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1、沈阳工程学院毕业论文题 目：三轴数控电火花机床设计 专 业：机械设计制造及其自动化 学 号： 姓 名： 指导教师： 完成日期： 2016年 6 月 目 录摘 要2Abstract3第一章 引言41.1 题研究的目的和意义41.2国内外研究历史与现状51.3 拟解决的关键问题和研究方法71.4 电火花加工特点和适用范围7第二章 电火花成型机床总体结构设计102.1 电火花成型机的结构形式102.2 电火花成型机结构设计11第三章 主轴传动系统设计163.1 主轴传动系统设计方案163.2 电机的选择173.3 同步齿形带设计223.4 滚珠丝杆副设计253.5 直线导轨设计29第四章 工作台设计
2、32第五章 十字滑座设计36第六章 电极夹头的设计40第七章 机床润滑系统44第八章 工作液循环装置结构46第九章 结 论49参考文献50致 谢51摘 要介绍了电火花成型机床的加工原理、特点及其发展历程：它是通过脉冲直流电源不断产生火花放电来去除工件材料，且在工件与工具之间有绝缘液体介质。分析并设计了电火花成型机床结构系统。机床总体布局为单柱立式，主轴采用步进电机拖动滚珠丝杆完成升降，利用步进电机多级可变细分技术，实现伺服系统的变频、变步距双重伺服调节，提高系统的跟踪能力和稳定性。进给系统采用滚珠丝杆和十字滑座实现工作台的横向、纵向移动，运动平稳。电火花成形加工要在加工精度、加工效率、加工范围
3、等方面取得重大突破，一个重要的发展方向就是对机床成形运动方式的创新和多样化。本课题的研究，是对电火花成型加工发展方向的一次有益尝试，通过改进电火花加工机床的伺服系统、控制系统、机床结构等，在保证加工精度的前提下提高了加工效率；通过开放式的控制系统，提高了电火花成型加工过程的自动化。关键词：电火花； 主轴； 滚珠丝杆； 十字滑座； V型导轨AbstractThe processing principles, characteristics and development process of the EDM machine by author is introdunced in this pap
4、er. It removes material with repetitive spark discharges from a pulsating DC power supply, with a dielectric flowing between the work piece and the tool.Analysis and design the system of structure for EDM machine . Machine overall layout as a single vertical column, 3-axis; Stepper motor is used in
5、the machine tool to drive the ball screew up and down directly,the control system of the machinetool acapt divided dreving technique of step motor,and realizes dual regulations with changing feed step and changing feed frequency ,this improves its tracking ablity and stability. Feed system uses Ball
6、 Screw and the cross slide take the table move on the horizontal and vertical , smooth motion. EDM should be in the processing accuracy, processing efficiency, processing and other aspects of the scope of a major breakthrough, an important direction of development is the right tool forming movement
7、pattern of innovation and diversification. The study of this topic is a direction of development of EDM machining a useful attempt, by improving EDM servo systems, control systems, machine tool structure, guarantee the processing precision under the premise of improving the processing efficiency; th
8、rough open the control system to improve the EDM process automation.Keywords: EDM；main spindle；ball screw；Cross slide；V-shaped guideways 第一章 引言QQ:123536215 、870862708 全套图纸及说明书，英文翻译可获取的局限。本课题以北京迪蒙卡特机床有限公司现有的CTS400三轴数控电火花成形机床为研究对象，对机床的X、Y、Z轴的相关运动部分进行变型设计与分析，使机床机构达到优化，功能趋于完善。通过对CTS400主要部件的设计与建模、虚拟装配的研究
9、和动画仿真，初步地探讨了机床设计的思路和虚拟装配这种比较新的工具在产品开发中的应用。本课题的主要目的：本课题在对电火花成型机原理分析研究基础上，研究设计机床的结构系统、驱动控制、结构的动态分析与优化等。其主要内容如下：1、了解电火花成型机的机械结构系统，根据零件加工要求，设计机床整体结构；2、设计机床的进给系统，优化系统结构；3、对机床运动进行运动学分析和参数优化。4、对进给系统进行控制部分设计。1.2国内外研究历史与现状 电火花成型机在20世纪40年代开始研究并逐步应用于生产，最初出现的只可单轴进给的单立柱机床。随后出现了多轴联动，多立柱的电火花成型机。异形小孔的加工机床的出现也是电火花成型
10、机发展史上的一大进步，例如D703型高速电火花夹攻小孔机床。SP1-30镜面电火花机采用的松下伺服系统，表面粗糙度可达Ra0.1um,HE350-CNC双头机电火花成型机为我国自主研发，加工效率成倍提高。但就总体而言，我国在电火花加工领域同日本等国际先进水平还有一定差距。 当前，电火花加工技术正向着高效化、精密化、智能化、微细化、复合化等方向发展，一些新技术、新思想不断被运用到电火花加工中去，同时，许多新的工艺手段也不断涌现，主要包括以下几个方面:(1) 微细电火花加工技术 微细加工是应产品微型化要求而出现的，是加工技术向加工尺寸微小化方向的发展，一般是指被加工零件直径或宽度小于200m以下的
11、加工手段。微细电火花加工技术是电火花加工技术在微细加工领域的一个重要分支，从文献检索的情况来看，国内外关于微细电火花加工方面的论文非常多，足以说明此研究方向受关注的程度。（2) 超声电火花复合加工技术 在特种加工领域中，综合利用不同加工方法的技术特长，将多种能量形式进行巧妙结合的复合加工方式往往可大幅提高加工效率或改善加工质量，因而一直是倍受关注的方向之一。电火花加工和超声加工均因加工速度较慢而困扰着人们，然而在电火花加工中引入工具电极的超声振动，进行超声电火花复合加工，却可以改善放电间隙状况，从而大大提高生产率。(3) 气体介质放电加工技术 传统的电火花加工技术是在液体介质(通常称作工作液)
12、中进行放电加工的，而液体介质在加工中起到压缩放电通道使能量高度集中、加速极间冷却和消电离过程、加速排除电蚀产物等作用，被认为是电火花加工必不可少的几大要素之一。然而，最近几年由日本东京农工大学国枝正典教授等人提出的气中放电加工技术完全改变了人们的上述思想。气中放电一般使用薄壁管状电极，加工中管状电极作回转和轴向伺服运动，一定压力的气体自管中高速喷出，以避免加工屑反粘凝固在电极和工件表面上，同时加速了熔融和气化金属的抛出过程，并起到冷却电极的作用。气中放电加工的最大优点在于加工过程中电极损耗极低，而且加工时不产生有害气体，安全性较高，又可简化机床结构，因而也是倍受关注而成为热点。(4) 电火花表
13、面强化技术 由于零件表面性能在零件的使用过程中所起到的重要作用，表面强化技术受到了人们的重视。电火花表面强化技术是一种简便而灵活的表面处理方法，它是通过电火花放电作用将作为电极的导电材料熔渗进工件表层金属，形成合金化的表面强化层，从而使工件表面的物理、化学和机械性能得到改善。电火花表面强化与其他表面强化方法相比，具有如下优点：设备简单，在普通电火花加工机床上即可进行，强化成本较低，处理速度较快，因只在局部进行放电，零件整体温度仍为室温因而不会引起零件变形，以及可处理复杂零件等，目前已在军事、航空、模具、刀具等行业得到较广泛的应用。通过查阅分析数据及市场调研，近来电火花成型机床在虽然高效率精密加
14、工技术方面有不断的进步，但在目前市场竞争中仍然有着很大的危险。我们可以透过于02年9月4日在美国芝加哥举行的IMT2002来分析：在此次展览中，我们可以看到来自瑞士阿奇夏米尔公司、西班牙欧那公司、日本的三菱公司、沙迪克等公司带来的EDM产品。其中，在电火花成型机床方面，也主要体现在向着高效和精密加工的方向迈进，但同时专家系统的出现也抢占了其部分市场。例如在大面积浅型腔加工、能量控制（变截面加工）、深槽窄缝加工、微细加工、硬质合金加工、镜面加工、轮廓加工等方面，专家系统保证了精密加工的顺利实现。 目前精密加工技术中，能加工型腔模的设备越来越多，譬如数控铣床，数控仿形铣床，加工中心，特别是再近几年
15、发展的高速铣床。国外某些HSM的制造商已经把HSM说成是“完全可以替代EDM”的“无EDM加工技术”，而且说HSM是不需要抛光的一次性技术等等。当然这样的说法可能有点言过其实，但HSM的发展对EDM确实产生了一定的影响。使得电火花成型机床在市场中面临激烈的竞争。但与HSM的比较中，EDM同时也有着它自己的特点。例如在加工硬度为50-54HRC的钢材来说，HSM能加工高硬度材料，不等于它的加工性能好，技术经济合理。因为加工所使用的价格昂贵的刀具寿命只有一小时。也就是说HSM对硬材料加工性能差，而高硬度材料的加工正是EDM的特长。所以在更多的材料要求为高硬度、耐磨性好的材料的模具行业中，EDM体现了它的优势。以上说明，HSM与电火花成型机床不是谁替代谁的问题，而是相辅相成、互相发展的问题。同时也说明，在强手林立的市场竞争中，虽然有着强有力的竞争对手，但仍然有着良好的发展前途。基于上面的分析，我们这次选择了电火花成型机床设计，希望对原有电火花成型机床有一定QQ:123536215 、870862708 全套图
