DK7732数控高速走丝电火花线切割机及控制系统设计论文.doc

南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第1页共74页1目录引言（1）一总体方案设计（2）（一）总体方案的拟定（2）（二）主要技术参数的确定（2）二储丝走丝部件结构设计（3）（一）储丝走丝部件运动设计（3）1．对高速走丝机构的要求（3）2．高速走丝机构的结构及特点（4）（二）储丝走丝部件主要零件强度计算（10）1．齿轮传动比的确定（10）2．齿轮齿数的确定（10）3．传动件的估算（12）4．齿轮模数估算（13）5.齿轮模数的验算（14）（三）储丝走丝部件主要零件强度验算（16）1．齿轮强度的验算（16）2．主轴的验算（19）（四）主轴组件结构设计（21）1．轴承配置形式（21）2．主轴组件的调整和预紧（22）南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第2页共74页2三进给传动设计（22）（一）进给传动运动设计（22）1．脉冲当量和传动比的确定（22）（二）滚珠丝杆螺母副的型号选择和滚珠丝杆的选型和校核（23）1．滚珠丝杆螺母副的型号选择（23）2．滚珠丝杆的选型和校核（25）（三）步进电机的选择（28）1．根据脉冲当量和最大静转矩初选电机型号282．启动矩频特性校核30（四）进给机构支承设计（31）1．螺杆的支承形式（31）2．螺杆的支承方式（31）四数控系统设计（32）（一）高频脉冲电源（32）（二）数字控制系统设计（33）三控系统硬件的电路设计（34）1．单片机设计（34）2．系统扩展（38）3．I/O口的扩展（42）4．显示器的接口设计（48）5．步进电机控制电路设计（50）6．光电隔离电路设计（57）南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第3页共74页37．部分控制程序（58）8．其他接口电路设计（70）参考文献（）谢辞（）摘要电火花线切割加工（wireEDM）是一种基于电火花加工技术的适应性流程加工技术，它可以被用在具有二维到三维复杂形状的而且是导电的原材料的加工上。电火花线切割加工最常见的应用是在压模、挤压模、粉末冶金的铸模和标准摸板的装配工中。这样就可以加工出以往依靠花费很高磨床或昂贵的传统意义上的电火花的电极来进行加工的工件。由于电火花线切割加工技术是机电一体化技术，是机械、电工、电子、数控、自动控制、计算机应用等多门学科、专业知识的综合运用。我的设计课题是DK7732数控高速走丝电火花线切割机及控制系统设计。DK为数控电加工机床，77为电火花线切割机床，32为机床工作台宽度。此次设计包括机床的总体布局设计，横向进给、纵向进给设计，其中还包括齿轮的强度计算，滚珠丝杆较核，轴承寿命的验算。控制系统部分包括步进电机控制电路和脉冲电源电路，这是数控电火花加工机床的重点设计部分，也是难点。步进电机电路设计包括硬件电路设计和软件系统设计。详细说明了芯片的扩展、键盘显示器接口的设计等等。脉冲电源电路采用高低压复式脉冲电源，它是由晶体管及分立元件组成的电路，输出高低压复式脉冲，可以同时供给两个放电间隙加工，提高生产效率。关键字数控高速电火花线切割加工、主轴运动、步进电机、脉冲电源。南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第4页共74页4AbstractWireelectricaldischargemachiningwireEDMisanadaptationofthebasicEDMprocess,whichcanbeuseforcuttingcomplextwoandthreedimensionalshapesthroughelectricallyconductingmaterials.WireEDMismostcommonlyusedforthefabricationofpressstampingdies,extrusiondies,powdercompositiondies,profilegages,andtemplates.ComplicatedcutoutscanbemadeindifficulttomachinemetalswithouttheneedforhighcostgrindingorexpensiveshapedEDMelectrodes,Becausethetechnologyofwireelectricaldischargemachiningisthetechnologyofmechatronics,anditistheintegrateapplicationofmanysubjectsandprofessionalknowledge,forexamplemechanism,electrician,electron,numericalcontrol,autocontrolandcomputerapplication.MydesignsubjectisDK7732numericalcontrolelectricaldischargeperforationmoldingmachiningtool.DKmeansnumericalcontrolmachiningtool.77meanswireelectricaldischargeperforationmoldingmachiningtool.32meansthewidthoftoolsworktable.Thedesigncontainscollectivitydistributiondesign,landscapeorientationfeeddesign,portraitfeeddesign,circumgyrateworktabledesign.Itstillincludesintensioncalculationofgearwheel,thecheckingofballbearingpoleandthecalculationofaxisgearinglifespan.Thecontrollingsystempartcontainsthecircuitofstepbystepelectromotorcontrolandthecircuitofpulseelectricalsource.Thispartisthemostimportantpartofnumericalcontrolelectricaldischargemachiningtool,anditisveryhardforme.Thedesignofstepbystepelectromotorcontrolincludeshardwarecircuitdesignandsoftwaresystemdesign.ItexplainstheenlargingofCMOSchipandthedesignofkeyboarddisplayinterface.Thecircuitiscomposedbytransistorandunattachedelements,itexportshighandlowvoltagepulse,whichcanapplywithtwoelectricaldischargeintervalandimproveproductivity.KeywordsNumericalcontrolwireelectricaldischargemachining,principleaxismotion,stepbystepelectromotor,pulseelectricalsource