電火花機(jī)械體主傳動(dòng)設(shè)計(jì)（主軸滾珠絲杠）【說(shuō)明書(shū)+CAD】

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第二節(jié)滾珠絲杠的標(biāo)準(zhǔn)和精度選擇…………………………………………..20 第三節(jié)滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………..…20 第四節(jié)滾珠絲杠的支承………………………………………………………..21 第五節(jié)滾珠絲杠螺母副的選擇步驟…………………………………………..23 第四章滾珠絲杠參數(shù)的分析與計(jì)算………………………………………………..23 第一節(jié)滾珠絲杠的選用方式………………………………..…………………23 第二節(jié)滾珠絲杠支承方式的選用……………………………………………..25 第三節(jié)本設(shè)計(jì)中絲杠參數(shù)的校驗(yàn)………...…………………………………...26 總結(jié)及鳴謝………………………………………………..…………………………29 參考文獻(xiàn)…………………………………………….……………………………….29 緒 論 電火花加工技術(shù)（EDM）是一種把電能用來(lái)轉(zhuǎn)換成熱能來(lái)加工的一種新技術(shù)，它是靠熱能來(lái)融化工件從而使工件得到有效的尺寸從而與傳統(tǒng)的機(jī)械加工技術(shù)有了本質(zhì)的區(qū)別，在加工精度上有著無(wú)法比擬的差距。 本書(shū)主要介紹電火花機(jī)床主軸頭里零件的設(shè)計(jì)等，但主軸頭里滾珠絲杠將是本書(shū)的要點(diǎn)，從滾珠絲杠的設(shè)計(jì)到最后的校合書(shū)上都一一講明，至于其他電方面的系統(tǒng)與零件本書(shū)只是略有提及。 滾珠絲杠在電火花中的主要作用是把伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為電極的直線運(yùn)動(dòng)，所以對(duì)滾珠絲杠的尺寸和形狀公差要求比較高，本書(shū)基本上涉及到絲杠的各個(gè)技術(shù)要求，從形狀的分析到零件材料的選擇和熱處理等等，希望本書(shū)的出現(xiàn)能給讀者帶來(lái)實(shí)質(zhì)上的幫助。 由于編者水平有限，書(shū)中難免有不足之處，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。 編者 于 二零零八年三月 第一章機(jī)床的形狀分析及型號(hào) 第一節(jié).機(jī)床的形狀分析; 如圖1-1所示為最常見(jiàn)的電火花穿孔機(jī),它包括主機(jī)、電源箱、工作液循環(huán)系統(tǒng)、如果采用液壓伺副服系統(tǒng)，則應(yīng)該還包括液壓系統(tǒng)，共四大部分組成.但兼于本設(shè)計(jì)趨向于機(jī)械傳動(dòng)所以本書(shū)只在于表達(dá)滾珠絲杠傳動(dòng)部分. 主機(jī)用于支撐工具電極和工件間相對(duì)的位置,并實(shí)現(xiàn)電極在加工過(guò)程中穩(wěn)定的進(jìn)給運(yùn)動(dòng).主機(jī)主要由床身、立柱、主軸頭、工作臺(tái)及潤(rùn)滑系統(tǒng)組成.電源箱包括脈沖電源,自動(dòng)控制系統(tǒng)和其他電氣控制系統(tǒng)組成 電火花機(jī)床是靠帶電電極與工件間通過(guò)一定的間隙(0.01～0.5mm)放電使高壓電流擊穿絕緣介質(zhì)使介質(zhì)電離導(dǎo)電產(chǎn)生瞬間的高溫把金屬材料逐步去除,所以放電的間隙對(duì)工件加工的精度有著絕對(duì)的影響,而這方面主要取決于主軸頭里滾珠絲杠的精度. 第二節(jié)機(jī)床的型號(hào) 本節(jié)主要介紹電火花機(jī)床的型號(hào)及選用方法; 我國(guó)早期生產(chǎn)的電火花機(jī)床主要采用RC﹑RLC﹑和電子管等窄脈沖電源分別命名為D61系列,但80年代以后開(kāi)始大批使用晶體管脈沖電源電火花機(jī)床既可以用來(lái)做穿孔加工也可以用來(lái)做成型加工故1985年起國(guó)家機(jī)械部把電火花機(jī)床定名為D71系列,具體型號(hào)表示方法如下: D(電火花加工機(jī)床)71(穿孔成型加工機(jī)床)32(工作臺(tái)寬度) 表（1.1）電火花穿孔加工機(jī)床主參數(shù)標(biāo)準(zhǔn) 工作臺(tái) 臺(tái)面 寬度B /mm 200 250 320 400 500 630 800 1000 長(zhǎng)度L 320 400 500 630 800 1000 1250 1600 行程 縱向X 160 250 400 630 橫向Y 200 320 500 800 最大承載質(zhì)量/KG 50 100 200 400 800 1500 3000 6000 T型槽 槽數(shù) /mm 3 5 7 槽寬 10 12 14 18 槽間距離 63 80 100 125 主軸連接板至工作臺(tái)最大距離H 300 400 500 650 700 800 900 1000 主軸頭 伺服行程Z 80 100 125 150 180 200 250 300 滑座行程W 150 200 250 300 350 400 450 500 工具電極 最大質(zhì)量/kg Ⅰ型 20 50 100 250 Ⅱ型 25 100 200 500 連接尺寸 工作液槽內(nèi)壁 長(zhǎng)度d /mm 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 寬度c 300 400 500 630 800 1000 1250 1600 高度h 200 250 320 400 500 500 800 1000 現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外主要電火花穿孔成型機(jī)床的型號(hào)往往會(huì)加上本廠的廠名及其他代號(hào)，每個(gè)廠的型號(hào)都不是統(tǒng)一的，在細(xì)節(jié)上因廠而異但是主體上是相差不遠(yuǎn)的，只是在主標(biāo)準(zhǔn)的前后添上各自的廠標(biāo)。 第二章電火花機(jī)床主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)部件 滾珠絲杠在電火花機(jī)床中是把伺服電機(jī)轉(zhuǎn)化成電極軸的直線運(yùn)動(dòng)所以一個(gè)電火花機(jī)床的性能指標(biāo)很大程度上依賴(lài)與主軸伺服電機(jī)相連接的滾珠絲杠的精度。（見(jiàn)CAD圖2-1）39 滾珠螺旋的特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合圖（2-2）如下； 特點(diǎn) 應(yīng)用場(chǎng)合 （1） 摩擦阻力小，傳遞效率高（η>90%） （2） 結(jié)構(gòu)復(fù)雜制造困難 （3） 具有運(yùn)動(dòng)可逆性，可回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為直線運(yùn)動(dòng)也可直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 （4） 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)啟動(dòng)后無(wú)顫動(dòng)。低速時(shí)無(wú)爬行。 （5） 螺母與螺桿經(jīng)頂緊可達(dá)到很高的定位精度（1um~2um）和重復(fù)定位精度（1um~2um）并可提高軸向剛度。 （6） 工作壽命長(zhǎng)，不易發(fā)生故障。 （7） 抗沖擊性能差。 數(shù)控機(jī)床，精密機(jī)床，測(cè)試機(jī)械，儀器的傳動(dòng)螺旋和調(diào)整螺旋，飛行器，船舶自動(dòng)控制系統(tǒng)和傳力螺旋。 滾珠絲杠副不僅具有上述優(yōu)點(diǎn)以外還因?yàn)樗鬂L動(dòng)軸承一樣可作為配套元件模塊化生產(chǎn)因此其型號(hào)也比較繁多。 第一節(jié)滾珠絲杠副分析 　　早在19世紀(jì)末就發(fā)明了滾珠絲杠副，但很長(zhǎng)一段時(shí)間未能實(shí)際應(yīng)用，因制造難度太大。世界上第一個(gè)使用滾珠絲杠副的是美國(guó)通用汽車(chē)公司薩吉諾分廠，它將滾珠絲杠副用于汽車(chē)的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上。1940年，美國(guó)開(kāi)始成批生產(chǎn)用于汽車(chē)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的滾珠絲杠副，1943年，滾珠絲杠副開(kāi)始用于飛機(jī)上。精密螺紋磨床的出現(xiàn)使?jié)L珠絲杠副在精度和性能上產(chǎn)生了較大的飛躍，隨著數(shù)控機(jī)床和各種自動(dòng)化設(shè)備的發(fā)展，促進(jìn)了滾珠絲杠副的研究和生產(chǎn)。從50年代開(kāi)始，在工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家中，滾珠絲杠副生產(chǎn)廠家如雨后春筍般迅速出現(xiàn)，例如：美國(guó)的WARNER-BEAVER公司、GM－SAGINAW公司；英國(guó)的ROTAX公司；日本的NSK公司、TSUBAKI公司等。我國(guó)早在50年代末期開(kāi)始研制用于程控機(jī)床、數(shù)控機(jī)床的滾珠絲杠副。40多年來(lái)，由于滾珠絲杠副具有高效率、高精度、高剛度等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、航天、航空、核工業(yè)等領(lǐng)域?，F(xiàn)在，滾珠絲杠副已成為機(jī)械傳動(dòng)與定位的首選部件。滾珠絲杠副的發(fā)展主要在以下幾方面。 1　滾珠絲杠副的種類(lèi) 由于滾珠絲杠副的使用不斷普及，使用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，對(duì)滾珠絲杠副的要求也越來(lái)越多，普通規(guī)格的滾珠絲杠副已遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足不了使用要求，如航天航空領(lǐng)域、小型精密測(cè)試裝置、電子儀器以及半導(dǎo)體裝置等基本上都需要公稱(chēng)直徑d0≤12mm，導(dǎo)程Ph=0.5～2.5 mm的微型滾珠絲杠副。日本NSK公司已開(kāi)發(fā)出公稱(chēng)直徑d0=4mm，導(dǎo)程Ph=0.5mm的世界最小導(dǎo)程微型滾珠絲杠副。半導(dǎo)體插件裝置、小型機(jī)器人等需要微型大導(dǎo)程滾珠絲杠副，以滿(mǎn)足高速驅(qū)動(dòng)要求。本設(shè)計(jì)中滾珠絲杠的公稱(chēng)直徑定為35mm。 隨著機(jī)械產(chǎn)品向高速、高效、自動(dòng)化方向發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控鍛壓機(jī)械、加工中心以及機(jī)電一體化自動(dòng)機(jī)械等，其進(jìn)給驅(qū)動(dòng)速度不斷提高，大導(dǎo)程滾珠絲杠副的出現(xiàn)，滿(mǎn)足了高速化的要求。日本NSK公司已開(kāi)發(fā)出公稱(chēng)直徑×導(dǎo)程為：15mm×40mm、16mm×50mm、20mm×60mm、25mm×80mm超大導(dǎo)程滾珠絲杠副，快速進(jìn)給速度達(dá)180m/min。 　　現(xiàn)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)上對(duì)滾珠絲杠副還沒(méi)有統(tǒng)一的分類(lèi)，但各國(guó)一般是按以下原則進(jìn)行分類(lèi)的，普通滾珠絲杠副一般指公稱(chēng)直徑d0=16～100mm，導(dǎo)程Ph=4～20mm，螺旋升角φ＜9°。 　　微型滾珠絲杠副指公稱(chēng)直徑d0≤12mm的滾珠絲杠副。對(duì)于導(dǎo)程Ph≤3mm的滾珠絲杠副稱(chēng)為微型小導(dǎo)程滾珠絲杠副，螺旋升角φ＞9°的滾珠絲杠副稱(chēng)為微型大導(dǎo)程滾珠絲杠副。 　　大導(dǎo)程滾珠絲杠副指公稱(chēng)直徑d0≥16mm，螺旋升角17°≥φ＞9°或?qū)С蘢0≤Ph≤d0的滾珠絲杠副，對(duì)于螺旋升角φ＞17°稱(chēng)為超大導(dǎo)程滾珠絲杠副。 　　重型滾珠絲杠副指公稱(chēng)直徑d0≥125mm的滾珠絲杠副。 2　滾珠絲杠副結(jié)構(gòu) 滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)分為內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)(以圓形反向器和橢圓形反向器為代表)和外循環(huán)結(jié)構(gòu)(以插管為代表)兩種。這兩種結(jié)構(gòu)也是最常用的結(jié)構(gòu)。這兩種結(jié)構(gòu)性能沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別，只是內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)安裝連接尺寸??；外循環(huán)結(jié)構(gòu)安裝連接尺寸大。滾動(dòng)螺旋副 滾珠 滾動(dòng)螺母 滾動(dòng)螺旋 螺旋 其他 間隙滾珠 負(fù)荷滾珠 螺母 滾珠循環(huán)裝置 密封元件 潤(rùn)滑元件 外殼 預(yù)緊元件 圖2-3　滾珠絲杠副組成框架 目前，滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)已有10多種，但比較常用的主要有(圖2，附表)：內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)；外循環(huán)結(jié)構(gòu)；端蓋結(jié)構(gòu)；蓋板結(jié)構(gòu)。 圖2-4　滾珠絲杠副主要結(jié)構(gòu) 　　內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)反向器的形狀有多種多樣，但是，常用的外形就是圓形和橢圓形。由于圓形滾珠反向通道較短，因此，在流暢性上不如橢圓形結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在，最好的反向器結(jié)構(gòu)為橢圓形內(nèi)通道結(jié)構(gòu)，由于滾珠反向不通過(guò)絲杠齒頂，類(lèi)似外循環(huán)結(jié)構(gòu)，因此，消除了絲杠齒頂?shù)菇钦`差給滾珠反向帶來(lái)的影響。但由于制造工藝較復(fù)雜，影響了這種結(jié)構(gòu)的推廣。 種　類(lèi) 特　　　　　點(diǎn) 循環(huán)圈數(shù) 螺母 尺寸 圈數(shù) 列數(shù) 內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu) 通過(guò)反向器組成滾珠循環(huán)回路，每一個(gè)反向器組成1圈滾珠鏈。因此承載小。適應(yīng)于微型滾珠絲杠副與普通滾珠絲杠副。 1 2列 以上 小 外循環(huán)結(jié)構(gòu) 通過(guò)插管組成滾珠循環(huán)回路，每一個(gè)插管至少1.5圈滾珠鏈，因此，承載大。適應(yīng)于小導(dǎo)程、一般導(dǎo)程、大導(dǎo)程與重型滾珠絲杠副。 1.5 以上 1列 以上 大 端蓋結(jié)構(gòu) 通過(guò)螺母兩端的端蓋組成滾珠循環(huán)回路，每個(gè)回路至少1圈滾珠鏈，承載大。適應(yīng)于多頭大導(dǎo)程、超大導(dǎo)程滾珠絲杠副。 1 以上 2列 以上 小 蓋板結(jié)構(gòu) 通過(guò)蓋板組成滾珠循環(huán)回路，每個(gè)螺母一個(gè)蓋板，每個(gè)蓋板組成至少1.5圈滾珠鏈。適應(yīng)于微型滾珠絲杠副。 1.5 以上 1 中 3　滾珠絲杠副精度 　　過(guò)去，為了獲得高的定位精度，主要通過(guò)提高滾珠絲杠副本身的精度來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此，對(duì)滾珠絲杠的導(dǎo)程累積誤差要求很高，給滾珠絲杠副的制造帶來(lái)困難，使?jié)L珠絲杠副的生產(chǎn)成本加大。特別是高精度滾珠絲杠副，只有通過(guò)數(shù)控螺紋磨床或激光反饋螺紋磨床加工才能達(dá)到。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們掌握了數(shù)控補(bǔ)償技術(shù)，因而，不需要很高精度的滾珠絲杠副，也能獲得高的定位精度。為了適應(yīng)數(shù)控補(bǔ)償技術(shù)的要求，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO3408-3-1992以及部頒標(biāo)準(zhǔn)JB3162.2-92都對(duì)滾珠絲杠副的行程變動(dòng)量作了要求，如有效行程內(nèi)行程變動(dòng)量、任意300mm行程內(nèi)行程變動(dòng)量、2π弧度內(nèi)行程變動(dòng)量。其目的就是要控制滾珠絲杠副行程誤差的直線性，也即滾珠絲杠副行程誤差線性化。為數(shù)控誤差補(bǔ)償創(chuàng)造條件。 4　滾珠絲杠副性能 　　隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)滾珠絲杠副的要求也越來(lái)越高，為了使機(jī)械產(chǎn)品能實(shí)現(xiàn)高的定位精度且能平穩(wěn)運(yùn)行，這就要求滾珠絲杠副不但有高的精度，而且運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無(wú)阻滯現(xiàn)象。滾珠絲杠副運(yùn)轉(zhuǎn)是否平穩(wěn)，主要取決于滾珠絲杠副預(yù)緊轉(zhuǎn)矩的變動(dòng)量，不同轉(zhuǎn)速下滾珠絲杠副的滾珠鏈運(yùn)動(dòng)的流暢性不同，因此，滾珠絲杠副的預(yù)緊轉(zhuǎn)矩也不相同。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO3408－3－1992以及部頒標(biāo)準(zhǔn)JB3162.2－92規(guī)定了在轉(zhuǎn)速為100r/min時(shí)，滾珠絲杠副預(yù)緊轉(zhuǎn)矩的允差。 　　由于存在加工誤差，如：滾珠絲杠中徑尺寸全長(zhǎng)不一致，絲杠、螺母的導(dǎo)程誤差，絲杠與螺母的滾道齒形誤差以及螺紋滾道的粗糙度等，使?jié)L珠絲杠副的動(dòng)態(tài)預(yù)緊轉(zhuǎn)矩在絲杠螺紋全長(zhǎng)上是不恒定的，這直接影響驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的平穩(wěn)性，因而也影響滾珠絲杠副的定位精度。因此，滾珠絲杠副預(yù)緊轉(zhuǎn)矩變動(dòng)量的大小是反映滾珠絲杠副性能好壞的重要指標(biāo)。 　　近幾年來(lái)，人們對(duì)滾珠絲杠副的預(yù)緊轉(zhuǎn)矩變動(dòng)量的大小開(kāi)始重視起來(lái)，以前人們只重視滾珠絲杠副綜合行程誤差曲線，現(xiàn)在也開(kāi)始重視滾珠絲杠副預(yù)緊轉(zhuǎn)矩的曲線。因?yàn)橛辛诉@兩條曲線，滾珠絲杠副的性能就能很好地反映出來(lái)。 　　為了滿(mǎn)足上述要求，北京機(jī)床研究所先后研制了滾珠絲杠副綜合行程誤差測(cè)量?jī)x和預(yù)緊轉(zhuǎn)矩測(cè)量?jī)x。應(yīng)用現(xiàn)代化的測(cè)量手段和高精度的傳感器，在測(cè)量過(guò)程中能實(shí)時(shí)顯示行程誤差曲線和預(yù)緊轉(zhuǎn)矩曲線，并打印出完整的測(cè)量報(bào)告，為衡量滾珠絲杠副的總成質(zhì)量，提供了可靠的檢測(cè)手段。 　　隨著數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，“高速、高效”成為各廠家追求的目標(biāo)，對(duì)于高速驅(qū)動(dòng)與定位部件，國(guó)外已有直線電動(dòng)機(jī)問(wèn)世，開(kāi)始用于加工中心，快速進(jìn)給速度達(dá)到160m/min以上，加速度達(dá)4g以上，向滾珠絲杠副提出嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。但由于直線電動(dòng)機(jī)存在價(jià)格昂貴、控制系統(tǒng)復(fù)雜、需采取措施解決磁鐵吸引金屬切屑、強(qiáng)磁對(duì)人身危害以及發(fā)熱等缺點(diǎn)，在近一段時(shí)間很難得到普及。滾珠絲杠副仍是現(xiàn)在高速驅(qū)動(dòng)的最優(yōu)先選擇，國(guó)外大部分高速加工中心仍使用滾珠絲杠副。為了達(dá)到高速驅(qū)動(dòng)目的，設(shè)計(jì)時(shí)在提高電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速可達(dá)4000r/min)的同時(shí)，使用大導(dǎo)程滾珠絲杠副，導(dǎo)程可達(dá)32mm。如日本馬扎克公司在FF660機(jī)床上使用滾珠絲杠副，機(jī)床快速移動(dòng)速度達(dá)90m/min，加速度達(dá)1.5g。 　　從前，擔(dān)心大導(dǎo)程滾珠絲杠副驅(qū)動(dòng)對(duì)加工中心精度的影響，設(shè)計(jì)時(shí)取導(dǎo)程Ph≤10mm。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，從1999年日本國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)上可看出，設(shè)計(jì)與研究現(xiàn)在大部分高速加工中心都使用大導(dǎo)程滾珠絲杠副。 　　滾珠絲杠副在高速驅(qū)動(dòng)時(shí)主要存在的問(wèn)題是：噪聲、溫升、精度。滾珠絲杠副噪聲產(chǎn)生的原因主要有：滾珠在循環(huán)回路中的流暢性、滾珠之間的碰撞、滾道的粗糙度、絲杠的彎曲等。滾珠絲杠副的溫升主要是由滾珠與絲杠、螺母、反向器之間的摩擦及滾珠之間的摩擦產(chǎn)生的。要解決上述問(wèn)題首先應(yīng)從滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開(kāi)始，對(duì)存在的問(wèn)題采取措施；另一方面，從工藝上解決，通過(guò)合理的工藝流程，提高產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量；選取適當(dāng)?shù)臐L珠絲杠副預(yù)緊轉(zhuǎn)矩；減小滾珠絲杠副的預(yù)緊轉(zhuǎn)矩的變動(dòng)量，使?jié)L珠絲杠副適應(yīng)高速驅(qū)動(dòng)的要求。 　　總之，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，用戶(hù)對(duì)滾珠絲杠副的要求越來(lái)越嚴(yán)，要求也多樣化，促使?jié)L珠絲杠生產(chǎn)廠不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量、開(kāi)發(fā)新品種，以滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。 第二節(jié)滾珠絲杠副的代號(hào)及編號(hào)規(guī)則 根據(jù)ZBJ51004-89《滾珠絲杠副參數(shù)》和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的有關(guān)文件標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)滾珠絲杠副的參數(shù)代號(hào)、特征代號(hào)及滾珠螺紋旋向代號(hào)做了如下規(guī)定： 一.代號(hào) 1.參數(shù)代號(hào) 表2-3參數(shù)代號(hào) 參數(shù)名稱(chēng) 代號(hào) 參數(shù)名稱(chēng) 代號(hào) 公稱(chēng)直徑 d 螺母螺紋內(nèi)徑 D1 導(dǎo)程 p 螺母螺紋底徑 D2 基本導(dǎo)程 Ph 滾道圓弧偏心距 e 絲杠螺紋外徑 d1 絲杠滾道圓弧半徑 Rs 絲杠螺紋底徑 d2 螺母滾道圓弧半徑 Rn 螺紋全長(zhǎng) l 滾珠直徑 Dw 接觸角 a 2.特征代號(hào) 特征代號(hào)包括循環(huán)方式代號(hào)、預(yù)緊代號(hào)、負(fù)荷滾珠總?cè)?shù)代號(hào)、精度等級(jí)代號(hào)及螺紋旋向代號(hào)等，具體見(jiàn)下圖： 表格 1循環(huán)方式代號(hào) 表格2 預(yù)緊方式代號(hào) 循環(huán)方式 代號(hào) F 預(yù)緊方式 代號(hào) 內(nèi)循環(huán) 浮動(dòng)返向器 單螺母變位導(dǎo)程預(yù)緊 B 單螺母增大鋼球直徑預(yù)緊 Z 固定反向器 G CM 雙螺母墊片預(yù)緊 D 外循環(huán) 插管式 埋入 雙螺母齒差預(yù)緊 C 凸出 CT 雙螺母調(diào)整預(yù)緊 L 螺旋槽式 L 單螺母無(wú)預(yù)緊 W 表格3 負(fù)荷滾珠圈數(shù)代號(hào) 表格4 精度等級(jí)代號(hào) 表格5 螺紋旋向代號(hào) 負(fù)荷滾珠總?cè)?shù) 代號(hào) 精度等級(jí) 代號(hào) 螺紋旋向 代號(hào) 1.5圈 1.5 1級(jí)精度 1 右旋 不標(biāo) 2圈 2 2級(jí)精度 2 左旋 LH 2.5圈 2.5 3級(jí)精度 3 3圈 3 4級(jí)精度 4 3.5圈 3.5 5級(jí)精度 5 4圈 4 7級(jí)精度 7 4.5圈 4.5 10級(jí)精度 10 5圈 5 （3）滾珠螺紋的代號(hào) 起代號(hào)用“GQ”表示，標(biāo)注在公稱(chēng)直徑前如 GQ50×8-3 二，滾珠絲杠副的型號(hào) 滾珠絲杠副的型號(hào)按以下格式編寫(xiě)： 標(biāo)記示例：CMD50-3.5-3表示為插管埋入式外循環(huán)（CM）雙螺母墊片預(yù)緊片預(yù)緊（D）的滾珠絲杠副負(fù)荷滾珠總?cè)?shù)為3.5圈，精度等級(jí)為3級(jí)，螺旋方向?yàn)橛倚? 為了表示滾珠絲杠副的全長(zhǎng)和螺紋長(zhǎng)度，一般在滾珠絲杠副型號(hào)下用絲杠全長(zhǎng)×螺紋長(zhǎng)度表示： CMD50-3.5-3/2200×1800表示絲杠的長(zhǎng)度為2200，螺紋長(zhǎng)度為1800。 第三章滾珠絲杠副傳動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)算 第一節(jié)滾珠絲杠螺母副的特點(diǎn) 滾珠絲杠螺母副是一種低摩擦、高精度、高效率的機(jī)構(gòu)。滾珠絲杠螺母副其它特點(diǎn)如下： 1. 運(yùn)動(dòng)極靈敏，低速時(shí)不會(huì)出現(xiàn)爬行； 2. 可以完全消除間隙并可預(yù)緊，故有較高的軸向剛度，反向定位精度高； 3. 滾珠絲杠螺母副摩擦系數(shù)小，無(wú)自鎖，能實(shí)現(xiàn)可逆?zhèn)鲃?dòng)； 4. 滾珠絲杠螺母副的滾珠循環(huán)方式一般分外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩種，如圖7.3所示。 圖7.3 滾珠絲杠螺母副 ????預(yù)緊是指它在過(guò)盈的條件下工作，把彈性變形量控制在最小限度。滾珠絲杠多采用雙螺母調(diào)隙結(jié)構(gòu)。用雙螺母加預(yù)緊力消除軸向間隙時(shí)，必須注意：預(yù)緊力不宜過(guò)大或過(guò)小，要特別減小絲杠安裝部分和驅(qū)動(dòng)部分的間隙。 ????雙螺母調(diào)隙結(jié)構(gòu)分為螺紋式、墊片式和齒差式等，如圖7.4所示。 a.螺紋式 b.墊片式 c.齒差式 圖7.4 雙螺母調(diào)隙結(jié)構(gòu) 滾珠絲杠的主要技術(shù)參數(shù)如圖7.5所示。 ????1) 名義直徑D0 ????滾珠絲杠的名義直徑D0是滾珠與螺紋滾道在理論接觸角狀態(tài)時(shí)，包絡(luò)滾珠球心的圓柱直徑。它是滾珠絲杠螺母副的特征尺寸。名義直徑與承載能力有直接關(guān)系，D0越大，承載能力和剛度越大。 ????2) 基本導(dǎo)程Ph ????導(dǎo)程是絲杠相對(duì)于螺母旋轉(zhuǎn)一圈時(shí)，螺母上基準(zhǔn)點(diǎn)的軸向位移。導(dǎo)程的大小是根據(jù)機(jī)床的加工精度要求確定的。導(dǎo)程過(guò)小勢(shì)必使?jié)L珠直徑變小，滾珠絲杠螺母副的承載能力亦隨之減小。 ????3) 滾珠直徑d0 ????一般取d0=0.6Ph ????4) 滾珠的工作圈數(shù)j和工作滾珠總數(shù)N ????工作圈數(shù)j一般取2.5~3.5圈，而工作滾珠總數(shù)N以不大于150個(gè)為宜。 ????5) 列數(shù)K ????要求工作圈數(shù)較多的場(chǎng)合，可采用雙列或多列式螺母的結(jié)構(gòu)形式。 圖7.5 滾珠絲杠的主要技術(shù)參數(shù) ????第二節(jié)滾珠絲杠副的標(biāo)注和精度選擇 滾珠絲杠螺母副按其使用范圍及要求分為7個(gè)精度等級(jí)。1級(jí)精度最高，其余依次逐級(jí)遞減。數(shù)控機(jī)床和精密機(jī)械可選用2、3級(jí)精度。本機(jī)床上則選用的是3級(jí)精度。 ????第三節(jié)滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)計(jì)算 ????1) 額定動(dòng)載荷和額定靜載荷 ????額定動(dòng)載荷是指一批相同參數(shù)的滾珠絲杠螺母副，在n>=10r/min的相同工作條件下運(yùn)轉(zhuǎn)1000000轉(zhuǎn)后，90%的螺旋副(指螺紋滾道和滾動(dòng)體)不發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕損傷所能承受的最大軸向載荷，定義為額定動(dòng)載荷Ca。 額定靜載荷是指把滾珠絲杠副在靜態(tài)或低轉(zhuǎn)速(n<=10r/min)條件下，受接觸應(yīng)力最大的滾珠和滾道接觸面間產(chǎn)生的塑性變形量之和達(dá)到滾珠直徑0.0001倍時(shí)的最大軸向載荷，定義為額定靜載荷Ca0。在本設(shè)中由于滾珠絲杠應(yīng)用在主要承受軸向力的電火花機(jī)床上，所以這些參數(shù)顯得由為重要。 ????2) 滾珠絲杠副疲勞強(qiáng)度計(jì)算 滾珠絲杠應(yīng)根據(jù)其額定動(dòng)載荷選用。滾珠絲杠的當(dāng)量動(dòng)載荷為： Cm = Fm 3√L (N) ????式中 ????Fm---軸向工作載荷(N)，當(dāng)載荷按單調(diào)式規(guī)律變化，各種轉(zhuǎn)速使用機(jī)會(huì)相同時(shí)Fm=(2Fmax+Fmin)/3； ????Fmax,Fmin---絲杠最大，最小軸向載荷(N)； ????L---工作壽命，以106轉(zhuǎn)為1單位，L = 60nT/106； ??? n---絲杠轉(zhuǎn)速(r/min)； ????T---使用壽命(H)，對(duì)數(shù)控機(jī)床可取 T = 15000h。 第四節(jié)滾珠絲杠的支承 ????滾珠絲杠的主要載荷是軸向載荷，而徑向載荷主要是臥式絲杠的自重。其兩端支承的配置情況分為一端固定一端自由、兩端固定和一端固定一端浮動(dòng)，如圖7.6所示。 圖7.6 滾珠絲杠的支承配置 a)一端固定一端自由 b)兩端固定 c)一端固定一端浮動(dòng) ????a)所示是一端固定一端自由的支承形式。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸向剛度低，適用于短絲杠及垂直布置絲杠，一般用于數(shù)控機(jī)床的調(diào)整環(huán)節(jié)和升降臺(tái)式數(shù)控銑床的垂直坐標(biāo)軸。 ????b)所示是一端固定一端浮動(dòng)的支承形式，絲杠軸向剛度與a)形式相同，絲杠受熱后有膨脹伸長(zhǎng)的余地，需保證螺母與兩支承同軸。這種形式的配置結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工藝較困難，適用于較長(zhǎng)絲杠或臥式絲杠。 ????c)所示是兩端固定的支承形式，絲杠的軸向剛度約為一端固定形式的4倍，可預(yù)拉伸，這樣既可對(duì)滾珠絲杠施加預(yù)緊力，又可使絲杠受熱變形得到補(bǔ)償，保持恒定預(yù)緊力，但結(jié)構(gòu)工藝都較復(fù)雜，適用于長(zhǎng)絲杠。 ????滾珠絲杠所用軸承為接觸角為60度的角接觸球軸承和滾針-推力圓柱滾子組合軸承。 ?第五節(jié)滾珠絲杠螺母副的選擇步驟 1. 計(jì)算最大的工作載荷； 2. 計(jì)算最大動(dòng)載荷，對(duì)于靜態(tài)或低速運(yùn)轉(zhuǎn)的滾珠絲杠，需考慮最大靜載荷是否充分地超過(guò)了滾珠絲杠工作載荷； 3. 驗(yàn)算剛度； 4. 壓桿穩(wěn)定性核算。 第四章滾珠絲杠參數(shù)的分析與計(jì)算 第一節(jié)滾珠絲杠的選用方式 縱上所述滾珠絲杠的優(yōu)點(diǎn)很顯然是可以應(yīng)用在電火花機(jī)床主軸上的，正如圖（1-1）所示電火花機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)就是電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為主軸的直線進(jìn)給與退出，在本設(shè)計(jì)中運(yùn)用的是插管埋入式外循環(huán)雙螺母螺紋預(yù)緊的滾珠絲杠，因?yàn)橥庋h(huán)具有：滾珠在滾道內(nèi)返回平滑，傳動(dòng)平穩(wěn)而且可運(yùn)用多列的方式在點(diǎn)火花機(jī)床上承受大的軸向力。對(duì)采用內(nèi)嵌式的是因?yàn)樵陔娀鸹C(jī)床主軸頭里機(jī)械設(shè)備非常復(fù)雜，所以用來(lái)放置各個(gè)機(jī)械零件的空間也就變得小了，在要得空間小、精度又要非常高的情況下只有采用外循環(huán)內(nèi)嵌式的滾珠絲杠了；采用螺紋預(yù)緊是因?yàn)槁菁y預(yù)緊具有以下優(yōu)點(diǎn)：1.通過(guò)旋轉(zhuǎn)圓螺母將另一個(gè)螺母向外軸向位移，就相當(dāng)于拉預(yù)緊2.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單滾道磨損時(shí)，可隨時(shí)調(diào)整，并且可人為的準(zhǔn)確調(diào)整。調(diào)整的距離可以理解為： L=兩邊螺母的螺距×旋轉(zhuǎn)圈數(shù) 因此利用這種方式比較能方便地實(shí)現(xiàn)微量調(diào)節(jié)。 圖6-1本設(shè)計(jì)中滾珠絲杠的形狀 第二節(jié)滾珠絲杠支承的選用 鑒于本書(shū)中設(shè)計(jì)之滾珠絲杠主要用于承受軸向力，所以運(yùn)用一端固定一端浮動(dòng)的支承形式比較適合其特點(diǎn)是：1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單2.絲杠的軸向剛度比兩端固定低.3.適用于較短豎立的絲杠，絲杠在受熱后有膨脹伸長(zhǎng)的余地，需保證螺母與兩支承同軸。 圖6-2 如圖6-2.所示最上端軸肩通過(guò)聯(lián)軸器與主軸電機(jī)相聯(lián)，并且軸頭下面的軸肩里通過(guò)滾動(dòng)軸承與機(jī)床床身相接，并且螺桿的下端軸肩也是通過(guò)滾動(dòng)軸承與床身相接，所以在這里螺桿的長(zhǎng)度便成了主軸的行程，而螺母則浮動(dòng)在螺桿的外面其不通過(guò)固定裝置也與機(jī)床床身相接，但這種連接只是限制了它的徑轉(zhuǎn)動(dòng)，并沒(méi)有限制它的軸向移動(dòng)，這樣伺服電機(jī)的正反轉(zhuǎn)帶動(dòng)螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)從而轉(zhuǎn)化成了螺母的上下來(lái)回運(yùn)動(dòng)，而螺母又通過(guò)連接裝置與電極相連接這便成了一種電火花機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)。 第三節(jié)本設(shè)計(jì)中絲杠參數(shù)的計(jì)算 1.額定壽命 滾珠絲杠副在可靠性為90%時(shí)的額定壽命計(jì)算公式為： 式中Lh表示為滾珠絲杠副在可靠性為90%的額定壽命（h）；Ca為額定軸向動(dòng)負(fù)荷（N），由產(chǎn)品樣本查得，F(xiàn)m為絲杠的當(dāng)量轉(zhuǎn)速（r/min）。 2.當(dāng)量負(fù)荷 在轉(zhuǎn)速變載荷的情況下，必須折算成當(dāng)量轉(zhuǎn)速和當(dāng)量負(fù)荷進(jìn)行壽命計(jì)算?？紤]到本設(shè)計(jì)中機(jī)床并沒(méi)有變動(dòng)的軸向載荷所以使用轉(zhuǎn)速變動(dòng)而載荷不變時(shí)，當(dāng)量轉(zhuǎn)速所占的時(shí)間比進(jìn)行折合。 方程式如下： 式中：Nm為當(dāng)量轉(zhuǎn)速（r/min）;為轉(zhuǎn)速所占的時(shí)間百分比。 3.滾珠絲杠副動(dòng)負(fù)荷的計(jì)算： 式中：Fn 為滾珠絲杠副的軸向載荷（N）；為滾珠絲杠副的計(jì)算動(dòng)載荷（N）Kh為壽命系數(shù)。各類(lèi)滾珠絲杠在機(jī)械上的推薦壽命； 機(jī)械主要類(lèi)別 壽命Lh/h 機(jī)械主要類(lèi)別 壽命Lh/h 數(shù)控機(jī)床精密機(jī)床 15000 自動(dòng)控制系統(tǒng) 15000 普通機(jī)床/組合機(jī)床 10000 測(cè)量系統(tǒng) 15000 工程機(jī)械 5000-10000 航空機(jī)械 1000-2000 所以在本設(shè)計(jì)中推薦壽命為L(zhǎng)h/h=15000 4.滾珠絲杠副的臨界壓力 對(duì)一端固定受壓的滾珠絲杠壓應(yīng)進(jìn)行壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算計(jì)算方式如下： 帶入得： 式中E為材料的彈性模量，本設(shè)計(jì)中材料為合金鋼取其E= 5. 絲杠在拉壓載荷作用下的剛度變形及彈性變形 本設(shè)計(jì)中一端固定一端浮動(dòng)的滾珠絲杠副在軸向載荷Fa作用下的彈性位移和剛度分為螺母致軸向固定處的距離a的函數(shù) 軸在兩端時(shí)a=0或a=L =0，螺母在中點(diǎn)位置時(shí)，a=L/2,。 設(shè)計(jì)中工作臺(tái)的質(zhì)量為M=500kg,工件最大質(zhì)量為m=200kg，工作臺(tái)最大工作行程L=`500mm。工作臺(tái)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)為=0.06絲杠為一端固定一端浮動(dòng)，所以在其兩端用兩個(gè)背靠背的60度接觸角推力角接觸球軸承進(jìn)行預(yù)拉伸。 絲杠在機(jī)床上的設(shè)計(jì)基本參數(shù)校合： 序號(hào) 計(jì)算項(xiàng)目 符 號(hào) 單 位 計(jì)算依據(jù) （方程式） 計(jì)算結(jié)果 1 絲杠載荷導(dǎo)軌摩擦力 N 420 2 電機(jī)最大轉(zhuǎn)速 絲杠最大轉(zhuǎn)速（快移） r/mm 1500 1000 3 絲杠導(dǎo)程 Ph mm 工作臺(tái)最大速度 10 4 絲杠工作行程 mm =工作臺(tái)的最大行程-螺母寬度=500-172 328 5 支撐距離 mm 支撐距離應(yīng)大于 400 6 預(yù)拉伸計(jì)算 （溫度引起的伸長(zhǎng)量） 設(shè)升溫為3.5度則有 40 總結(jié)及鳴謝 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我定的題目看似簡(jiǎn)單但是到了實(shí)際操作的時(shí)候我才知道了它的難度，連在網(wǎng)上找這樣的參考資料都很少見(jiàn)，所以有很多地方都是我自己的新嘗試。同時(shí)我也覺(jué)得自己在機(jī)械上所學(xué)的知識(shí)實(shí)在是太少了，特別是在最后機(jī)械效驗(yàn)部分顯得尤為突出，今后我將著手畫(huà)更多的精力于我的專(zhuān)業(yè)上面。 再次感謝您耐心地把這本書(shū)讀完，書(shū)上不佳的地方懇請(qǐng)?zhí)岢雠u(píng)并指正。同時(shí)也感謝我的設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師和我的實(shí)習(xí)企業(yè)，他們?yōu)槲姨峁┝吮容^有價(jià)值的參考書(shū)籍和參考實(shí)物。 參考文獻(xiàn) 數(shù)控電火花加工 單巖、夏天主編 哈爾濱工業(yè)出版社 電火花加工技術(shù) 趙萬(wàn)生主編 哈爾濱工業(yè)出版社 數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)實(shí)踐指南 文懷興主編 化學(xué)工業(yè)出版社 機(jī)械基礎(chǔ) 倪森濤 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院 三菱電火花機(jī)床說(shuō)明書(shū) 綠點(diǎn)高新科技 Page 31 of 32 第五章翻譯 （電火花線切割的介紹） 電火花線切割加工在對(duì)一些難切削的材料、特殊及復(fù)雜形狀的零件的加工上較傳統(tǒng)的切削加工方法具有明顯的優(yōu)勢(shì)，因此被廣泛應(yīng)用于模具、工具、航空航天等制造加工領(lǐng)域。 ??? 根據(jù)電極絲運(yùn)動(dòng)的方式將電火花線切割機(jī)床分為快走絲電火花線切割機(jī)床和慢走絲電火花線切割機(jī)床，二者具有不同的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合?？熳呓z電火花線切割機(jī)床因其操作簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)而被普遍采用。在線切割加工過(guò)程中，影響加工質(zhì)量和效率的因素較多，本文結(jié)合相關(guān)資料，對(duì)數(shù)控快走絲電火花線切割加工的工藝方法進(jìn)行研究。 ??? 一．加工原理 ??? 1．電極絲與工件之間脈沖式放電加工； ??? 2．電極絲沿其軸向作走絲運(yùn)動(dòng)； ??? 3．工件相對(duì)于電極絲在X，Y平面內(nèi)作數(shù)控運(yùn)動(dòng)。 ??? 二．?dāng)?shù)控電火花線切割加工的特點(diǎn) ??? 1．無(wú)需制造成形電極，工件材料的預(yù)留量少； ??? 2．能夠方便地加工復(fù)雜形狀的型孔，微孔，窄縫等； ??? 3．直接采用精加工和半精加工規(guī)準(zhǔn)一次加工成形，一般不需要中途轉(zhuǎn)換規(guī)準(zhǔn)； ??? 4．只對(duì)工件材料進(jìn)行圖形輪廓加工，圖形內(nèi)外的余料還可利用； ??? 5．自動(dòng)化程度高，操作方便，加工周期短，成本低。 ??? 三．?dāng)?shù)控電火花線切割加工的應(yīng)用 ??? 數(shù)控電火花線切割加工為新產(chǎn)品試制，精密零件加工及模具制造開(kāi)辟了一條新的工藝途徑，主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面： ??? 1．適用于各種形狀的冷沖模具。 ??? 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。 ??? 7．適合于小批量、多品種零件的加工，減少模具制作費(fèi)用，縮短生產(chǎn)周期。 ??? 四．?dāng)?shù)控電火花線切割的加工工藝 ??? 1．工件材料的選擇 ??? 為了加工出尺寸精度高、表面質(zhì)量好的線切割產(chǎn)品，必須對(duì)所用工件材料進(jìn)行細(xì)致考慮： ??? (1) 由于工件材料不同，熔點(diǎn)、氣化點(diǎn)、導(dǎo)熱系數(shù)等都不一樣，因而即使按同樣方式加工，所獲得的工件表面質(zhì)量也不相同，因此必須根據(jù)實(shí)際需要的表面質(zhì)量對(duì)工件材料作相應(yīng)的選擇。例如要達(dá)到高精度，就必須選擇硬質(zhì)合金類(lèi)材料，而不應(yīng)該選不銹鋼或未淬火的高碳鋼等，否則很難達(dá)到所需要求。 ?? (2) 由于工件材料內(nèi)部殘余應(yīng)力對(duì)加工的影響較大，在對(duì)熱處理后的材料進(jìn)行加工時(shí)，由于大面積去除金屬和切斷加工會(huì)使材料內(nèi)部殘余應(yīng)力的相對(duì)平衡受到破壞，從而可能影響零件的加工精度和表面質(zhì)量。為了避免這些情況，應(yīng)選擇鍛造性好、淬透性好、熱處理變形小的材料。 ??? 2．切割路線的選擇（多次切割） ??? 為了獲得較高的加工精度，可以考慮在快走絲線切割機(jī)床采用多次切割工藝。 采用多次切割工藝時(shí)，第一次切割主要進(jìn)行高速穩(wěn)定切割，因此可選用高峰值電流；第二次切割的主要任務(wù)是修光。應(yīng)選擇較小的脈沖電流和脈沖寬度。 ??? 3．穿絲孔和電極絲切入位置的選擇 ??? 對(duì)于不同的工件，加工穿絲孔的位置不同。在切割中、小孔形凹形類(lèi)工件時(shí)，穿絲孔應(yīng)位于凹形的中心位置，既便于穿絲孔加工位置準(zhǔn)確，又便于控制坐標(biāo)軌跡的計(jì)算；在切割凸形或大孔形凹形類(lèi)工件時(shí)，穿絲孔應(yīng)設(shè)置在加工起點(diǎn)附近，以縮短無(wú)用切割行程，同時(shí)應(yīng)便于簡(jiǎn)化有關(guān)軌跡控制的計(jì)算。穿孔絲也可選在距離型孔邊緣2-5mm處,如圖所示。加工凸模時(shí)，為減小變形，電極絲切割時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡與運(yùn)動(dòng)邊緣的距離應(yīng)大于5mm. ??? 4．電參數(shù)的選擇 ??? 對(duì)加工質(zhì)量具有明顯影響的電參數(shù)主要包括脈沖電流、脈沖寬度、脈沖間隔、運(yùn)絲速度等，通常需要在保證表面質(zhì)量、尺寸精度的前提下，盡量提高加工效率。 ??? 脈沖電源是影響加工表面質(zhì)量的重要因素。減小單個(gè)脈沖能量可以改善表面粗糙度。決定單個(gè)脈沖能量的因素主要是脈沖寬度和脈沖電流。因此采用小的脈沖寬度和脈沖電流可獲得良好的表面粗糙度。但是單個(gè)脈沖能量越小， 切割速度越慢， 如果脈沖電流太小，將不能產(chǎn)生放電火化， 不能正常切割。一般來(lái)講，精加工時(shí)，脈沖寬度可在20μs內(nèi)選擇；中加工時(shí)，可在20μs～60μs內(nèi)選擇。 ??? 脈沖間隔對(duì)切割速度影響較大，而對(duì)表面粗糙度影響較小。脈沖間隔越小，單位時(shí)間放電加工的次數(shù)越多，因而切割速度也越高。實(shí)際上，脈沖間隔不能太小，否則放電產(chǎn)物來(lái)不及被沖刷掉，放電間隙不能充分消電離，加工不穩(wěn)定，容易燒傷工件或斷絲。對(duì)于厚度較大的工件，應(yīng)適當(dāng)加大脈沖間隔，以充分消除放電產(chǎn)物，形成穩(wěn)定切割。一般脈沖間隔在10μs～250μs范圍內(nèi)基本上能適應(yīng)各種加工條件，進(jìn)行穩(wěn)定加工。 ??? 走絲速度對(duì)加工速度具有一定影響，隨著走絲速度的提高，加工速度將明顯增大。但是，高速度會(huì)引起電極絲較大的振動(dòng)而使工件表面的直線度和粗糙度惡化。因此，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，選擇一個(gè)具有適當(dāng)加工速度的合理走絲速度。 ??? 5．其它非電參數(shù)的選擇 ?? （1）電極絲及其走絲速度的選擇 ??? 一般采用￠0.06-0.20mm的鉬絲。提高走絲速度有利于電極絲把工作液帶入較大厚度的工件放電間隙中，有利于電蝕產(chǎn)物排放和放電加工的穩(wěn)定。 ?? （2）工作液的選擇及使用 ??? 煤油介電強(qiáng)度高，間隙消耗放電能量多，分配到兩極的能量少，排屑困難，故切割速度低。但煤油受冷熱變化影響不明顯，且潤(rùn)滑性能好，因此不容易斷絲。皂化液洗滌性能好，有利于排屑，切割速度較高。 ??? 乳化型工作液的節(jié)電強(qiáng)度比水高，比煤油低，冷卻能力比水弱，比煤油好，洗滌性比水和煤油都好，較非乳化型工作液的切割速度高，是普遍使用的工作液。 ??? 純凈的工作液最初使用時(shí)并不能獲得最好加工效果，而在使用1～2個(gè)工作日后，金屬屑進(jìn)入工作液中形成一定臟度的混合液，這種混合液在切割中具有良好的效果。因此，定期更換工作液時(shí)往往不需要將工作液箱清洗非常干凈，以獲得具有一定臟度的混合液。 ???? 五．常見(jiàn)問(wèn)題的處理 ??? 1．五種放電狀態(tài) ?? （1）開(kāi)路（空載脈沖） ??? 放電間隙沒(méi)有擊穿，間隙上有大于50V的電壓，但間隙內(nèi)沒(méi)有電流流過(guò)，為空載狀態(tài)（td=ti）。 ?? （2）火花放電（工作脈沖，或稱(chēng)有效脈沖） ??? 間隙內(nèi)絕緣性能良好，工作液介質(zhì)擊穿后能有效地拋出、蝕除金屬。波形特點(diǎn)是：電壓上有td，te和Ie波形上有高頻振蕩的小鋸齒波形。 ?? （3）短路（短路脈沖） ??? 放電間隙直接短路相接，這是由于伺服進(jìn)給系統(tǒng)瞬時(shí)進(jìn)給過(guò)多或放電間隙中有電蝕產(chǎn)物搭接所致。間隙短路時(shí)電流較大，但間隙兩端的電壓很小，沒(méi)有蝕除加工作用。 ?? （4）電弧放電（穩(wěn)定電弧放電） ??? 由于排屑不良，放電點(diǎn)集中在某一局部而不分散，局部熱量積累，溫度升高，惡性循環(huán)，此時(shí)火花放電就成為電弧放電，由于放電點(diǎn)固定在某一點(diǎn)或某局部，因此稱(chēng)為穩(wěn)定電弧，常使電極表面結(jié)炭、燒傷。波形特點(diǎn)是td和高頻振蕩的小鋸齒波基本消失。 ?? （5）過(guò)渡電弧放電（不穩(wěn)定電弧放電，或稱(chēng)不穩(wěn)定火花放電） ??? 過(guò)渡電弧放電是正?；鸹ǚ烹娕c穩(wěn)定電弧放電的過(guò)渡狀態(tài)，是穩(wěn)定電弧放電的前兆。波形特點(diǎn)是擊穿延時(shí)td很小或接近于零，僅成為一尖刺，電壓電流波上的高頻分量變低成為稀疏和鋸齒形。早期檢測(cè)出過(guò)渡電弧放電，對(duì)防止電弧燒傷有很大意義。 ??? 2．精度、表面質(zhì)量分析及解決辦法 ??? 由于高速絲線切割機(jī)是采取線電極高速往復(fù)供絲的方式，線電極的損耗均勻地分布在近300米電極絲上，雖然電極絲的損耗極小，但電火花線切割機(jī)工作時(shí)影響其加工工件表面質(zhì)量的因素很多，更需要對(duì)其有關(guān)加工工藝參數(shù)進(jìn)行合理選配，才能保證所加工工件表面質(zhì)量。 ??? 對(duì)線切割加工質(zhì)量有直接影響的因素主要涉及人員、設(shè)備、材料等方面。為了改善加工工件表面質(zhì)量，可以從影響最大的人為因素、機(jī)床因素和材料因素等三方面來(lái)考慮對(duì)加工質(zhì)量的控制方式和改進(jìn)方法。具體方法如下： ??（1）合理安排切割路線。 ?? （2） 正確選擇切割參數(shù)。 ?? （3）采用近距離加工。 ??（4）注意加工工件的固定。 ?? （5）在加工前，必須檢查電極絲，電極絲的張力對(duì)加工工件的表面質(zhì)量也有很大的影響，加工表面質(zhì)量要求高的工件，應(yīng)在不斷絲的前提下盡可能提高電極絲的張力。 ?? （6）高速走絲線切割機(jī)一般采用乳化油與水配制而成的工作液。 ?? （7）必須檢查導(dǎo)電塊的磨損情況。 ?? （8）檢查導(dǎo)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)情況，若轉(zhuǎn)動(dòng)不好則應(yīng)更換，還必須仔細(xì)檢查上、下噴嘴的損傷和臟污程度，用清洗液清除臟物，有損傷時(shí)需及時(shí)更換。還應(yīng)經(jīng)常檢查貯絲筒內(nèi)絲的情況，絲損耗過(guò)大就會(huì)影響加工精度及表面質(zhì)量。 ?? （9）保持穩(wěn)定的電源電壓。 ?? （10）根據(jù)實(shí)際需要的表面質(zhì)量對(duì)工件材料作相應(yīng)的選擇。 ?? （11）加工過(guò)程中應(yīng)將各項(xiàng)參數(shù)調(diào)到最佳狀態(tài)，以減少斷絲現(xiàn)象。 ??? 影響電火花線切割加工工件表面質(zhì)量的因素很多，但只要對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)的分析和科學(xué)的分類(lèi)，就可以對(duì)這類(lèi)復(fù)雜而且零亂的因素進(jìn)行控制與調(diào)配，從而改善和提高工件表面質(zhì)量。 ??? 3．電極絲損耗分析及措施 ??? 數(shù)控電火花線切割加工中，電極絲的損耗或斷絲嚴(yán)重影響其連續(xù)自動(dòng)操作的進(jìn)行，尤其是在高速走絲電火花線切割中，因電極絲在加工中的反復(fù)使用，隨著電極絲損耗的增加，切縫越來(lái)越窄，不僅會(huì)使加工面的尺寸誤差增大；而且一旦在加工中發(fā)生斷絲，加工必須重新開(kāi)始,這不僅花費(fèi)較多工時(shí)，而且影響加工的表面質(zhì)量。造成電極絲損耗或斷絲的原因及措施有： ???（1）電極絲快速(8～10m／s)移動(dòng)時(shí)和導(dǎo)輪、導(dǎo)電塊產(chǎn)生磨擦，引起導(dǎo)輪和導(dǎo)電塊磨損。長(zhǎng)期使用時(shí)，導(dǎo)輪V型槽底被電極絲拉出溝槽，導(dǎo)電塊長(zhǎng)期使用時(shí)，接觸電極絲的一面也被拉出溝槽。由此造成導(dǎo)絲部位摩擦阻力增大、電極絲由于運(yùn)動(dòng)受阻而斷裂。 ?? （2）切除材料發(fā)生偏移切除材料重量大時(shí)，在加工即將結(jié)束時(shí)容易發(fā)生偏轉(zhuǎn)和位移，造成電極絲被卡斷。為此，可在工件和切除材料的平面上添加一塊經(jīng)過(guò)磨削的平面永久磁鋼，以利于切除材料在切割過(guò)程中保持固定位置。 ?? （3）工件材料內(nèi)應(yīng)力過(guò)大線切割時(shí)，工件材料內(nèi)應(yīng)力的相對(duì)平衡狀態(tài)受到破壞，容易造成切縫變窄而卡斷電極絲。 ?? （4）電極絲損耗線切割加工中，在工件材料被蝕除、切割成型的同時(shí)，電極絲也會(huì)被放電腐蝕，即電極絲發(fā)生損耗。電極絲使用的時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，絲徑變細(xì)且布滿(mǎn)顯微放電凹坑、抗拉強(qiáng)度下降，最終發(fā)生斷裂。一般來(lái)說(shuō)，在測(cè)量絲徑比新絲減少0.03～O.05mm時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換新絲。 ?? （5）電極絲疊繞電極絲應(yīng)均勻、整齊地繞在儲(chǔ)絲筒上。儲(chǔ)絲筒內(nèi)外圓不同軸時(shí)會(huì)產(chǎn)生不平衡慣量，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)容易產(chǎn)生疊絲，導(dǎo)致電極絲斷裂。因此，儲(chǔ)絲筒必須經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡校正。 除此之外，運(yùn)絲絲杠螺母副間隙太大；工件端面切割條件惡劣； 工作液選用不當(dāng)或者太臟；選擇脈沖電流、脈沖寬度過(guò)大；進(jìn)給速度過(guò)大等等都會(huì)引起電極絲損耗或斷絲，因此，為了防止出現(xiàn)斷絲故障，需要選擇合適的電參數(shù)、定期更換工作液、定期更換導(dǎo)輪、穩(wěn)定裝夾工件并選擇合理的切割路線等。 英文翻譯： Part of five translation WEDM in some hard-to-cut materials, special and complex forms processing components than traditional machining method has obvious advantages, it is widely used in moulds, tools, aerospace and other manufacturing processing. ???? According to wire electrode movement in the way that WEDM into WEDM Fast silk and silk WEDM walking, the two have different characteristics and applications. Fast wire WEDM its simple operation, and low cost advantages have been widely adopted. Online cutting process, the impact on the quality and efficiency of processing many factors, the paper with the relevant information on the NC Fast silk WEDM process approach. 一. Machining Principle 1. Electrode wire and workpiece between pulse discharge machining; ???? 2. Electrode wire along its axial movement for Wire; ???? 3. Parts of the electrode wire in the X, Y plane for NC campaign. 二. NC WEDM features 1. Without forming electrode manufacturing workpiece material for less; ???? 2. Easy processing of complex shape of holes, microporous, Narrow; ???? 3. Direct use of semi-finishing and finishing processing forming a quasi-regulatory generally do not regulate quasi-way conversion; ???? 4. Only the graphical outline of the workpiece materials processing, graphics and outside the residuals can also use; ???? 5. A high degree of automation, convenient operation, the processing cycle short, low cost. 三. NC WEDM Application 1. Apply to a variety of shapes Die. ???? 2. Micro-machining can be contoured, narrow shape of the workpiece and complexity. ???? 3. Processing model and molding tool. ???? 4. PM-processing, Xiangpin cavity mode, drawing module, corrugated sheets forming die. ???? 5. Machining of hard materials, cutting thin slices, cutting precious metal materials. ???? 6. Cam processing, special gear. ???? 7. Suitable for small quantities and variety parts processing, and reduce production costs die, shortening the production cycle. 四. NC WEDM Processing 1. Workpiece material selection ???? In order to produce a high dimensional accuracy and surface quality good Wire products must be used by the workpiece material and meticulous consideration: ???? (1) Since different workpiece materials, melting point, gasification, thermal conductivity, etc. is not the same, so in the same way even if the processing and have received the workpiece surface quality is not the same, it must be based on the actual needs of the surface quality of the workpiece material accordingly choice. For example, to achieve high-precision, we must choose carbide materials, the election should not be hardening stainless steel or high-carbon steel, it will be difficult to meet the required demand. ??? (2) Since the workpiece material processing internal residual stress on the impact of larger, in the heat treatment processing of the material, due to the removal of metals and materials will cut processing internal residual stress the relative balance of damage, which could affect parts machining precision and surface quality. In order to avoid such circumstances, should choose forging good, hardenability, and heat treatment of small deformation of materials. ???? 2. Cutting line choice (multiple Cutting) ???? In order to obtain high precision machining can be considered in the Fast Wire WEDM used repeatedly cutting process. Used repeatedly cutting technology, the first major high-speed stability cutting cutting, it may choose to use the peak current; second cutting is the main task of repair light. Should choose smaller pulse current and pulse width. ???? 3. Wear silk hole and the electrode placed choose Siqi ???? For different parts, processing wear silk hole different positions. In cutting, keyhole-shaped concave Parts, wear silk concave hole should be located in the centre of the hole is easy to wear silk processing location accurate, and easy to control trajectory coordinates calculated in cutting convex or concave-shaped hole - Parts, wear silk hole in the processing should be set up near the starting point, cut to shorten the trip useless, and should be easy to simplify the trajectory control calculations. Also optional perforated silk-hole from the edge of 2-5 mm, as shown. Processing punch, to reduce the deformation of the electrode Siqi cutting trajectory and distance from the edge of movement should be larger than 5 mm. ???? 4. , The choice of parameters ???? Quality of the processing has significant effect on the electrical parameters including pulse current, pulse width, pulse interval, Wan wire speed, usually need to guarantee the quality of the surface, under the premise of dimensional accuracy, as far as possible to improve processing efficiency. ???? Pulse power is affecting the quality of surface machining an important factor. A single pulse energy can be reduced to improve the surface roughness. Decision of a single pulse energy is the main factor pulse width and pulse current. Therefore the use of small current pulse width and pulse will be good surface roughness. However, the smaller the single pulse energy, and cutting speed is slower, if pulse current is too small will not be able to have a discharge cremation, not normal cutting. Generally speaking, finishing, the pulse width can be within 20 μ s choice of processing, in 20 μ s ~ 60 μ s choose. ???? Pulse interval greater impact on the cutting speed, and the surface roughness less affected. Pulse interval smaller unit of time the frequency of EDM more, thus cutting speeds higher. In fact, not too small pulse spacing, or discharge of washouts was too late, discharge gap can not be fully deionization, processing unstable, easily burn the workpiece or broken wires. For larger workpiece thickness, and should be appropriately increased pulse interval in order to fully discharge elimination of product form a stable cutting. General pulse interval in 10 μ s ~ 250 μ s can basically meet within the framework of various processing conditions, stable processing. ???? Wire speed of the processing speed of a certain impact on the Wire with the speed of processing speed will be increased significantly. However, the high-speed wire electrodes will cause greater vibration而使workpiece surface roughness of straightness and deterioration. Therefore, we should guarantee the quality of processed under the prerequisite of a proper choice of a reasonable processing speed fiber walking speed. ???? 5. Other non-electrical parameters choice ??? (1) electrode wire and fiber walking speed choice ???? Generally use ￠ 0.06-0.20 mm of molybdenum wire. Increase the speed to go wire to wire electrode into the larger work of the thickness of the workpiece in the discharge gap is conducive to corrosion product of emissions and discharge machining stability. ??? (2) of the choice and use of ???? Kerosene high dielectric strength, space discharge energy consumption, the energy distribution to less polarization, Paixie difficult as low cutting speeds. But the cold kerosene not obvious change, and the lubricating properties, and therefore not easily broken wires. Saponification of washing performance and to Paixie, high cutting speed. ???? Working fluid emulsion type of energy-saving water than the high-intensity, low compared with kerosene, the weak than water cooling capacity than kerosene, and water and detergent than kerosene is good, compared with non-working fluid emulsion-cutting, high-speed, is the widespread use of working fluid. ???? The purity of the initial use of the work and not the best processing results, and in the use of 1 to 2 working days, metal shavings into the working fluid in a certain degree of dirt mixed in the cutting of this mixture has a good effect . , And periodic replacement of often do not work cleaning fluid me very clean in order to obtain a certain degree of dirty mixture. 五. Common Problems in 1. Five discharge status ??? (1) Open (empty Pulse) ???? No breakdown discharge gap, the gap is greater than the voltage of 50 V, but there is no current gap flow for the empty state (td = ti). ??? (2) spark discharge (working pulse, or effective pulse) ???? Gap, good insulation properties, dielectric breakdown after working solution can be effectively thrown out, in addition to metal corrosion. Waveform characteristics are: voltage on the td, and Ie te waveform on the high-frequency oscillation of small sawtooth waveform. ??? (3) short-circuit (short pulse) ???? Short-circuit directly connecting discharge gap, as the servo system for instantaneous feed too much or discharge gap in the product overlap caused by corrosion. Short-circuit current, larger space, but a very small gap ends of the voltage, not the exception processing corrosion role. ??? (4) arc discharge (stable arc discharge) ???? As Paixie undesirable discharge point on a local rather than decentralized, localized heat accumulation, temperature increases, the vicious circle, this time on a spark discharge arc discharge, a discharge point in the fixed point or a partial, as stability arc, making electrode surface coke burn. Td and waveform characteristics of high-frequency oscillation is a small sawtooth disappeared. ??? (5) the transition arc discharge (unstable arc discharge, or instability spark discharge) ???? Transition arc discharge is a normal spark discharge and stability in the transition state arc discharge, arc discharge is stable precursor. Waveform characteristics of the breakdown delay td little or close to zero, only to become a Jianqi, voltage and current wave of high frequency components as sparse and low variable zigzag. Early detection of a transition arc discharge, to prevent arc burns have great significance. ???? 2. Precision, surface quality analysis and solutions ???? Machine is due to high-speed wire line electrode wire for high-speed reciprocating, the loss of electrodes evenly distributed in the last 300 meters electrode wire, although very small electrode wire loss, but WEDM affect its processing work surface quality of many factors, the need for the processing parameters reasonable matching, the process can guarantee the quality of the workpiece surface. ???? Cutting the line have a direct impact on the quality of the main factors involved in personnel, equipment, materials, and so on. In order to improve the quality of workpiece surface processing, the greatest impact from the human factor, machine factors and material factors to consider three aspects of the processing methods and quality control improved method. Specific methods are as follows: ?? (1) reasonable arrangements for cutting line. ??? (2) correct choice for cutting parameters. ??? (3) close processing. ?? (4) attention to the processing of the workpiece fixed. ??? (5) In processing, must be examined electrode wire electrode wire tension on the surface of the workpiece machining quality had a great impact, high-machined surface of workpiece quality requirements, the wire should be as far as possible, under the premise of improving the electrode wire tension. ??? (6) High-Speed Wire Machine generally use of emulsified oil and water from the work of preparation. ??? (7) must be examined conductive block wear. ??? (8) the check-round rotation, if the rotation should not change, must also be carefully examined, the nozzle extent of the damage and dirt, remove the milk with cleaning fluid, damage to the timely replacement. It should also be regular checks receptacle wire tube silk, silk loss will be affected too large machining accuracy and surface quality. ??? (9) maintain a stable power supply voltage. ??? (10) In accordance with the actual needs of the surface quality of the workpiece materials for the corresponding choice. ??? (11) Processing of the parameters should be transferred to the best condition to reduce the phenomenon of broken wires. ???? WEDM impact of the workpiece surface quality of a number of factors, but as long as its systematic analysis and scientific categorization, and can be complex and disorder of such factors control and deployment, which improve and enhance the quality of the workpiece surface. ???? 3. Loss Analysis and wire electrode measures ???? NC WEDM, electrode wire or broken wires in the depletion of its serious impact on the conduct of continuous automatic operation, especially in the high-speed Wire EDM wire cutting as a result of electrode wire in the processing of repeated use, with the electrode The increase in loss silk, kerf increasingly narrow, not only will the size of the processing of error increases in the processing and once in a broken wires, processing must be re-started, this is not only spend more hours of work, but also affect the processing of surface quality. Loss caused electrode wire or broken wires and the reasons for the measures: ??? (1) electrode wire fast (8 ~ 10 m / s), and mobile-round, conductive block create friction caused guide pulley block and conductive wear. Long-term use, the V-round lead by the bottom of a trench Wire electrodes, conductive block long-term use, the contact electrode wire has been pulled out of a trench. The resulting guide wire increased friction parts, wire electrode movement delay due to fracture. ??? (2) resection of material removal offset the weight of the material, in the processing at the end of the forthcoming high deflection and displacement caused by the electrode wire card off. To this end, and the removal of the workpiece material and adding a plane after the plane grinding permanent magnet, the material removal in order to facilitate the process of cutting to maintain a fixed position. ??? (3) Stress the workpiece material, line cutting, workpiece material, the relative balance of stress damage, making it easy for narrow kerf, and a power wire card. ??? (4) electrode wire cutting line loss, in addition to the workpiece material is corrosion, cut-At the same time, wire electrode discharge will be corrosion, wear and tear is a wire electrode. Electrode wire used a longer time, the wire diameter and filled with fine microstructure changed discharge pit, the tensile strength decreased, and ultimately fracture. Generally speaking, the new measurement wire diameter wire than 0.03 ~ O.05mm reduction, should be the timely replacement of the new wire. ??? (5) electrode wire electrode wire should be stacked around uniform neatly around in the storage cylinder on the wire. Cylindrical different wire barrel Reserve will have a balanced axis of inertia, rotates easily lead Permian silk, lead wire electrode fracture. Therefore, the certificates must be silk tube balancing correction. ??????? In addition, the Advisory Nut shipped fishes and vice gap too workpiece cutting face harsh conditions of work, or the improper selection of Tazang chose pulse current, pulse width too large; feed speeds, and so on will lead to loss or electrode wire broken wires, Therefore, in order to prevent the emergence of broken wires failure, the need to choose the appropriate parameters, and the replacement of regular, periodic replacement guide pulley, stability and the workpiece clamping reasonable choice cutting routes