【正文】 使工件下端圓周切于擺動軸中心 , 而電極絲過相切點(diǎn) , 工件上端電極絲則沿所需要之圖形切割。目前， 4軸聯(lián)動數(shù)控電火花線切割機(jī)已具備加工復(fù)雜直紋面的能力 《復(fù)雜型面摸具線切割加工新技術(shù)研究》 。因此進(jìn)一步研究高速走絲線切割加工技術(shù)，擴(kuò)大其加工工藝范圍，不僅具有重要的理論意義，而且具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。在切割效率及精度似乎又進(jìn)入了一個(gè)瓶頸階段，在表面完整性研究方面，由于表面完整性對工件的使用性能，如耐用性、耐磨性、疲勞強(qiáng)度、高溫持久強(qiáng)度、耐腐蝕性等有重大影響。在切割速度計(jì)切割精度方面，自本世紀(jì)初國內(nèi)“中走絲”（具有多次切割功能的高速走絲機(jī)床）機(jī)床被成功應(yīng)用于模具加工來，對國產(chǎn)高速走絲電火花切割機(jī)傳加工指標(biāo)產(chǎn)生了巨大的推動作用，采用復(fù)合工作液的條件下，第一次切割最高平均效率已超過 200mm178。它在國內(nèi)外已獲得廣泛的應(yīng)用，目前國內(nèi)的線切割機(jī)床已占電加工機(jī)床的 70％以上。 電火花加工的原理是基于工具和工件（正、負(fù)電極）之間脈沖性火花放電時(shí)電腐蝕現(xiàn)象蝕除多余的金屬，以達(dá)到對零件的尺寸、形狀及表面質(zhì)量預(yù)定的加工要求。 如果增加一個(gè)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺附件，工件裝在用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的回轉(zhuǎn)工作臺上，采取數(shù)控移動和數(shù)控轉(zhuǎn)動相結(jié)合的方式編程，用θ角方向的單步轉(zhuǎn)動代替或著配合 Y軸方向的單步移動，即可完成上述這些復(fù)雜曲面加工工藝。 等），即在需要分度時(shí)，按照數(shù)控系統(tǒng)的指令，將工作臺及其工件回轉(zhuǎn)規(guī)定的角度，以改變工件相對于主軸的位置，完成工件各表面的加工。 b、分度 工作臺只能完成分度運(yùn)動，而不能實(shí)現(xiàn)圓周運(yùn)動。1 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的設(shè)計(jì) 1 概要 前言 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的介紹 數(shù)控機(jī)床是一種高效率的加工設(shè)備，當(dāng)零件被裝夾在工作臺上以后，為了盡可能完成較多工藝內(nèi)容，除了要求機(jī)床有沿 X、 Y、 Z三個(gè)坐標(biāo)軸的直線運(yùn)動之外，還要求工作臺在圓周方向有進(jìn)給運(yùn)動和分度運(yùn)動。由于結(jié)構(gòu)上的原因，通常分度工作臺的分度運(yùn)動只限于完成規(guī)定的角度（如 45176。 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺在電火花線切割機(jī)床上的應(yīng)用： 電火花線切割加工已廣泛用于國防和民用的生產(chǎn)和科研工作中，用于加工各種難加工材料、復(fù)雜表面和有特殊要求的零件、刀具和模具。 電火花加工的產(chǎn)生和加工原理 電火花加工又稱放電加工（ electrical discharge machining, 簡稱 EDM），在 20世紀(jì) 40年代開始研究并逐步應(yīng)用于生產(chǎn)。 電腐蝕的主要原因是：電火花放電時(shí)火花通道中瞬時(shí)產(chǎn)生大量的熱，達(dá)到 5000℃以上的溫2 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書） 度，足以使任何 金屬材料局部熔化、氣化而被蝕除掉，形成凹坑。 電火花線切割加工的基本原理是利用移動的細(xì)金屬導(dǎo)絲作電極，對工件進(jìn)行脈沖火花放電、切 割成形。/min，在 4次切割平均切割效率大于 50mm178。為了使電火花線切割加工工藝接近 精密磨削的水平，并滿足長壽命精密模具和苛刻使用條件下零件的質(zhì)量要求，國外對低速走絲線切割切割機(jī)理及工藝已經(jīng)進(jìn)行了長久的研究，并提出了“表面完整線切割”的概念，而我國的 HSWEDM 在此領(lǐng)域的研究幾乎還處于空白狀態(tài)。 復(fù)雜直紋曲面的加工方法 所謂直紋面就是由一族連續(xù)變動的直線構(gòu)成的曲面。 國產(chǎn)的數(shù)控線切割機(jī)床，其工作臺一般都是按直角坐標(biāo)系設(shè)計(jì)的，適合于加工二維圖形的工件。在圖 12中 , 工件上端為正六邊形 , 下端為圓。 圖 13 電火花線切割加工復(fù)雜型面 如果采取數(shù)控轉(zhuǎn)動和數(shù)控?cái)[動相結(jié)合或兩個(gè)數(shù)控?cái)[動相結(jié)合的方式編程，采用更為先進(jìn)的軟件控制系統(tǒng)，一個(gè)使工件旋轉(zhuǎn)，另外一個(gè)使工件擺 動，即可用于加工有錐度（斜度可大 30176。不僅可以加工簡單的直 面 、斜 面 、圓5 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的設(shè)計(jì) 弧 面 ，還可適應(yīng)更 大的斜面（錐度）和更 復(fù)雜的 直紋 曲面零件的加工。 設(shè)計(jì)過程 第 12周：熟悉設(shè)計(jì)任務(wù)，收集，調(diào)研 第 3 周：方案論證，作開題報(bào)告 第 46周：總體設(shè)計(jì) 第 710周：零、部件設(shè)計(jì) 第 1113周：撰寫說明書 第 14周：其他：包括翻譯和其他工作 6 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書） 2 工作臺設(shè)計(jì)方案及其分析 數(shù)控電火花線切割機(jī)床的機(jī)構(gòu)組成及其作用 機(jī)床本體由床身、坐標(biāo)工作臺、運(yùn)絲機(jī)構(gòu)、絲架、工作液箱、 附件和夾具等幾部分組成。 （ 4） 錐度切割裝置： （ a） 偏移式絲架：主要用在高速走絲線切割機(jī)床上實(shí)現(xiàn)錐度切割。 兩軸擺動可聯(lián)動，也可獨(dú)立運(yùn)動， 配合已有工作臺 X、 Y軸方向的平移， 再通過對數(shù)控系統(tǒng)的升級（不屬于此題范疇），使該機(jī)床成為 多 坐標(biāo)聯(lián)動的 數(shù)控機(jī)床 ， 來完成對復(fù)雜直紋曲面的加工。的連續(xù) 擺動。 、 10176。 本設(shè)計(jì)屬于 開 環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，旋轉(zhuǎn)編碼器與交流伺服電機(jī)和支撐座的尾端連接，能將旋轉(zhuǎn)后的位置準(zhǔn)確的反饋回系統(tǒng)。 由于 B軸位于 Y軸工作臺上，其尺寸只要不超出 Y軸工作臺長度即可，因此 應(yīng)只要減少 B軸在 Y軸方向上的結(jié)構(gòu)尺寸，以 減小實(shí)際影響 Y軸加工范圍的機(jī)構(gòu)尺寸。渦輪被抱緊，與渦輪通軸并固連的大齒輪和右支座軸也被固定， 這就意味著回轉(zhuǎn)至某一角度的工作臺和 B軸機(jī)構(gòu)被夾緊、固定。 （ 21） 鎖緊 力 ： F=ps181。 m （ 23） 回轉(zhuǎn)工作臺的潤滑與密封 因?yàn)閮奢S擺動機(jī)構(gòu)有較大的擺動角度，所以雖然渦輪蝸桿及齒輪傳動都是在箱體內(nèi)，渦輪蝸桿頂面都里箱底有較大的距離，也不能采用常規(guī)的甩油潤滑。 噴油潤滑的好處非常多，可以沖掉傳動過程中齒輪嚙合區(qū)的磨粒、減少磨損 、延長使用壽命、對渦輪蝸桿進(jìn)行很好的冷卻與潤滑等。 B軸： B 軸機(jī)構(gòu) 由兩個(gè)支撐座構(gòu)成，左支撐座只起支撐作用，傳動零件均位于右支撐座內(nèi)。 A 軸傳動零件與 B 軸右支撐座相同，伺服電機(jī)驅(qū)動一級齒輪減速器傳動，齒輪減速器通過蝸桿軸帶動渦輪蝸桿傳動，渦輪安裝在輸出軸上 ，輸出軸與工作臺采用螺栓連接，在保證螺栓連接可以安裝的同時(shí)應(yīng)盡量減少機(jī)構(gòu)尺寸。 電動機(jī)步距角： 176。步距角越小，數(shù) 控機(jī)床的控制精度越高。 在數(shù)控機(jī)床僅給系統(tǒng)中，考慮慣量、轉(zhuǎn)矩或脈沖當(dāng)量的要求，必須進(jìn)行減速的情況下，采用齒輪傳動。蝸輪副的嚙合側(cè)隙對其分度定位精度影響最大，因此消除蝸輪副的側(cè)隙就成為數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的關(guān)鍵問題。由于蝸桿齒左、右兩側(cè)面具有不同齒距，即左、右兩側(cè)面具有不同的模數(shù)，因而同一側(cè)的齒距相同，故沒有破壞嚙合條件。因此可用軸向移動蝸桿的方法來消除蝸桿與渦輪的齒側(cè)隙 《數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的原理和設(shè)計(jì)》 。 其結(jié)構(gòu)如圖 31： 圖 31 工作臺結(jié)構(gòu) 工作臺 尺寸： B=200mm， L=300mm， H=360mm， R1=60mm， r=30mm,m=30mm,n=30mm,a=40mm 工作臺通過 螺釘與渦輪輸出軸連接， 連接處進(jìn)行噴砂處理增大 表面摩擦力。 求得螺栓危險(xiǎn)截面的直徑（螺紋小徑 d1） 為： 12 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書） ? ?3 F s 3 ( )= 2 A 2 ( x ) x 2M m gna???m a xτ σ 3 6 3 .1 5 x 6= 3 0 4 .2 W9 5 5 0 x 9 5 5 0 x 0 .7 5Tn ??dαP ηd1 = （ 4 x x F/π [σ] ） ˉ 179。 步進(jìn)電機(jī)的選用及運(yùn)動參數(shù)的計(jì)算 已知脈沖當(dāng)量為 176。 m (35) A 軸機(jī)構(gòu) 重 量小于 121Kg,B軸所受扭矩為 ： T=FL（ +100） =444N178。 η 渦輪、桿 178。 為了減少齒輪副的尺寸，避免大齒輪很大，小齒輪很小的情況，齒輪傳動比應(yīng)該取小一些，以使齒輪減速器部分的結(jié)構(gòu)緊湊，減少總體結(jié)構(gòu)尺寸。 n1= = N178。 n3= = N178。 m 14 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書） ? ?1 ()21 EHK tT u Z Zu?179。 齒輪毛坯采用鍛造毛坯，先切齒，后表面硬化處理，最后進(jìn)行精加工，淬火并滲氮處理。 選小齒輪齒數(shù) =20，大齒輪齒數(shù) Z2==，取 162 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)： 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即 （ 310） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值： 試選載荷系數(shù) Kt=，小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩為 N178。 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： N1=60n1jLh=60x3000x1x(2x8x300x15)= (311) N2=(312) 取 接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1=； KHN2=。 1 F a S a2 K T Y YYn Fm ? ????βd1 αc o s179。 = (321) 計(jì)算載荷系數(shù) K： 已知使用系數(shù) KA=1， 根據(jù) v= m/s,7級精度 ， 查得動載系數(shù) Kv =； 查得 KHβ =； 查得 KFβ =, KHα= KFα=. 故載荷系數(shù)： K=KAKvKHαKFβ == (322) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑得： (323) mn=d1cosβ / Z1= (324) 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)： (325) 計(jì)算載荷系數(shù)： K = KA Kv KFα KFβ =1 x x x = 根據(jù)縱向重合度 ε β = ，查得螺旋角影響系數(shù) Yβ = 。 = (326) ZV2 = Z2/ cos179。 取彎曲疲勞安全系數(shù) S= ，得： [σ F]1 = KFN1σ FE1 / S = x 500/ = MPa (328) [σ F]1 = KFN2σ FE2 / S = x 380/ = MPa (329) 由： YFa1 YSa1/[σ F]1 = ， YFa2 YSa2/[σ F]2 = ，大齒輪的數(shù)值大。= mm (331) 按圓整后的中心距修正螺旋角： β =arcos(Z1+Z2)mn/2a=176。 = mm (334) 計(jì)算齒輪寬度： b=Ф d d1= mm (335) 圓整后取 B2=20 mm,B1=25 mm。 17 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的設(shè)計(jì) 2 ()EZZa K T ????Hσ179。 幾何尺寸： d1= mm d2= mm p= ha=1 mm 根高 hf= mm da1= mm da1= mm df1=14 mm df1= mm h= mm db1= mm db2= mm 由于 A、 B 兩軸機(jī)構(gòu)的伺服電機(jī)相同，系統(tǒng)總傳動比相同，各分配比也相同，同時(shí)滿足兩軸的需要，因此兩軸采用相同的齒輪副傳動。 根據(jù) GB/T100851988 的推薦，采用漸開線蝸桿。 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算： 根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。 確定許用接觸應(yīng)力： 根據(jù)蝸桿材料為鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度 45HRC，可查得渦輪的基本許用應(yīng)力 [σH]180。 = x 268 = MPa （ 340） 計(jì)算中心距： a ≥ mm 取中心距 a = 160 mm ，因 i = 62 ，故去模數(shù) m = 4 mm ,蝸桿分度圓直徑 d1=71 mm 。 蝸桿與渦輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 蝸桿： 軸向齒距 pa = mm ；直徑系數(shù) q =；齒頂圓直徑 da1 = 79 mm；齒根圓直徑 df1 = mm；分度圓導(dǎo)程角 γ = 3176。 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度： （ 341） 當(dāng)量齒數(shù) : 19 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的設(shè)計(jì) 66X 1 0104 .2 3 0 .8 5FNK ??179。 13180。 KFN 查得由 ZCuSn10P1制造的渦輪的基本許用彎曲應(yīng)力 [σF]180。 精度等級公差