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走丝系统的设计说明书.docx

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走丝系统的设计说明书.docx

走丝系统的设计1、储丝机构的设计储丝机构如图所示,包含电动机、联轴器、储丝筒、同步带及大小带轮、螺母、丝杠、滑板等结构。储丝筒组件示意图储丝机构驱动电动机的选用1)储丝机构驱动电机的最高转速一般分为两种1,1400r/min和3000r/min,本设计采用1400r/min。2)电动机功率计算电动机最大输出功率发生在电动机换向时,滚筒换向、大小带轮换向、整个储丝机构移动方向瞬时改变,均消耗较大的功率,同时还要克服各滚动轴承、联轴器、螺母丝杠副损耗、克服所需功率、所需功率等。储丝筒对储丝筒的技术要求①在储丝筒高速运转时,同时要进行相应的轴向移动,以保证不同直径的电极丝能在储丝筒上整齐排绕②为了保证电极丝运行平稳,无跳动现象,要求储丝筒的各项运动精度要高,径向跳动要小③储丝筒具有正反向旋转功能,电极丝的走丝速度在612m/s范围内可调或恒速运转储丝筒是电极丝稳定移动和整齐排绕的关键部件之一,一般用45号钢、不锈钢、铝合金材料制造2,本次设计采用45号钢。为减小转动惯量,筒壁应尽量薄,按机床规格不同,选用范围为1.55mm,本机床定位为中小型机床,壁厚选用δ3mm。用钢制作储丝筒时,直径一般采用≤∅120mm用铝合金材料制作储丝筒时,直径在∅120∅160mm之间。要求储丝筒外表面粗糙度𝑅𝑎≤0.8𝜇𝑚,储丝筒组件要做动平衡实验,以保证运转平稳,延长轴承使用寿命。机床走丝速度定位为8m/s,滚筒与电动机通过联轴器连接,其转动速度为1400r/min。故其大径为D60𝑣𝑛π60814003.140.1091𝑚,圆整取D110mm。则其小径dD2δ11023104mm储丝筒长度,由于是中小型机床,选用L400mm。查相关资料可知,碳钢的密度ρ7.8103𝐾𝑔/𝑚3故储丝筒的质量mρvρ7.81031102−104210−6𝜋0.443.15𝐾𝑔储丝筒的转动惯量Jm𝑟2𝑚𝐷243.1511010−3240.0096𝐾𝑔.𝑚2由于在换向过程中,电极丝速度是变化的,从一个方向的8m/s逐渐减小到0再加速至另一个方向的8m/s。当电动机换向时,电极丝与工件间停止放电。故为了提高加工效率,应缩短电动机的换向时间。这里取换向时间t1s。非换向过程,储丝筒角速度ω2𝜋𝑛6023.14140060146.5𝑟𝑎𝑑/𝑠换向时储丝筒角加速度α∆𝜔∆𝑡146.5−−146.51293𝑟𝑎𝑑/𝑠2则换向时所需的转矩TJα0.00962932.81N∙m换向时所需的功率𝑃筒Tω2.81146.5412.1W整个储丝机构移动方向改变时需要的功率假设本机床适用直径∅0.25mm以下的电极丝,则储丝筒每转一圈,滑板轴向移动0.25mm以上。每分钟储丝筒转1400转,则每秒滑板轴向移动1400600.255.83mm,即滑板移动速度为5.83mm/s。整个储丝机构在1秒内速度从一个方向的5.83mm/s逐渐减小到0再增加到另一个方向的5.83mm/s。加速度a∆𝑣∆𝑡5.83−−5.83111.66𝑚𝑚/𝑠2储丝机构导轨多采用燕尾形滑动导轨和三角形、矩形组合式导轨3。①燕尾形滑动导轨,如图1所示该导轨结构紧凑,调整方便。旋转调整螺杆带动塞铁,可以改变导轨副的配合间隙。但该结构制造和检验比较复杂,刚性较差,传动中摩擦损失也较大。②三角形、矩形组合式导轨,如图2所示导轨的配合间隙有螺钉和垫片组成的调整环节来调节。由于储丝筒走丝机构的上托板一边装有走丝电动机,储丝筒轴向两边负荷差较大。为保证上托板能平稳地往复移动,应把下托板设计得较长,以使走丝机构工作时,上托板部分可以始终不滑出下托板,从而保证托板的刚度、机构的稳定性即运动精度。图1燕尾形导轨图2三角形、矩形组合式导轨三角形导轨磨损后能自动补偿,导向精度高,它的截面角度由载荷大小及导向要求而定,一般为90°,为增加承载面积,减小比压,在导轨高度不变的条件下,采用较大的顶角(110°~120°),为提高导向性,采用较小的顶角(60°)矩形导轨结构简单,制造方、检验、修理方便,导轨面较宽,承载力较大,刚度高。采用三角形、矩形组合式导轨,具有二者的优点,本次设计采用该结构。滑板与导轨材料常用灰口铸铁,它具有成本低,工艺性好,热稳定性高等优点。在润滑和防护良好的情况下,具有一定的耐磨性。常用的是HT200~HT400,硬度以HB180~200较为合适。适当增加铸铁中含碳量和含磷量,减少含硅量,可提高导轨的耐磨性。为提高铸铁导轨的耐磨性,常对导轨表面进行淬火处理。还应有润滑措施,润滑油能使导轨间形成一层极薄的油膜,阻止或减少导轨面直接接触,减小摩擦和磨损,以延长导轨的使用寿命。同时,对低速运动,润滑可以防止爬行对高速运动,可减少摩擦热,减少热变形。查相关设计手册得,滑动摩擦系数为0.15。三角形导轨截面角度选为90°,假设整个储丝机构重量200Kg。槽面摩擦力4F𝑓𝑒𝑄𝑓sin𝜃𝑄其中,𝑓𝑒为当量摩擦角,θ为三角形截面角度一半,Q为物体重量。平面摩擦力Ff𝑄若导轨只是三角形导轨,F𝑓𝑒𝑄𝑓sin𝜃𝑄0.15sin45°2009.8415.8N若导轨只是矩形导轨,Ff𝑄0.152009.8294N则三角形、矩形组合式导轨滑动摩擦力294N≤F≤415.8N与。压板与垫片之间的摩擦力、滑板与导轨之间一定的预紧力(相对于储丝机构自重较小),实际上摩擦阻力比计算所得大。后续计算中取F415.81.5623N。在换向过程中,根据牛顿第二定律有ma𝐹驱−F,则𝐹驱maF20011.6610−3623625𝑁则在换向过程中,用来驱动储丝机构的最大功率P𝐹驱𝑣6255.8310−33.6W螺母丝杠副丝杠传动副是有丝杠和螺母组成。丝杠传动副的作用是将电机的旋转运动变为滑板的直线运动。要使丝杠副的传动精确,丝杠和螺母必须是高精度,电火花线切割机床丝杠副的制作精度应保证6级或高于6级地精度。若丝杠副的精度太低,造成储丝筒轴向移动不稳定,可能使电极丝排绕不整齐而发生断丝等情况。该处螺母丝杠副螺旋传动属于传导螺旋,即以传递运动为主,有时也承受较大的轴向力,能够实现精确的直线移动。其特点是一般需要在较长的时间内连续工作,工作速度较高,要求具有较高的传动精度或工作速度。一般采用三角形螺纹或矩形螺纹,结构简单、制造方便,易于保证精度。本次设计采用三角形螺纹。螺母结构有整体式、组合式、对开式等5,如图3所示。整体式螺母结构简

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