【正文】 一定的放電間隙且噴灑工作液，電極之間的火花放電蝕出一定的縫隙，連續(xù)不斷的脈沖放電就切出了所需 形狀和尺寸的工件。導(dǎo)致粒子間發(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 120xx 度的高溫，在兩導(dǎo)體表面瞬間熔化一些材料，同時，由于電極和電介液的汽化，形成一個氣泡，并且它的壓力規(guī)則上升直到非常 高。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 10頁 共 31頁 線切割的概 念 電火花線切割簡稱線切割。 fc 的計算分析 由于后刀面是由砂輪外圓母線相對于鉆頭作螺 旋運動形成的，所以往往會給人以一種誤解，認(rèn)為α fc 只和沿鉆頭軸線方向的平 移運動與鉆頭繞自身旋轉(zhuǎn)運動有關(guān)，事實并非如此。內(nèi)錐面刃磨法是刃磨麻花鉆的一種新方法 ,刃磨原理如圖 1 所示 ,砂輪修成內(nèi)錐面 ,鉆頭放在砂輪的內(nèi)錐面上磨削 ,形成麻花鉆的圓錐面后刀面。 在麻花 鉆數(shù)控刃磨技術(shù)研究方面，國內(nèi)起步較晚，相關(guān)的設(shè)備和數(shù)控系統(tǒng)主要依賴于進口，因此，刀具的數(shù)控刃磨技術(shù)受到了很大的局限性。第四代采用六桿結(jié)構(gòu)，在世界上率先將虛軸的結(jié)構(gòu)引進到刃磨機上。 陜西理工學(xué)院研制的“內(nèi)錐面鉆頭刃磨機 項目通過了陜西省科技廳技術(shù)成果鑒定，結(jié)論為“屬國內(nèi)首創(chuàng)，居國內(nèi)領(lǐng)先水平 ， 20xx 年獲陜西省科學(xué)技術(shù)三等獎，并獲國家專利。武漢機床廠的 MK6025／ 3 數(shù)控萬能工具磨床是最近研制成功的新一代工具磨床。 瑞士 SCHNEEBERGERl 公司的 GEMINI CNC 工具磨床是一臺五軸 CNCI 具磨床，它主要用于生產(chǎn)和修磨各種不同形狀的小尺寸刀具。 近些年來，數(shù)控機床、加工中心以及柔性制造單元在加工領(lǐng)域中得到迅速普及，而這些先進的加工裝備也只有依靠先進、精密的切削刀具才能發(fā)揮其加工性能。因此，麻花鉆刃磨是麻花鉆制造工藝過程的一個重要工序，其質(zhì)量好壞對麻花鉆的切削性能和使用壽命起著關(guān)鍵的作用。本設(shè)計主要是對我國現(xiàn)有麻花鉆的刃磨方法，進行系統(tǒng)分析，在現(xiàn)有的刃磨原理以及結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，提出采用基于線切割的麻花鉆后刀面螺旋面法，設(shè)計出新型的工藝性能良好的刃磨機。 鉆頭是機械制造中常用的刀具之一，用來加工各種孔。 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及趨勢 刃磨設(shè)備發(fā)展與現(xiàn)狀 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 2頁 共 31頁 在麻花鉆刃磨以及其它形狀刀具刃磨技術(shù)和數(shù)控研究方面，近些年來國內(nèi)外專家作了不少的研究工作，也開發(fā)出一些較先進刀具刃磨設(shè)備目前國外的工具磨床生產(chǎn)均采用數(shù)控萬能工具磨床和 CNC 磨削加工技術(shù)，其主要優(yōu)點有： (1)一次裝夾、定位，即可完成刀具所有加工表面的加工，能夠很好的 保證刀具精度； (2)數(shù)控萬能工具磨床具有復(fù)雜運動控制能力，可以滿足復(fù)雜形狀刀具的加工要求； (3)通過改變加工程序就可以實現(xiàn)對不同類型、不同規(guī)格刀具的加工； (4)采用先進的自動檢測裝置和方法，有效的保證刀具的定位精度和加工精度； 近幾屆的國際機床展覽會上美國、德國、瑞典、瑞士等國都展出的多軸 (五軸及五軸以上 )聯(lián)動數(shù)控萬能工具磨床都可以用來制造和刃磨各種刀具。 我國在過去的幾十年里，由于對工具技術(shù)重視不夠，導(dǎo)致在引進國外先進數(shù)控設(shè)備的同時，由于國內(nèi)刀具質(zhì)量不過關(guān) (材料和刃磨技術(shù)都有很大差 距 )，不得不同時進口刀具及刃磨設(shè)備，其幾個相當(dāng)昂貴，而且僅配有限的刃磨軟件，如需刃磨各種刀具，真正實現(xiàn)機床的價值、充分發(fā)揮其優(yōu)勢還需另購其軟件，生產(chǎn)成本更高了。湖南大學(xué)研制的 MK6340／ 3 數(shù)控群鉆刃磨機床。 此外，北京航空航天大學(xué)從七十年代開始，在刀具刃磨方面開展了一系列的工作，先后研制開發(fā)了四代數(shù)控刀具刃磨機床。機械式刃磨機，它的刃磨運動由齒輪和凸輪來實現(xiàn)，要在一個刃磨機上實現(xiàn)多品種多規(guī)格的工具的刃磨，機床機構(gòu)復(fù)雜，同時需要附帶許多配件，即使這樣也只能刃磨系列的產(chǎn)品，而不能刃磨用戶隨意要求的刀具。麻花鉆是主要的孔加工刀具，目前主要釆用砂輪刃磨，刃磨方法有平面法 、錐面法、螺旋面法、螺旋錐面法等。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 7頁 共 31頁 圖 麻花鉆螺旋面法的刃磨原理 麻花鉆的螺旋后刀面 (除靠近橫刃附近的鉆心部分 )是由砂輪外圓母線作螺旋運動包絡(luò)而成的， 鉆頭的圓周后角α fc 的定義與普通圓錐刃磨 法鉆頭是一致的，如圖 1 所示。鉆頭沿軸向沒有位 移，而沿垂直于軸線方向位移α，由圖3 可知其效果與前面情況是等效的，即： πR2 a c o t θπR2h t a nt a nα 11fc ?? 如果在磨削過程中成形運動不是勻速的，那么 圓周上各點的后角也是不相等的，這時的后角值就 不是位移比，而是瞬時的速度比，即： ωRVtanα 11fc ? 或 ωRcotθvtanα 21fc ? 由以上分析可知鉆頭后角 α fc 與磨削成形運動中的 三個方向速度有關(guān)，即鉆頭繞軸線的旋轉(zhuǎn)運動 ? ，鉆頭沿自身軸線的平移運動 V1 ,鉆頭沿垂直于自身軸線的平移運動 V2 各種常用刃磨方法的圓周后角計算公式 一般地，設(shè)刃磨鉆頭時旋轉(zhuǎn)速度為 ? ，平移速度為 V ，它與鉆頭軸線夾角為 ? ，則有： ωRV s i n ψc o t θVcosψωR cotθ tanvvtanα 1211fc ???? ? （ 1） 當(dāng) θψ 900?? 時，即 V 垂直于砂輪軸線 ωR s i n θVωR c o t θV c o s θV s i n θ tantanα 11fc ????? （ 2） 當(dāng) θψ ?? 時，即 V 平行于砂輪軸線 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 9頁 共 31頁 ΟωRV s i n θc o t θVcosθtanα 1fc ??? (3) 當(dāng) 0ψ ? 時，即 V 平行于鉆頭軸線 ? ?ωRVtanα 1fc ? (4) 當(dāng) 900ψ ? 時，即 V 垂直于鉆頭軸線 ? ?ωRV c o t θtanα 1fc ? (5) 由以上分析可知，鉆頭相對于砂輪軸線的平移運動對后角沒有影響。如 今，線切割機床已占電火花機床的大半。電火花線切割機按走絲速度可分為高速往復(fù)走絲電火花線切割機（ Reciprocating type High Speed Wire cut Electrical Discharge Machining俗稱 “快走絲 ”）、低速單向走絲電火花線切割機（ Low Speed oneway walk Wire cut Electrical Discharge Machining 俗稱 “慢走絲 ”）和立式自旋轉(zhuǎn)電火花線切割機（ Vertical Wire Electrical Discharge Machining machine tool With Rotation Wire）三類。工作平穩(wěn)、均勻、抖動小、加工精度高、表面質(zhì)量好，但不宜加工大厚度工件。目前還有一些國內(nèi)企業(yè)則希望通過與臺灣相關(guān)企業(yè)的合作，來發(fā)展低速走絲 電火花線切割加工 技術(shù)。針對這些差距，本世紀(jì)初，國內(nèi)有數(shù)家高速往復(fù)走絲電火花線切割機生產(chǎn)企業(yè)實現(xiàn)了在高速走絲機上的多次切割加工（該類機床被俗稱為 “中走絲 ” Medium Speed Wire cut Electrical Discharge Machining）。通常認(rèn)為，應(yīng)用圖 1 所示方法時，應(yīng)確保刀具偏擺角的精度 (采用正弦規(guī)），因而將直接影響前刀面上廓形曲線在水平面上的投影曲線的精度；應(yīng)用圖 2 所示方法時，鉬絲偏擺角的精度可不作嚴(yán)格要求。 本設(shè)計采用錐孔鉆頭夾及連接形式，型式為 20H，具體數(shù)據(jù)如下： 錐孔連接形式的鉆夾頭 尺寸見圖 1和表 1 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 15頁 共 31頁 錐孔連接形式見圖 2 和表 2 圖 2 表 2 鉆夾頭扳手外形尺寸和適用范圍見圖 3 和表 3 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 16頁 共 31頁 1— 扳手體 2— 扳手桿 a 扳手齒 檢驗用芯軸要求見圖 主軸 主軸的材料選擇及參數(shù)設(shè)計 本設(shè)計所需用軸對材料的需求不太大，所受到的力也不算太大，因此材料可以選擇 45鋼，熱處理用調(diào)制處理，其具體參數(shù)如下： 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 17頁 共 31頁 軸的計算 軸的強度校核計算： 由公式 錯誤 !未找到引用源。 )lmm 通過計算后均達(dá)標(biāo)。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯(lián)接。在高速重載的動力傳動中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。對于高溫、低溫、有油、酸、堿介質(zhì)的工作質(zhì)量，不宜選用以一般橡膠為彈性元件材料的撓性聯(lián)軸器，應(yīng)選擇金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器，例如膜片聯(lián)軸器、蛇形彈簧聯(lián)軸器等。根據(jù)動力機的功率和轉(zhuǎn)速可計算得到與動力機相聯(lián)接的高速端的理論短矩 T；根據(jù)工況 系數(shù) K 及其他有關(guān)系數(shù)，可計算聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩 Tc?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的 目的 ；同時可以通過控制 脈沖 頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。 步進電機的其他知識： （ 1） .特點 與 特性 一般步進電機的精度為步進角的 35%，且不累積。步進電機是以 “步 ”為單位旋轉(zhuǎn)的，數(shù)字特征比較明顯。 傳動原理圖如下： 需要用的主要機械元件有步進電機，聯(lián)軸器，軸承，滾珠絲杠螺母副，工字型導(dǎo)軌等。它的功能是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成直線運動，這是滾珠螺絲的進一步延伸和發(fā)展，這項發(fā)展的重要意義就是將軸承從滾動動作變成滑動動作。滾珠在循環(huán)過程中有時與絲杠脫離接觸的稱為外循環(huán)；始終與絲杠保持接觸的稱為內(nèi)循環(huán)。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 26頁 共 31頁 滾珠絲杠的具體選擇 因為后刀面進給量很小，大約為 7m，因此不需要較大的滾珠絲桿，本設(shè)計采用南通伊蘭特精密機械有限公司的滾珠絲杠，其具體參數(shù)如下： FGZ FGD 選用代號為 12043的滾珠絲杠即可滿足設(shè)計需求。 表 21 硬度系數(shù) 滾道表面硬度 HRC 60 58 55 53 50 45 Hf 表 22 溫度系數(shù) 工作溫度 /C0 Tf 〈 100 100~150 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 28頁 共 31頁 150~200 200~250 表 23 接觸系數(shù) 每根導(dǎo)軌上的滑塊數(shù) Cf 1 2 3 4 5 表 24 負(fù)荷系數(shù) 工作條件 Wf 無外部沖擊或震動的低速運動場合。白老師在開題階段提供給了相關(guān)資料，并給出了建議和方法上的指導(dǎo)，使我對本次畢業(yè)設(shè)計總體設(shè)計思路、方法等有了系統(tǒng)的了解?；茨系V業(yè)學(xué)院學(xué)報， 1990； 2： 5460 [11] 李永釗等，孔加工的高速化和整個硬質(zhì)合金三刃麻花鉆，工具技術(shù)， 1989(11):2022 [12] 張維紀(jì)主編．金屬切削原理及刀具．浙江：浙江大學(xué)出版社， 1990 [13] 王西彬，雷紅，麻花鉆磨損特性的研究，工具技術(shù)， 1999(3):1114 [14] 鐘菊華，麻花鉆的修磨改進，機械工 .藝師， 1987(7):29 [15] 王譯，鉆頭刃磨新方法的開發(fā)實驗，機械工藝師， 1986(1):4546 [16] 劉戰(zhàn)峰等，新型四棱帶麻花鉆的設(shè)計與試驗，機械制造， 1992(3):1012 [17] 華南工學(xué)院，甘肅工業(yè)大學(xué)主編，金屬切削原理及刀具設(shè)計 (下冊 )，上海科學(xué)出版社， 1980 [18] 葉偉昌，鉆頭的平面刃磨法，機械工藝師， 1986(1):4244 [19] 袁哲俊 .金屬 切削刀具 .上海：上海科技出版社， 1984. [20]Lin, ., Tzeng, ., 20xx. New method for determination of the pose of the grinding wheel for thinning drill points. Int. J. Mach. Tools Manuf. 47 (15), 22182229. [23]Sun, Y., Wang, J., Guo, D., Zhang, Q., 20xx. Modeling and numerical simulation for the machining of helical surface profiles on cutting tools. Int. J. Adv. Manuf. Technol.