(biāo)準(zhǔn)值為20°。(4)頂高系數(shù)ha和頂隙系數(shù)c齒輪齒頂高和齒根高的計算式分別是：其中h*a和c*分別稱為齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)。GB1356-88規(guī)定了h*a和c的標(biāo)準(zhǔn)值：2)短齒制h*a=0.8,c*=0.33.2.3標(biāo)準(zhǔn)齒輪的幾何尺寸符號直徑d齒頂高齒根高全齒高h(yuǎn)直徑直徑徑齒距P齒厚s齒槽寬e中心距a頂隙c基圓齒距由上公式，經(jīng)過計算得X軸和Y軸齒輪參數(shù)相同為：漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)(GB/T10095.1)規(guī)定齒輪共有13個精度等級，齒根據(jù)設(shè)計要求，選用5等級熱處理方式強(qiáng)度極限齒忿HBS調(diào)質(zhì)-表面淬火調(diào)質(zhì)-表面淬火調(diào)質(zhì)-表面淬火調(diào)質(zhì)-表面淬火氮碳共滲調(diào)質(zhì)-表面渾火調(diào)質(zhì)-表面淬火潛碳-渾火-回火滲碳-淬火-回火潛碳-癢火-回火滲碳-淬火-回火調(diào)質(zhì)-滲氮正火-回火調(diào)質(zhì)-表面渾火人工時微人工時做MC尼龍夾布膠木3.2.6齒輪傳動的潤滑設(shè)計開式齒輪傳動，及X軸和Y軸上的齒輪傳動，因速度低，所以采用人工定期加潤滑油或潤滑脂，潤滑方式。3.2.7漸開線直齒圓柱齒輪嚙合傳動設(shè)計重合度計算公式外嚙合齒輪的重合度計算公式可參照右圖推出：實際嚙合線段B?B?=B?P+B?P,而將上述關(guān)系代入式(7.14)并化簡得：式中：嚙合角重合度的物理意義B?B2的BA和A?B(長度各為0.3P.)段有兩對輪齒同時在嚙合，稱為雙齒嚙合區(qū)；而在節(jié)點P附近A?A?段(長度為0.7Pb),只有一對輪齒在嚙合，稱為單齒很小，通常由齒輪公差來保證。對于齒輪運動設(shè)計仍按無齒側(cè)間隙(側(cè)隙為零)(1)根切現(xiàn)象及其產(chǎn)生原因根切現(xiàn)象如圖所示，用范成法切制齒輪的過程中，有時刀具會把齒輪根部產(chǎn)生原因圖為齒條刀的齒頂線超過極限嚙合點N1(嚙合線與被切齒輪基圓的切點)的情況。當(dāng)?shù)毒咭运俣葀移動到達(dá)位置Ⅱ時，刀刃齒廓將被加工輪齒的漸開線齒廓完全切出。范成加工繼續(xù)進(jìn)行，刀具移動距離s到達(dá)位置Ⅲ,刀刃齒廓與嚙合線NN交于點K。與此同時，齒輪相應(yīng)轉(zhuǎn)過φ角，其基圓轉(zhuǎn)過的弧長 N?N<N?K。該式表明漸開線齒廓上的點N落在刀刃的左內(nèi)側(cè)，即點N附近的漸開線被刀刃切掉而產(chǎn)生根切，如圖中的陰影部分所示。(2)避免根切的方法以上分析可知，產(chǎn)生根切的原因是刀具的齒頂線超過極限嚙合點N,因此可以利用移距變位的方法避免根切。如圖所示，為了避免根切齒條刀采用正變位，變位量為。這樣使刀具齒頂線通過極限嚙合點N,剛好不根切。由此可得不根切的條件為：N?Mzhm-xm因,所以有避免根切的幾種方法1)標(biāo)準(zhǔn)齒輪不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)條件因標(biāo)準(zhǔn)齒輪x=0,由式得不根切條件為因此得出標(biāo)準(zhǔn)齒條刀加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)Zmin:當(dāng)h?=1、α=20°時，可以得到標(biāo)準(zhǔn)齒輪不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)Zain=17。2)變位齒輪不產(chǎn)生根切的最小變位系數(shù)由(7.16)式得不根切條件式代入上式并整理，可得變位齒輪不產(chǎn)生根切的最小變位系數(shù)為上式表明：當(dāng)z<2m時，為了避免根切，必須采用正變位且x≥xwn>0;當(dāng)z>Zmin時，可以采用負(fù)變位(x<0),只要滿足x≥xun的條件就不會產(chǎn)生根切。3)改變齒頂高系數(shù)和壓力角由式可知，減小齒頂高系數(shù)h*或加大壓力角α,均可提高齒輪避免根切的能力。但是，這樣需要采用非標(biāo)準(zhǔn)刀具，成本將增加，一般此設(shè)計中采用2中的方法。無側(cè)隙嚙合條件及無側(cè)隙嚙合方程式(1)無側(cè)隙嚙合條件齒輪嚙合傳動時，為了在嚙合齒廓之間形成潤滑油膜，避免因輪齒摩檫發(fā)熱膨脹而卡死，齒廓之間必須留有間隙，此間隙稱為齒側(cè)間隙，簡稱側(cè)隙。但是，齒側(cè)間隙的存在會產(chǎn)生齒間沖擊，影響齒輪傳動的平穩(wěn)性。因此，這個間隙只能很小，通常由齒輪公差來保證。對于齒輪運動設(shè)計仍按無齒側(cè)間隙(側(cè)隙為零)進(jìn)行設(shè)計。一對齒輪嚙合過程中，兩節(jié)圓作純滾動。因此，兩齒輪的節(jié)圓齒距應(yīng)相等，即p?=p?。為保證無齒側(cè)間隙嚙合，一齒輪的節(jié)圓齒厚必須等于另一齒輪節(jié)圓節(jié)圓齒距等于兩輪節(jié)圓齒厚之和。(2)無側(cè)隙嚙合方程式節(jié)圓齒厚S?,p?:而并化簡得一對齒輪的變位系數(shù)確定后，只有按此式求得的嚙合角α安裝，才能保證無側(cè)隙嚙合傳動。對于標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動，因x?=x?=0,則有α=a。保證齒頂厚條件對于正變位齒輪，過大的變位可能引起齒頂變尖(S。=0)或齒頂厚過小的現(xiàn)象。為了保證齒輪的齒頂強(qiáng)度，齒頂厚不能太小，一般要求S?！?.25,對于表面淬火的齒輪，要求S。>0.4m。傳遞蝸桿力的齒輪，也選用人工定期加潤滑油或潤滑脂，潤滑方式。3.2.8齒輪機(jī)構(gòu)嚙全傳動的幾何尺寸1.中心距α與中心距變動系數(shù)y1)中心距α由圖可得一對變位齒輪的中心距α對于一對標(biāo)準(zhǔn)齒輪而言，因x?=x?=0,α=a,則其中心距α為此中心距稱為標(biāo)準(zhǔn)安裝中心距，簡稱標(biāo)準(zhǔn)中心距。此時，兩輪的分度圓相切并與其節(jié)圓重合，既保證無側(cè)隙嚙合，又保證頂隙是標(biāo)準(zhǔn)值。頂隙可以避免嚙合輪齒的頂部與根部相抵干涉，同時用作儲存潤滑油。2)中心距變動系數(shù)y現(xiàn)以ym表示變位齒輪中心距與標(biāo)準(zhǔn)中心距之差(又稱中心距變動量),則有故式中y稱為中心距變動系數(shù)。假想有一把標(biāo)準(zhǔn)齒條刀具，它可以同時雙面切削兩個正變位齒輪，其變位量分別為x和x。兩輪均具有標(biāo)準(zhǔn)齒高(2ht+c*)m和標(biāo)準(zhǔn)頂隙cm。從圖中可以看出，兩輪齒廓與刀具的直線齒廓分別在點A、B?和點A?、B?接觸，而且輪1上的點A?和輪2上的點A?分別處在同一刀刃齒廓兩側(cè)不同位置，點B?和B?也是如此。因此，當(dāng)抽去假想齒條刀具，并讓兩齒輪按此位置安裝時，雖然兩輪之間具有標(biāo)準(zhǔn)齒頂隙cm,但卻出現(xiàn)齒側(cè)間隙。為了實現(xiàn)無側(cè)隙嚙合，可把兩輪中心靠近，直至無側(cè)隙為止，并設(shè)中心距縮短量為△ym。顯然，此時頂隙也將減小△ym,不再是標(biāo)準(zhǔn)頂隙。因此為了實現(xiàn)無側(cè)隙嚙合的同時也保證標(biāo)準(zhǔn)頂隙，必須將兩輪齒頂削去△ym。這樣齒頂高h(yuǎn)為式中△y稱為齒高變動系數(shù)。相應(yīng)全齒高為h=h?+hy,=hz+hgz=(ht=(2h++c*)m-△m設(shè)中心距減小△ym前后的中心距分別為α和α,則有以上僅就正變位齒輪進(jìn)行分析。但可以證明：對于外嚙合傳動，無論x,和x?取何值，△y恒為正值。變位齒輪的全齒高恒大于或等于標(biāo)準(zhǔn)齒輪的全齒高。輪轂等)失效很少發(fā)生，通常按經(jīng)驗設(shè)計。1.輪齒折斷采用表面強(qiáng)化處理(如噴丸、碾壓)等，都可以提高輪齒的抗折斷能力。2.齒面點蝕3.齒面磨損4.齒面膠合前中國機(jī)床的數(shù)控化率發(fā)展很快。日本機(jī)床的數(shù)控化率從開始的40%提高到目前90%的水平，大約花了15年的時間，從中國現(xiàn)在發(fā)展的速度來看，如要達(dá)到要提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，就要提高機(jī)床的速度。圖1所示的是從1996年到NSK從1916年開始開發(fā)制造軸承，已經(jīng)具有90年生產(chǎn)軸承和45年生產(chǎn)滾珠項，以此滾動技術(shù)為基礎(chǔ)，不斷開發(fā)生產(chǎn)滾珠絲杠、直線導(dǎo)軌、主軸單元以及求，NSK開發(fā)了DN值達(dá)22萬(DN=軸徑x轉(zhuǎn)數(shù)),靜音、且?guī)в行碌臐櫥Y(jié)(圖2),具有低噪音，低震動的特征。由于采用了新的循環(huán)方式，其DN值也就是軸徑和轉(zhuǎn)數(shù)的乘積可達(dá)到22萬，比現(xiàn)有的產(chǎn)品提高1倍。而且，噪音可降低并加以保持，以20～150mm的行程，以100～250mm/sec的比較慢的速度，可使用在軸承、滾珠絲杠和直線導(dǎo)軌上，并承諾可運行5年或1萬km免維護(hù)。圖4