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

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)線切割機(jī)工作臺(tái)的改進(jìn)與設(shè)計(jì)安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2010年12月在我國(guó)工業(yè)技術(shù)飛速發(fā)展的新形勢(shì)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(kāi)發(fā)過(guò)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(guó)國(guó)場(chǎng)的需要，也能為我國(guó)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(diǎn)，本設(shè)計(jì)是對(duì)電火花線切割機(jī)工作臺(tái)的改進(jìn)，使其工作臺(tái)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(lái)源與意義 21.2設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)內(nèi)容 2第2章基礎(chǔ)知識(shí) 22.1線切割機(jī)簡(jiǎn)介 22.1.1國(guó)外線切割機(jī)的發(fā)展 22.1.2國(guó)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(shì) 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(jì) 73.1導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 73.1.1初步確定導(dǎo)軌方案 73.1.2結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)度的確定 83.1.3配合度及工差的確定 3.2齒輪的設(shè)計(jì) 3.2.2此漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 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(dòng)的潤(rùn)滑 3.2.7漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪嚙合傳動(dòng)設(shè)計(jì) 3.2.8齒輪機(jī)構(gòu)嚙合傳動(dòng)的幾何尺寸 3.2.9齒輪傳動(dòng)的失效形式 3.3蝸輪、蝸桿的設(shè)計(jì) 3.3.1蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn) 3.3.2蝸輪蝸桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 3.3.3蝸輪蝸桿幾何尺寸的確定 3.3.4蝸桿傳動(dòng)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(dòng)的潤(rùn)滑及熱平衡計(jì)算 3.3.7蝸輪軸和軸承的選擇與設(shè)計(jì) 3.4絲桿、螺母的設(shè)計(jì) 第4章工作臺(tái)注意事項(xiàng) 參考文獻(xiàn) 附錄1 附錄2 近年來(lái)，隨著在我國(guó)國(guó)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(guò)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(diǎn)，本課題是針對(duì)電火花線切割機(jī)DK7745工作臺(tái)的改進(jìn)，使其工作臺(tái)能在X軸線上偏移0——15度，以增加走絲對(duì)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(shí)本章介紹線切割加工機(jī)發(fā)展史，中國(guó)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(jiǎn)介20世紀(jì)中期，蘇聯(lián)拉扎林科夫婦研究開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)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(huì)中展出，改進(jìn)加工速度，確立無(wú)人運(yùn)轉(zhuǎn)狀況廣用簡(jiǎn)易形APT(APT語(yǔ)言比正式機(jī)型容易),簡(jiǎn)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(shí)行市場(chǎng)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(wú)論如何這種線切割機(jī)床是中國(guó)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(jià)格可以相差10萬(wàn)人民幣，這確實(shí)給用戶(hù)的選型造成很大困難(特別是國(guó)外用戶(hù)),稍有不產(chǎn)過(guò)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(lái)，經(jīng)過(guò)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(duì)形狀復(fù)雜零件的加工，最高切割速度也可超過(guò)300mm2/min;尺寸精度可達(dá)是運(yùn)絲系統(tǒng)或是加工條件都有很大的差異。簡(jiǎn)單地對(duì)比機(jī)床的加工性能未加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，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(shì)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(yáng)長(zhǎng)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(lái)滿(mǎn)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(hù)都難以接受。為在較短的時(shí)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(hào)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(mǎn)煤為了在2個(gè)電極之間產(chǎn)生電火花，這2個(gè)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(wú)數(shù)次碰撞，形成一個(gè)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(jì)載傾斜力方面的因素。設(shè)計(jì)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(tái)沿導(dǎo)軌橫向傾覆，在工作臺(tái)在X軸上傾滾動(dòng)導(dǎo)軌中的滾動(dòng)體(及滾柱)和保持架隨導(dǎo)軌移動(dòng)。為了提高滾動(dòng)導(dǎo)軌良好接觸的場(chǎng)合。滾柱(針)導(dǎo)軌剛度大，承載能力強(qiáng)，但對(duì)位置精度要求高。式中L-運(yùn)動(dòng)件或承導(dǎo)件的長(zhǎng)度，計(jì)算時(shí)取較短者的長(zhǎng)度(毫米)1-支承點(diǎn)的距離(毫米);在極端位置時(shí)的余量。徑為15mm,長(zhǎng)度為20mm。滾動(dòng)體的數(shù)目最少為12個(gè)。這里選擇18圖21-22 (有時(shí)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(diǎn)為20-25個(gè)點(diǎn)，精密3.2齒輪的設(shè)計(jì)(2)齒根圓過(guò)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(jì)算齒輪幾何尺寸的基準(zhǔn)圓其(4)基圓形成漸開(kāi)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(jì)算公式：由齒輪各部分名稱(chēng)的定義可以得到標(biāo)準(zhǔn)齒輪的幾何尺寸計(jì)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(gè)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(jì)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(jì)算式分別是：其中h*a和c*分別稱(chēng)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(hào)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(guò)計(jì)算得X軸和Y軸齒輪參數(shù)相同為：漸開(kāi)線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)(GB/T10095.1)規(guī)定齒輪共有13個(gè)精度等級(jí)，齒根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選用5等級(jí)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(shí)微人工時(shí)做MC尼龍夾布膠木3.2.6齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑設(shè)計(jì)開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，及X軸和Y軸上的齒輪傳動(dòng)，因速度低，所以采用人工定期加潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂，潤(rùn)滑方式。3.2.7漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪嚙合傳動(dòng)設(shè)計(jì)重合度計(jì)算公式外嚙合齒輪的重合度計(jì)算公式可參照右圖推出：實(shí)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(jiǎn)得：式中：嚙合角重合度的物理意義B?B2的BA和A?B(長(zhǎng)度各為0.3P.)段有兩對(duì)輪齒同時(shí)在嚙合，稱(chēng)為雙齒嚙合區(qū)；而在節(jié)點(diǎn)P附近A?A?段(長(zhǎng)度為0.7Pb),只有一對(duì)輪齒在嚙合，稱(chēng)為單齒很小，通常由齒輪公差來(lái)保證。對(duì)于齒輪運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)仍按無(wú)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(guò)程中，有時(shí)刀具會(huì)把齒輪根部產(chǎn)生原因圖為齒條刀的齒頂線超過(guò)極限嚙合點(diǎn)N1(嚙合線與被切齒輪基圓的切點(diǎn))的情況。當(dāng)?shù)毒咭运俣葀移動(dòng)到達(dá)位置Ⅱ時(shí)，刀刃齒廓將被加工輪齒的漸開(kāi)線齒廓完全切出。范成加工繼續(xù)進(jìn)行，刀具移動(dòng)距離s到達(dá)位置Ⅲ,刀刃齒廓與嚙合線NN交于點(diǎn)K。與此同時(shí)，齒輪相應(yīng)轉(zhuǎn)過(guò)φ角，其基圓轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng) N?N<N?K。該式表明漸開(kāi)線齒廓上的點(diǎn)N落在刀刃的左內(nèi)側(cè)，即點(diǎn)N附近的漸開(kāi)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(guò)極限嚙合點(diǎn)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(guò)極限嚙合點(diǎn)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(shí)，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(shí)，為了避免根切，必須采用正變位且x≥xwn>0;當(dāng)z>Zmin時(shí)，可以采用負(fù)變位(x<0),只要滿(mǎn)足x≥xun的條件就不會(huì)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(jì)中采用2中的方法。無(wú)側(cè)隙嚙合條件及無(wú)側(cè)隙嚙合方程式(1)無(wú)側(cè)隙嚙合條件齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)，為了在嚙合齒廓之間形成潤(rùn)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(chēng)為齒側(cè)間隙，簡(jiǎn)稱(chēng)側(cè)隙。但是，齒側(cè)間隙的存在會(huì)產(chǎn)生齒間沖擊，影響齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性。因此，這個(gè)間隙只能很小，通常由齒輪公差來(lái)保證。對(duì)于齒輪運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)仍按無(wú)齒側(cè)間隙(側(cè)隙為零)進(jìn)行設(shè)計(jì)。一對(duì)齒輪嚙合過(guò)程中，兩節(jié)圓作純滾動(dòng)。因此，兩齒輪的節(jié)圓齒距應(yīng)相等，即p?=p?。為保證無(wú)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(wú)側(cè)隙嚙合方程式節(jié)圓齒厚S?,p?:而并化簡(jiǎn)得一對(duì)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(wú)側(cè)隙嚙合傳動(dòng)。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)，因x?=x?=0,則有α=a。保證齒頂厚條件對(duì)于正變位齒輪，過(guò)大的變位可能引起齒頂變尖(S。=0)或齒頂厚過(guò)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(duì)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(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂，潤(rùn)滑方式。3.2.8齒輪機(jī)構(gòu)嚙全傳動(dòng)的幾何尺寸1.中心距α與中心距變動(dòng)系數(shù)y1)中心距α由圖可得一對(duì)變位齒輪的中心距α對(duì)于一對(duì)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(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)安裝中心距，簡(jiǎn)稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)中心距。此時(shí)，兩輪的分度圓相切并與其節(jié)圓重合，既保證無(wú)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(shí)用作儲(chǔ)存潤(rùn)滑油。2)中心距變動(dòng)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(chēng)中心距變動(dòng)量),則有故式中y稱(chēng)為中心距變動(dòng)系數(shù)。假想有一把標(biāo)準(zhǔn)齒條刀具，它可以同時(shí)雙面切削兩個(gè)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(diǎn)A、B?和點(diǎn)A?、B?接觸，而且輪1上的點(diǎn)A?和輪2上的點(diǎn)A?分別處在同一刀刃齒廓兩側(cè)不同位置，點(diǎn)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(shí)，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(shí)現(xiàn)無(wú)側(cè)隙嚙合，可把兩輪中心靠近，直至無(wú)側(cè)隙為止，并設(shè)中心距縮短量為△ym。顯然，此時(shí)頂隙也將減小△ym,不再是標(biāo)準(zhǔn)頂隙。因此為了實(shí)現(xiàn)無(wú)側(cè)隙嚙合的同時(shí)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(chēng)為齒高變動(dòng)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(duì)于外嚙合傳動(dòng)，無(wú)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(yàn)設(shè)計(jì)。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(diǎn)蝕3.齒面磨損4.齒面膠合前中國(guó)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(kāi)始的40%提高到目前90%的水平，大約花了15年的時(shí)間，從中國(guó)現(xiàn)在發(fā)展的速度來(lái)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(kāi)始開(kāi)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(xiàng)，以此滾動(dòng)技術(shù)為基礎(chǔ)，不斷開(kāi)發(fā)生產(chǎn)滾珠絲杠、直線導(dǎo)軌、主軸單元以及求，NSK開(kāi)發(fā)了DN值達(dá)22萬(wàn)(DN=軸徑x轉(zhuǎn)數(shù)),靜音、且?guī)в行碌臐?rùn)滑結(jié)(圖2),具有低噪音，低震動(dòng)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(wàn)，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(yùn)行5年或1萬(wàn)km免維護(hù)。圖4