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1、1 绪 论论图 22 /3/9/4/44/114/88/8/5/1.1前前言电火花线线切割机机床是一一类在模模具制造造等行业业中广泛泛应用的的典型数数控机床床。电火火花割加加工技术术WEDDM(WWiree Ellecttrieeal Dissehaarsee Maachiininng)自自问世以以来，得得到了迅迅速的发发逐步成成为机械械制造领领域中的的一个重重要组成成部分。高高速走丝丝电火花花线切割割机床是是通过线线具电极极，对工工件进行行脉冲性性放电加加工的。工工作时脉脉冲电源源的正极极接工件件，负极极接电极极电极丝丝由储丝筒带带动往复复移动，通通过控制制工件的的运动轨轨迹和速速度，从从而
2、切割割出符合合技求的的工件。由由于其加加工性能能与被加加工材料料无关，而而且在加加工过程程中无切切削力，从从而容工工复杂、精精密和高高硬度的的零件，特特别是对对薄壁、窄窄缝零件件的加工工更具有有优势。工工材精密密复杂零零件、微微细零件件的加工工中占有有极其重重要的地地位。近近年来，在在电机模模具行业业，模具具工业的的增长，高高速冲硬硬质合金金模具的的不断推推出，模模具的大大型化和和精密化化，采用用电线切切割来加加工模具具逐渐被被广泛认认可。目目前国内内外的线线切割机机床约占占电加工工机床的的60，在低低速走丝丝线切割割机床诞诞生后不不久，我我国也自自行研制制出具有有首创性性的高速速走丝线线机床
3、。数数十年来来，这种种机床对对我国的的制造业业发展做做出了很很大贡献献。由于于其价格格低廉、比比高，因因而受到到国内许许多中小小型企业业和工厂厂的青睐睐，广泛泛应用于于仪器仪仪表、家家用电器器车和电电机等行行业，尤尤其在加加工制造造方面发发挥了巨巨大作用用。据统统计，目目前我国国数控高高速线切切割机床床约有110余万万台，居居世界第第一位，220022年国内内线切割割机床产产量1。5万台台，其大大部分是是高速走走丝的线线切割机机床。近年来，随随着电子子技术、计计算机技技术和控控制技术术的高速速发展，电电加工机机床的数数控也不不断地取取得了长长足的进进步。传传统的CCNC技技术由于于通用性性差、
4、通通讯能力力弱以及及不便于于功能等等缺点，已已逐渐不不适应现现代制造造业发展展的要求求。因此此，目前前数控技技术正在在向通用用放式实实时动态态全闭环环控制的的模式发发展，开开放式的的数控系系统已逐逐渐成为为新一代代数控系系统流。尽尽管我国国的高速速走丝电电火花线线切割机机床与慢慢速走丝丝机床相相比，在在结构、工工艺和数数术等方方面仍有有一定差差距，但但是仍非非常适合合于加工工中等精精度和表表面粗糙糙度的零零件或模模具此提提高线切切割加工工设备的的性能(如：实实现高速速走丝电电火花多多次切割割技术、角角度旋转转、尖理理等功能能)对加加快我国国制造业业的发展展有着重重要意义义。当前发达达国家正正在
5、紧锣锣密鼓地地进行着着开放式式数控系系统的研研究，正正为我国国数控产产业展提提供了良良好的契契机，开开发我国国自主版版权的开开放式数数控系统统平台是是赶超发发达国家家的历遇遇。我国国控制器器硬件由由于受制制造业水水平的影影响可靠靠性差，成成为制约约我国数数控产业业发展颈颈。借用用PC硬硬件和建建立开放放式控制制系统软软件平台台就完全全可以绕绕开这个个问题。数数控技开开放式道道路，将将我国同同世界上上发达国国家的数数控研究究摆在了了同一起起跑线上上，我们们只有抓抓个机遇遇，才能能开发出出具有中中国自主主版权的的高性能能数控系系统，独独立自主主地发展展我们自自己控产产业，打打破国外外对我国国的技术
6、术垄断。此此外，现现有文献献数据采采样插补补算法存存在着许许多点和和不足之之处。有有鉴于此此，本课课题“电火花花线切割割加工机运运丝机构构及数控控工作台台机电系系统设计计”针对培养养数控系系统模块块化设计计指导思思想、提提高高速速走私线线切割加加工设备备的性能能而提出出的。1.2国国内外动动态1.2.1国外电电火花线线切割加加工技术术的发展展及现状状19433年，原原苏联学学者拉扎扎连科夫夫妇研究究电火花花放电时时开关触触点受腐腐蚀损坏坏的现象象和原因因，发现现电火花花的瞬时时高温可可使局部部的金属属熔化、气气化而被被蚀除掉掉，从而而开创和和发明了了电火花花加工方方法。电电火花线线切割加加工(
7、WWEDMM)是在在电火花花加工的的基础上上于500年代末末最早在在原苏联联发展起起来的一一种新的的工艺形形式，是是用线状状电极靠靠火花放放电对工工件进行行切割，故故称为电电火花线线切割。电电火花线线切割加加工以获获得广泛泛的应用用。目前前国内外外的线切切割机床床约占电电加工机机床的660%以以上。与与电火花花成型加加工方法法相比，线线切割加加工方法法具有设设备成本本低、生生产效率率高以及及工具电电极的设设计和制制造大大大简化等等特点，同同时还可可节约一一部分材材料。因因此，线线切割加加工方法法自问世世于前苏苏联以来来，得到到了迅速速的发展展。近20年年来，电电火花线线切割机机床的价价格下降降
8、了六倍倍多，加加工速度度提高了了十几倍倍，工件件的最大大尺寸增增加了十十四倍，可可加工的的工件锥锥度达到到80。目前前慢走丝丝线切割割机床最最小驱动动单位达达0.lumm，加工工精度已已接近或或达到精精密磨削削的精度度，最大大切削速速度超过过3O00mm22/miin，标标志着WWEDMM总的加加工速度度有了明明显的提提高，微微精加工工脉冲电电源的开开发，使使精加工工表面粗粗糙度可可达到RRa0.l00.2m(多多次切割割)。 线切割加加工水平平的提高高使它从从“特种加加工”进入到到常规加加工的行行列。线线切割加加工水平平的提高高不仅归归功于机机械结构构和工艺艺方法的的改善，更更得力于于先进技
9、技术的应应用和计计算机软软件的发发展。欧欧美和日日本等国国研究的的数控低低速走丝丝电火花花线切割割机床，采采用闭环环数字交交(直)流伺服服控制系系统，动动态性能能好、定定位精度度高。同同时机床床具有数数字自适适应控制制电源，并并具有自自动走丝丝、自动动卸除废废料、短短路自动动回退等等自动化化技术，对对电极丝丝张力和和工作液液压力也也可进行行控制。同同时，集集以D、以以PP、CCAM及及仿真于于一体的的自动编编程系统统不断发发展和成成熟，目目前基于于PC的的图形交交互式自自动编程程系统成成为线切切割自动动编程系系统的主主流。从20002年美美国芝加加哥国际际机床展展展出的的线切割割机床可可以看出
10、出当前国国外WEEDM的的技术特特点与发发展动向向：(l)提提供不同同档次的的系列产产品，供供用户选选择(2)改改进了走走丝系统统，使运运丝更平平稳，张张力更稳稳定(3)自自动穿丝丝与自动动重穿丝丝技术该功能虽虽然是国国外WEEDM普普遍配备备的，但但近年来来的改进进重点在在提高可可靠性和和穿丝速速度上。(4)减减少机床床的热变变形，提提高热稳稳定性(5)高高精度的的锥度切切割(6)直直线电机机的应用用(7)联联网这是一个个在适应应网络时时代的到到来而开开拓的新新功能。虽虽然与外外部计算算机的通通信并不不是新鲜鲜事，按按任务的的要求可可以把外外部计算算机看成成是机床床数控系系统的外外围设备备，
11、也可可以把机机床看成成是外部部计算机机的一个个终端。这这一功能能尽管目目前的实实用性还还不够明明显，但但无疑是是今后的的一个发发展方向向。(8)拓拓展在零零件加工工中的应应用(9)高高速度加加工高速度化化一直是是国外厂厂商追求求的目标标。在这这方面，日日本厂商商一直走走在世界界的前列列。例如，三三菱电机机公司的的标准型型DWCCH系列列机床，由由于采用用G255电源，最最高生产产率达2250mmm2/miin，其其经济型型DWCCC2系系列机床床也是2250mmm2/miin。著著名的SSodiick公公司的AA5000E型电电火花线线切割机机的电源源数控柜柜由于采采用322位CPPU，使使加
12、工速速度大幅幅度提高高，同样样可以达达到3000mmm2/miin。快走丝电电火花线线切割技技术最初初是在我我国发展展起来的的一种电电火花加加工方法法，它与与慢走丝丝电火花花线切割割技术无无论从加加工方法法还是加加工装置置上都有有很大区区别。因因此，我我国的电电火花线线切割技技术的发发展主要要体现在在快走丝丝线切割割技术的的进步上上。相对对而言，我我国的慢慢走丝电电火花线线切割技技术起步步较晚，其其水平与与国外同同类产品品相比还还存在较较大的差差距。1.2.2我国电电火花线线切割技技术的发发展及现现状1、机床床品种多多样化，年年产量稳稳步增长长多年来，我我国生产产的数控控电火花花切割机机一直是
13、是单一的的高速走走丝线切切割机。随时间推移，为了满足市场需求，又开发生产了自旋式电火花线切割机、走丝速度可调的电火花切割机(含高低双速走丝电火花线切割机)以及低双速走丝电火花线切割机等。机床品种的多样化可以满足用户的需要，扩大数控电火花线切割机加工的应用范围。高速走丝丝电火花花线切割割机是我我国当前前发展的的主要产产品，广广大的科科技工作作者为了了进一步步提高它它的工艺艺性能及及自动化化程度做做了大量量开发工工作，并并开发生生产了220000mm12000mmm5000mm及及10000mmm6300mm10000mmm等超大大型高速速走丝电电火花线线切割机机床，扩扩大了它它的应用用范围，满满
14、足了用用户的各各种需要要，使其其年产量量稳步增增长，至至今以达达到了1120000台/年，并并有约3300台台/年出出口到世世界各国国。低速走丝丝电火花花线切割割机过去去曾是“进口机机”的代名名词，现现在已有有苏州沙沙迪克三三光机电电有限公公司、北北京阿奇奇工业电电子有限限公司、苏苏州电加加工机床床研究所所，汉川川机床厂厂等多家家制造厂厂商自行行开发生生产，年年产量达达3000多台。这这些机床床性能好好，价格格不到进进口机的的一半，深深受国内内用户的的欢迎。自旋式电电火花线线切割机机和走丝丝速度可可调的电电火花线线切割机机目前虽虽处在开开发和完完善阶段段，产量量也不大大，但开开发思想想都是企企
15、图借鉴鉴高速走走丝和低低速走丝丝二者的的优点创创造一种种新型的的电火花花切割方方法。它它的成功功不仅能能为我国国的电火火花线切切割增加加一个新新品种，并并以它的的性能价价格比好好以及加加工消耗耗低的特特点找到到它自身身的应用用范围，而而且为高高速走丝丝的电火火花线切切割机的的多次切切割工艺艺奠定基基础。2、高速速走丝系系统日趋趋完善高速走丝丝有助于于工作液液进入窄窄小的加加工区，改改善排屑屑条件，这这对于切切割大厚厚度工件件以及提提高切割割速度都都是很有有作用的的。同时时，电极极丝的往往返运动动可使电电极丝重重复使用用，减少少电极丝丝的消耗耗，降低低切割加加工的生生产成本本。然而而，高速速走丝
16、也也会造成成导向器器(导轮轮、导向向块等)的磨损损和系统统的振动动，加上上电极丝丝的张力力不容易易控制，它它将给加加工稳定定性、加加工精度度及表面面质量带带来严重重影响。为为了解决决高速走走丝所存存在的问问题，完完善高速速系统，广广大科技技工作者者己做了了大量的的开发研研究工作作，并获获得了明明显的效效果。上海大量量电子设设备有限限公司已已于19999年年开发生生产了数数字程序序控制短短程往返返走丝系系统，根根据加工工条件设设定正向向移动和和反向移移动的时时间，以以消除高高速走丝丝的换向向切割条条纹，改改善加工工表面质质量。北京阿奇奇工业电电子有限限公司根根据高速速走丝正正向和反反向移动动张力
17、不不一的缺缺点，开开发了新新型的恒恒张力高高速走丝丝机构。这这种新型型的恒张张力高速速走丝机机构。这这种新型型机构不不仅可以以紧丝，而而且可以以保证正正向和反反向移动动时电极极丝的张张力基本本一致。因因此，走走丝系统统上、下下丝架的的导轮是是对称设设置的，可可以保证证正、反反向移动动时产生生摩擦阻阻力相近近，使电电极丝的的张力在在整个过过程中恒恒定。电极丝的的张力直直接影响响电极丝丝的振动动和频率率，并影影响线切切割加工工的效果果，为了了使高速速走丝系系统的电电极丝的的张力恒恒定，华华中理工工大学开开发了一一种高速速走丝线线切割机机铝丝恒恒张力伺伺服系统统。这种种控制系系统的实实际使用用虽然存
18、存在不少少问题，但但他们的的开发思思路是积积极的。为了提高高丝架的的刚性，南南昌江南南电子仪仪器厂开开发了龙龙门式丝丝架，非非常适合合于大中中型电火火花线切切割机，且且锥度切切割不受受偏移量量限制。苏苏州沙迪迪克三光光机电有有限公司司开发生生产的锥锥度切割割装置可可以稳定定切割7720的的锥型零零件，而而苏州金金马机械械电子公公司的DDK77740BB机床能能在2000mmm厚的工工件做3300锥锥度的切切割，表表明近几几年来我我国高速速走丝WWEDMM机床的的加工范范围有了了较大发发展。1.3课课题的提提出意义义与目的的通过上文文的介绍绍，我们们已经对对国内外外电火花花线切割割机床的的发展有
19、有了一个个基的认认识。线线切割加加工主要要用于模模具制造造，随着着市场竞竞争的日日益激烈烈，模具具开发术术难度越越来越大大，加工工要求也也越来越越高，时时间和成成本估算算要求越越来越严严格，谁谁快速提提供市场场和客户户可以接接受的产产品，缩缩短产品品研制、上上市的时时间，谁谁就赢得得市场竞竞争的主主动权。深圳福斯斯特数控控机床有有限公司司生产的的数控电电火花线线切割机机床的数数控系统统是900年代初初研制的的产品，采采用单板板机作为为主机。这这种基于于单板机机有存储储器容量量小，以以实现掉掉电保护护、接口口电路扩扩展不方方便、抗抗干扰性性能较差差等不足足之处。近近10年年来电子子技术有有了很大
20、大的发展展，各种种芯片的的价格越越来越低低，功能能越来越越强。为为可赢得得市场，该该公司需需要开发发一套针针对中小小型用户户的经济济型电火火花线切切割机床床的数控控系统，要要求用单单片机系系统实现现32位位工控机机所具有有的大锥锥度切割割功能并并且具有有较低价价位。由于单片片机在集集成度、面面向控制制、可靠靠性和多多机通信信等方面面优于单单板机，机机电一体体化系统统中的理理想控制制部件。990年代代以来，许许多WEEDM便便采用了了单片机机作控制制器。该该类控制制器运行行可靠、价价格低、体体积小。从从软件角角度来看看，该类类控制系系统一般般具有监监控和加加工两种种运行状状态。在在监控状状态下，
21、可可输入加加工程序序，可进进行程序序编辑、检检查、修修改、删删除和插插入。在在加工状状态下，可可执行快快速较零零、空走走、正割割、逆割割、短路路回退、断断丝归零零、对中中；可进行行图形变变换，如如比例缩缩放、任任意角度度旋转、对对称及循循环平移移。系统统软件由由主程序序、显示示、监控控状态键键盘处理理、加工工状态键键盘处理理、通信信、运算算与交换换、变频频中断服服务、短短路检测测及处理理、对中中心与对对端面、时时钟中断断服务、掉掉电中断断服务等等模块组组成。2电火花花线切割割机的原原理与结构2.1电电火花线线切割加加工的基基本原理理电火花线线切割加加工是电电火花加加工的一一个分支支，是一一种直
22、接接利用电电能和热热能进行行加工的的工艺方方法，线线切割加加工的基基本原理理与电火火花成形形加工相相同，但但加工方方式不同同，它是是用细金金属丝作作电极。线线切割加加工时，线线电极一一方面相相对于工工件不断断地移动动，另一一方面，装装夹工件件的十字字工作台台，由数数控伺服服电动机机驱动，在在x、yy轴方向向实现切切割进给给，使线线电极沿沿加工图图形的轨轨迹运动动对工件件进行切切割加工工。线切割机机床通常常分为两两类:快快走丝和和慢走丝丝。前者者是电极极细钼丝作高高速往复复运动，走走丝速度度为8mm/s10mm/s，国产的的线切割割机床多多是此类类机床。慢慢走丝机机床的电电极做低低速单向向运动，
23、一一般走丝丝速度低低于0.2m/ss。图2.11是快走走丝切割割加工的的示意图图。工具具电极细细相丝55穿过工工件2上上预先钻钻好的小小孔，经经导轮由由储丝筒4带动作作往复交交替移动动，工件件通过绝绝缘板11安装在在工作台台上，工工件台在在水平面面X、YY两个坐坐标方向向各自按按给定的的控制程程序移动动而合成成任意平平面曲线线轨迹。脉脉冲电源源3对电电极丝与与工件施施加脉冲冲电压，电电极丝与与工件之之间绕注注一定压压力的工工作液，当当脉冲电电压击穿穿电极丝丝与工件件之间的的间隙时时，两者者之间产产生火花花放电而而切割工工件。图2.11快走丝丝切割加加工的示示意图线切割的的加工精精度可达达士0.
24、01mmm，表表面粗糙糙度Raa为1.25m22.3m。线切割机机床的控控制方式式有靠模模仿型控控制、光光电跟踪踪控制、数数字程序序控制等等方式，但但目前国国内外995%以以上的线线切割机机床都己己数控化化，采用用不同水水平的数数控系统统:单片机、单单板机和和微机。线切割加加工属于于电火花花加工，但但由于采采用细金金属丝做做工具电电极，无无需制作作成型工工具电极极，大大大降低了了成型工工具电极极的设计计、制造造费用，缩缩短了生生产准备备时间，而而且细的的电极丝丝可以加加工细微微的异形形孔、窄窄缝和复复杂的工工件。由由于采用用移动的的长电极极丝进行行加工，单单位长度度电极丝丝的损耗耗较小，从从而
25、对加加工精度度的影响响较少。线切割加加工广泛泛应用于于加工各各种硬质质合金和和淬火钢钢冲模、样样板、各各种外型型复杂的的精细小小零件、窄窄缝等，并并可多件件叠加起起来加工工，能获获得一致致的尺寸寸，因此此线切割割机床是是模具制制造企业业必不可可少的设设备。对对于多品品种少批批量的零零件、特特殊难加加工材料料的零件件、材料料实验样样件、各各种孔型型、特殊殊齿轮、凸凸轮、样样板、成成型刀具具等零件件的制造造，线切切割加工工也具有有极大的的优势。由由于不需需要制造造模具，在在新产品品试制中中可以大大大缩短短制造周周期、降降低成本本。四轴轴联动的的线切割割机还可可以加工工锥体、上上下异形形体等复复杂形
26、状状零件。总总之，线线切割加加工已经经成为了了一种非非常普及及的特殊殊加工工工艺。2.2电电火花线线切割机机的基本本组成与与结构快走丝线线切割机机床主要要由机床床本体、脉脉冲电源源、数控控系统三三个部分分组成，如如图2.2所示示：图2.22线切割割机床的的组成2.3机机床主体机床主体体主要由由坐标工工作台、高高速走丝丝机构、丝丝架导轮轮机构、工工作液系系统、脉脉冲电源源五部分分组成，XX、Y坐坐标工作作台是用用来装夹夹被加工工工件，XX轴、YY轴由控控制器发发出进给给信号，分分别控制制两步进进电动机机，运行行预定的的轨迹。2.3.1床身身床身是支支撑和固固定坐标标工作台台、走丝丝机构等等的基础
27、础。一般般采用箱箱式结构构，床身身里面可可以放置置脉冲电电源、工工作液循循环装置置和机床床电气设设备等。床床身上安安装有机机床电气气的操作作面板，面面板上有有开关、指指示仪表表、调节节旋钮等等。因此此，要求求床身有有一定的的刚度和和强度。床床身的台台面必须须有足够够的面积积以便安安装坐标标工作台台和走丝丝机构等等。如果果将工作作液循环环装置、机机床电气气和脉冲冲电源等等放置在在床身的的内部，那那么床身身的内部部应有足足够的容容积来安安装。现现在的机机床一般般采用电电气系统统独立安安装在控控制箱柜柜内。2.3.2坐标标工作台台X、Y坐坐标工作作台用来来装夹工工件，XX轴和YY轴由控控制台发发出进
28、给给信号，分分别控制制两个步步进电机机，进行行预定的的加工。坐坐标工作作台由滑滑板、导导轨、丝丝杠运动副副、齿轮轮传动机机构四个个部分组组成。如如图2.3所示示： 图2.3坐标标工作台台（1）滑滑板 滑板主主要由上上滑板11、中滑滑板2、下下滑板33组成。通通常下滑滑板与44床鞍固固定连接接，中滑滑板置于于下滑板板之上，运运动方向向为坐标标X方向向；上滑滑板置于于中滑板板之上，运运动方向向为坐标标Y方向向。其中中上、中中滑板一一端呈悬悬臂梁形形式，以以放置步步进电动动机。为在减轻轻质量的的条件下下，增加加滑板的的结合面面，提高高工作台台的刚度度和强度度，应使使上滑板板在全行行程中不不伸出中中滑
29、板，中中滑板不不伸出下下滑板。这这种结构构使坐标标工作台台所占面面积较大大，通常常电动机机置于滑滑板下面面，增加加了维修修的难度度。（2）导导轨 坐标标工作台台的纵、横横滑板是是沿着导导轨往复复移动的的。因此此，对导导轨的精精度、刚刚度和耐耐磨性有有较高的的要求。此此外，导导轨应使使滑板运运动灵活活、平稳稳。 此次设设计的线线切割机机选用滚滚动是导导轨，因因为滚动动导轨可可以减少少导轨间间的摩擦擦力，便便于工作作台实现现精确和和微量的的移动，且且润滑方方法简单单。缺点点是接触触面之间间不易保保持油膜膜，抗震震能力较较差。滚滚动导轨轨有滚珠珠导轨、滚滚柱导轨轨、滚针针导轨等等几种形形式。在在滚珠
30、导导轨中，滚滚珠与导导轨是点点接触，承承载能力力不能过过大。在在滚柱导导轨和滚滚针导轨轨中，滚滚动体与与导轨是是线接触触，因此此有较大大承载能能力，因因此被选用。为为了保证证导轨精精度，各各滚动的的直径误误差一般般不应大大于0.0011mm。在相切割割机床中中，常用用的滚动动导轨还还有一下下两种：力封式式滚动导导轨 力封封式是借借助运动动件的重重力将导导轨副封封闭而实实现给定定运动的的结构形形式。 图2.4是力力封式滚滚动导轨轨结构简简图。承承导件有有两根VV形导轨轨，运动动件上两两根与承承导件相相对的导导轨中，一一根是VV形导轨轨，另一一根是平平导轨。这这种机构构具有较较好的工工艺性，制制造
31、、装装配、调调整都比比较方便便；同时时，导轨轨与滚珠珠的接触触面也比比较大，受受力较均均匀，润润滑条件件较好。缺缺点是滑滑板可能能在外力力的作用用下向上上抬起，并并因此破破坏传动动。当搬搬运具有有这种形形式的机机床时，必必须将移移动件加加紧在机机床上。图2.44 力封封式滚动动导轨结结构简图图 图图2.55 自封封式滚动动稻谷结结构简图图自封式式滚动导导轨 图2.5是自自封式滚滚动导轨轨结构简简图。自自封式是是指有承承导件保保证运动动件按给给定要求求运动的的结构形形式。其其优势是是运动不不易受外外力影响响，防尘尘条件好好。但结结构复杂杂，每个个V形槽槽两侧面面受力不不均，工工艺性也也较差，一一
32、般很少少采用。 工作台台导轨一一般采用用镶件。由由于滚柱柱与导轨轨是线接接触，导导轨单位位面积上上承受的的压力很很大，同同时滚柱柱硬度较较高，所所以导轨轨应具有有较高的的硬度，为为了保证证运动件件运动的的灵活性性和准确确性，导导轨的表表面粗糙糙度Raa值应在在0.88um以以下，工工作面的的平面度度应为00.055/4000mmm。导轨轨的材料料一般采采用合金金工具钢钢。为了了最大限限度的消消除导轨轨在使用用中变形形，导轨轨应进行行冰冷处处理和低低温时效效。（3）丝丝杠传动副副 丝丝杠传动副副的作用用就是将将传动电电动机的的旋转运运动变为为直线运运动。要要使丝杠杠副传动动精确，丝丝杠与螺母母就
33、必须须精确，一一般应保保证ITT11级级和高于于IT111级的的精度。丝杠副的的传动螺螺纹一般般分为三三角普通通螺纹、梯梯形螺纹纹和圆弧弧螺纹三三种。三三角普通通螺纹和和体形螺螺纹结构构简单，制制造方便便，精度度易于保保证。因因此，在在中、小小型线切切割机床床的丝杠杠传动副副中运用用的比较较广泛，但这种丝杠副传动为滑动摩擦，传动效率较低。大、中型线切割机床常用圆弧形螺纹滚珠丝杠。在此选用圆弧形滚珠丝杠，如图2.3所示，滚珠丝杠能传动副能够有效的消除丝杠与螺母间的配合间隙，可使滑板的往复运动灵活、精确。 丝杠与与螺母之之间不应应有传动动间隙，以以防止转转动方向向改变时时出现空空程现象象，造成成加
34、工误误差，所所以，一一方面要要保证丝丝杠和螺螺母牙形形与螺距距等方面面的加工工精度；另一方方面要消消除丝杠杠间的配配合间隙隙，通常常有以下下两种方方法：轴向调调节法 利利用双螺螺母、弹弹簧消除除丝杠副副传动间间隙的方方法是简简便易行行的，如如图2.6所示示。当丝杠杠正转时时，带动动螺母11和滑板板一起移移动；当当丝杠反反转时，则则推动副副螺母44，通过过弹簧22和螺母母1，使使滑板反反向移动动。装配配和用背背帽调整整时，弹弹簧的压压缩状态态要适当当。弹力力过大，会会增加丝丝杠对螺螺母和副副螺母之之间的摩摩擦力，影影响传动动的灵活活性和使使用寿命命；弹力力过小，在在副螺母母受丝杠杠推动时时，弹簧
35、簧推动不不了滑板板，不能能起到消消除间隙隙的作用用。从图22.3中中可以看看出本设设计选用用的间隙隙调节方方法也属属于轴向向调节法法。图2.66双螺母母弹簧消消除间隙隙的结构构径向调调节法 图图2.77为径向向调节丝丝杠副间间隙的结结构。螺螺母一端端的外表表面呈圆圆锥形，沿沿径向铣铣三个槽槽，劲部部壁厚较较薄，以以保证螺螺母在径径向收缩缩时带弹弹性，圆圆锥底部部处的外外圆柱面面上有螺螺纹，用用带有锥锥孔的调调整螺母母与之配配合，使使螺母三三爪径向向或离开开丝杠，消消除螺纹纹的径向向和轴向向间隙。图2.77径向调调节丝杠杠副间隙隙的结构构（4）齿齿轮传动机机构 从22.3图图中可以以看出步步进电
36、动动机与丝丝杠间的的传动采采用齿轮轮副来实现，由由于齿侧侧间隙、轴轴与轴承承之间的的间隙及及传动链链中的弹弹性变形形的影响响，当步步进电动动机主轴轴上的主主动齿轮轮改变转转动方向向时，会会出现传传动空程程，为了了减少和和消除齿齿轮传动动空程，应应当采取取以下措措施：采用尽尽量少的的齿轮减减速级数数，力求求从结构构上减少少齿轮传传动精度度的误差差。采用齿齿轮副中中心距可可调整结结构，也也可通过过改变步步进电机机的固定定位置来来实现。将从动动齿轮或或介轮沿沿垂直于于轴向剖剖分为双双轮形式式，如图图2.88所示。装装配时应应保证两两轮齿廓廓分别与与主动轮轮齿廓侧侧面接触触，当步步进电动动机变换换旋转
37、方方向时，丝丝杠能迅迅速得到到相应反反映。图2.88 柔性性轴向弹弹簧消隙隙法从图2.3中可可以看出出本设计计传动齿齿轮间隙隙的消除除是采用用了第三三种方法法。2.3.3. 高速速走丝机机构运丝机构构的运动动是由丝丝筒电机机正反转转得到的的。电机机通过联联轴器与与丝筒连连接，丝丝筒装有有齿轮，通通过过渡渡齿轮与与丝杆上上的齿轮轮啮合，丝丝杆固定定在丝板板上，螺螺母固定定在底座座上，托托板与底底座采用用装有滚滚珠的VV形滚动动导轨连连接，这这样丝筒筒每转一一周托板板直线移移动相应应的距离离，因此此机床工工作前应应根据零零件厚薄薄和精度度要求在在直径为为0.006-00.200mm的的范围内内选择
38、适适当的钼钼丝直径径。（1） 对高速走走丝机构构的要求求高速走走丝机构构的储丝丝筒转动动时，还还要进行行相应的的轴向移移动，以以保证电电极丝在在储丝筒筒上整齐齐排绕。储丝筒筒的径向向跳动和和轴向窜窜动量要要小。储丝筒筒要能正正反转，电电极丝的的走丝速速度在77-122m/ss范围内内无级或或有级可可调，或或恒速运运转。走丝机机构最好好与床身身相互绝绝缘。传动齿齿轮副，丝丝杆副应应该具备备润滑措措施。（2） 高速走丝丝机构的的组成与与结构高速走丝丝机构由由储丝筒筒、联轴轴器、上上下托板板、齿轮轮副、换换向装置置和绝缘缘部分组组成，如如图2.9所示示图2.99 储丝丝机构结结构图储丝筒由由电动机机
39、通过联联轴器带带动正反反方向转转动。储储丝筒另另外一端端通过两两对齿轮轮减速后后带动丝丝杠。储储丝筒、电电动机、齿齿轮都安安装在两两个支架架上。支支架及丝丝杠则安安装在托托板沙锅锅内，调调整螺母母装在底底座上，托托板在底底座上来来回移动动。螺母母具有消消除间隙隙的副螺螺母和弹弹簧，齿齿轮及丝丝杠螺距距的搭配配为每旋旋转一圈圈托板移移动0.21mm。所所以储丝丝筒适用用0.221mm以以下的钼钼丝。储丝筒运运转时应应平稳，无无不正常常振动。滚滚筒外圆圆振摆应应小于00.033mm，反反向间隙隙应小于于0.005mmm，轴向向窜动应应完全彻彻底消除除。储丝筒本本身作高高速正反反向转动动，电机机、滚
40、筒筒及丝杠杠的轴承承应定期期拆洗并并加润滑滑脂，换换油期限限可根据据使用情情况具体体决定。其其余中间间轴、齿齿轮、导导轨及丝丝杠、螺螺母等每每班应注注油一次次。储丝筒筒 储储丝筒是是电极丝丝稳定移移动和整整齐排绕绕的关键键部件之之一，一一般用445号钢钢制造。为为了减少少转动惯惯量，筒筒壁应尽尽量薄，按按机床规规格，本本次设计计应选用用5mmm（符合合1.55-155mm）。储储丝筒壁壁厚要均均匀，工工作表面面要有较较好的表表面粗糙糙度，一一般Raa为0.8m。为为保证储储丝筒组组合件动动态平衡衡，应严严格控制制内孔、外外圆对支支撑部分分的同轴轴度。储丝筒与与主轴装装配后的的径向跳跳动量应应不
41、大于于0.001mmm。一般般装配后后，以轴轴的两端端中心孔孔定位，冲冲模储丝丝筒外圆圆和与轴轴承配合合的轴径径。 联轴轴器 走走丝机构构中运丝丝组合件件的电机机轴与储储丝筒中中心轴，一一般不采采用整体体的长轴轴，而是是利用联联轴器将将二者联联在一起起。由于于储丝筒筒运行时时频繁换换向，联联轴器瞬瞬间受到到的正反反剪切力力很大，因因此多采采用弹性性联轴器器和摩擦擦锥式联联轴器。a.弹性性联轴器器如图2.10所示,弹性联联轴器结结构简单单，惯性性力矩小小，换向向较平稳稳，无金金属撞击击声，可可以减少少对储丝丝筒中心心轴的冲冲击。弹弹性材料料采用橡橡胶、塑塑料或者者皮革。这这种联轴轴器的优优点是，
42、允允许电动动机轴与与储丝筒筒轴稍有有不同心心和不平平行（最最大不同同心允许许为0.20.55mm，最最大不平平行为11），缺缺点是由由它连接接的两根根轴在传传递扭矩矩 图22.100弹性联联轴器结结构时会有相相对转动动。b. 摩摩擦锥式式联轴器器 如图2.11所所示,摩摩擦锥式式联轴器器可带动动转动惯惯量大的的大中型型储丝筒筒旋转组组合件。这这种联轴轴器可传传递较大大的扭矩矩，同时时在传动动负荷超载载时，可以起起到过载载保护作作用。因因为锥形形摩擦面面会对电电机和储储丝筒产产生轴向向力，所所以在电电机主 轴的滚滚动支撑撑中，应应选用向向心止推推轴承和和单列圆圆锥滚 图2.11摩摩擦锥式式联轴器
43、器结构子轴承。此此外，还还要正确确选用弹弹簧规格格。弹力力过小，摩摩擦面打打滑，使使传动部部稳定或或摩擦面面过热烧烧伤；弹弹力过大大，会增增加轴向向力，影影响中心心轴的正正常转动动。除了以上上两种联联轴器外外，还有有磁力联联轴器，因因为不常常用，在在此就不不详细说说明了。参照本次设计要求，选择性价比最高的，显然弹性联轴器可以满足条件，因此本次设计选用弹性联轴器。上下托托板 走丝机机构的上上下滑板板多采用用燕尾形形滑动导导轨和三三角形、矩矩形组合合式导轨轨。a. 燕燕尾型导导轨 这种种结构紧紧凑，调调整方便便。旋转转调整杆杆带动塞塞铁，可可改变导导轨副的的配合间间隙。但但该结构构制造和和检验比比
44、较复杂杂，刚性性较差，传传动中摩摩擦损失失也比较较大。b. 三三角、矩矩形组合合式导轨轨该组合式式导轨结结构如图图2.112所示示。导轨轨的配合合间隙由由螺钉和和垫片组组成的调调整环节节来调节节。由于于储丝筒筒走丝机机构的上上托板一一边装有有运丝电电动机，储储丝筒轴轴向两边边负荷差差较大。为为保证上上托板能能平稳的的往复移移动，应应把下托托板设计计的较长长以使走走丝机构构工作时时上托板板部分始始终不滑滑出 图2.12三三角、矩矩形组合合式导轨轨下托板，从从而保持持托板的的刚度，机机构的稳稳定性及及运动精精度。 经比较较，显然然三角、矩矩形组合合式导轨轨是比较较理想的的，因此此，决定定选用此此种
45、导轨轨作为本本次设计计之用。齿轮副副与丝杠杠副 从图22.9中中可以看看出本设设计走丝丝机构的的上托板板的传动动链是由由2级减减速齿轮轮副和一一组丝杠杠副组成成，它使使储丝筒筒在转动动的同时时，作相相应的轴轴向位移移，保证证电机丝丝整齐的的排绕在在储丝筒筒上。在本次设设计线切切割机中中，走丝丝机构常常是通过过配换齿齿轮来改改变储丝丝筒的排排丝筒的的排丝距距离，以以适应排排绕不同同直径电电极丝的的要求，但但是根据据此次课课题要求求，钼丝丝直径不不能超过过0.221mm。线架、导导轮部件件结构线架与走走丝机构构组成了了电极丝丝的运动动系统，如如图2.13所所示。图2.113 线架与与走丝机机构线架
46、的主主要作用用是在电电极丝按按给定的的线速度度运动时时，对电电极丝起起支撑作作用，并并使电极极丝工作作部分与与工作台台平面保保持一定定的几何何角度，对对线架的的要求是是：a.具有有足够的的刚度和和强度，在在电极丝丝运动（特特别是高高速走丝丝）时，不不应出现现振动和和变形；b.线架架的导轮轮有较高高的运动动精度，径径向偏摆摆和轴向向窜动不不超过55m ；c.导轮轮与线架架本体，线线架与床床身之间间有良好好的绝缘缘性能；d.导轮轮运动组组合件有有密封措措施，可可防止带带有大量量放电产产物和杂杂质的工工作液进进入导轮轮轴承；e.线架架不但能能保证电电极丝垂垂直于工工作台平平面，而而且具有有锥度切切割
47、功能能的机床床上，还应具具有能使使电极丝丝按给定定的要求求保持与与工作台台平面呈呈一定的的角度。线架按功功能可分分为固定定式，升升降式和和偏移式式三种类类型；按按结构可可分为悬悬臂式和和龙门式式两种类类型。从从图2.13中中可以看看出悬臂臂式升降降线架主主要由线线架本体体，导轮轮运动组组合件及及保持器器等组成成。中小型线线切割机机床的线线架本体体常采用用单柱支支撑，双双臂悬梁梁式结构构。由于于支撑电电极丝的的导轮位位于悬臂臂的端部部，同时时电极丝丝保持一一定张力力，因此此应加强强线架本本体的刚刚度和强强度，使使线架的的上下悬悬臂在电电极丝运运动时不不致振动动和变形形。此外，针针对不同同厚度的的
48、工件，还还有采用用丝臂张张开高度度可调的的分离式式结构，活活动丝臂臂在导轨轨上滑动动，上下下移动的的距离由由丝杠副副调节。松松开固定定螺钉时时，旋转转丝杠带带动固定定于上丝丝臂体的的丝母，使使上丝臂臂移动。调调整完毕毕后拧紧紧固定螺螺钉，上上丝臂位位置便固固定下来来。为了了适应线线架臂张张开高度度的变化化，在线线架上下下部分应应增设副副导轮，如如图2.13所示。导轮是本本机床的的关键零零件，关关系到切切割质量量，对导导轮运动动组合件件的要求求如下：a.导轮轮V形槽槽面应有有较高的的精度，VV形槽底底的圆弧弧半径必必须小于于选用的的电极丝丝半径，保保证电极极丝在导导轮槽内内运动时时不产生生轴向移移动。b.在满满足一定定强度要要求下，应应尽量减减轻导轮轮质量，以以减少电电极丝换换向时的的电极丝丝与导轮轮间的滑滑动摩擦擦。导轮轮槽工作作面应有有足够的的硬度，以以提高其其耐磨性