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快走丝线切割机床的总体设计【带SolidWorks三维】【1张CAD图纸】

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快走丝线切割机床的总体设计【带SolidWorks三维】【1张CAD图纸】.rar

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快走丝线切割机床的总体设计说明书.doc---(点击预览)

SolidWorks三维模型

CD_凸缘联轴器_GY_J_GY1_16.sldprt

GB_六角螺母_C级_M5.sldprt

GB_六角螺母_C级_M6.sldprt

GB_圆锥滚子轴承_30305.SLDDRW

GB_圆锥滚子轴承_30305.sldprt

GB_平垫圈_C级_8.sldprt

GB_普通平键_5X12.sldprt

GB_深沟球轴承_6007.sldprt

GB_等长双头螺柱_B级_M8X140.sldprt

Hexagon Nut ISO - 4034 - M8 - N.SLDPRT

ISO 4015 - M6 x 25 x 18-N.SLDPRT

ISO 4016 - M6 x 30 x 30-WN.SLDPRT

ISO 4017 - M1.6 x 16-N.SLDPRT

ISO 4017 - M2 x 12-N.SLDPRT

ISO 4017 - M2 x 20-N.SLDPRT

ISO 4017 - M3 x 20-N.SLDPRT

ISO 4017 - M6 x 20-N.SLDPRT

ISO 4018 - M5 x 20-WN.SLDPRT

ISO 4018 - M5 x 40-WN.SLDPRT

ISO 8676 - M8x1.0 x 16-N.SLDPRT

上拖板.SLDPRT

上支撑柱.SLDPRT

上线架.SLDPRT

下拖板.SLDPRT

下支撑柱.SLDPRT

下线架.SLDPRT

丝嘴.SLDPRT

丝杆1.SLDPRT

丝杆2.SLDPRT

丝杆3.SLDPRT

丝杆4.SLDPRT

丝杆手轮键.SLDPRT

丝杠螺母(详细）.SLDPRT

丝杠螺母.SLDPRT

丝杠螺母连接块.SLDPRT

丝筒座.SLDPRT

丝筒轴.SLDPRT

丝筒轴挡板.SLDPRT

丝筒键1.SLDPRT

储丝筒.SLDPRT

回转2.SLDPRT

回转块.SLDPRT

垫块.SLDPRT

导轨.SLDPRT

导轮.SLDPRT

总装配.EASM

手轮.SLDPRT

把手.SLDPRT

机箱外壳.SLDPRT

机箱盖.SLDPRT

滑块.SLDPRT

滑块2.SLDPRT

电机.SLDPRT

电机2.SLDPRT

线架导轨.SLDPRT

线架轨道.SLDPRT

线架轨道装配.SLDASM

绕丝装置装配.EASM

绕丝装置装配.SLDASM

绕丝装置装配.SLDDRW

轴承座上.SLDPRT

轴承座下.SLDPRT

轴承座下2.SLDPRT

轴承座垫块.SLDPRT

轴承座端盖2.SLDPRT

轴承座端盖调整垫片.SLDPRT

运丝拖板.SLDPRT

运丝装置外壳.SLDPRT

运丝装置盖板.SLDPRT

长导轨.SLDPRT

齿轮1.SLDPRT

齿轮2.SLDPRT

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关键词：: 快走丝线切割机床总体设计 solidworks三维 cad图纸

资源描述：

快走丝线切割机床的总体设计

41页 18000字数+说明书+SolidWorks三维+1张CAD图纸

SolidWorks三维模型

快走丝线切割机床的总体设计说明书.doc

绕丝装置装配图.DWG

摘要

快走丝线切割机是我国独创的电加工设备，它结构简单，价格低廉，使用成本低，是我国产量最大、应用最广泛的机床种类之一。这篇论文详细介绍了快走丝线切割机床的主要作用、结构特点及其组成。对通用快走丝线切割机床的总体设计过程及计算方法作了具体的描述和分析。通过对快走丝线切割机床的各部分设计和计算，利用SolidWorks完成对该机床的三维建模和工程图。同时对快走丝线切割机床的机械部件的选择设计，功能部件的选用及校核、主要零部件的使用与维护进行了具体的分析。完成设计任务。

【关键词】快走丝线切割机床机械设计三维建模工程图

Abstract

　　　Due to its simple structure，less expensive, high-speed wired electro-discharge machine(WEDM) is widely produced and used in China. This thesis introduced in detail the high-speed wired electro-discharge machine, including the main function, structure and composition. The general design process and calculation method for the high-speed wired electro-discharge machine were specifically descripted and analyzed. The 3D modeling and engineering drawings of the high-speed wire electro-discharge machine, including every parts, and assembly based on Solidworks are finished. The selection and design of functional components, calculation of this machineand as well as checking mechanical components of high-speed wire electro-discharge machine are completed. The usage and maintenance about main component were concretely analyzed. The design task is completed.

　　　【KEYWORDS】High-speed wire electro-discharge machine，Machine design，Three-dimensional Modeling，Engineering drawing

前言4

1本设计的目的及任务要求6

1.1 本设计的目的及意义6

1.2 本设计的任务及内容6

1.3 本设计的目标及要求6

2快走丝线切割机床概述8

2.1 快走丝线切割机床技术现状8

2.2 快走丝线切割机床加工技术的发展趋势8

2.3快走丝线切割机床的特点13

2.3.1快走丝线切割电火花加工的优点：13

2.3.2快走丝线切割电火花加工的局限性：13

2.4 快走丝线切割机床的工作原理14

3快走丝线切割机床结构总体设计15

3.1机械结构设计概述15

3.2快走丝线切割机床结构组成15

3.3快走丝线切割机床设计步骤16

3.3.1设计步骤框图16

3.3.2总体方案设计17

3.4快走丝线切割机床结构总体设计17

3.3.1 总体设计指导思想17

3.3.2总体布局方案设计18

3.3.4 数控机床总布局的其他趋向19

4 快走丝线切割机床的机械部分设计21

4.1 床身的设计21

4.2 工作台设计21

4.3 线架轨道设计22

4.4 运丝机构的设计22

4.5 各部分连接设计23

5 快走丝线切割机床功能部件的选用及校核计算24

5.1 齿轮的选择计算24

5.2 滚珠丝杆副的选择计算25

5.2.1 丝杆螺母类型的选择25

5.2.2丝杆螺母传动形式选择26

5.2.3 丝杆螺母预紧方式选择26

5.2.4 滚动轴承的选择27

5.2.5 滚珠丝杠副支承方式的选择28

5.2.5 制动装置的选择29

5.2.6 滚珠丝杠副的防护30

5.3电机的选择30

5.3.1快走丝线切割机床对电机的要求30

5.3.2各类型电机的比较及选型31

5.3.2 关于电机选择的计算32

6 三维图纸设计制作及工程图设计34

6.1 丝杆螺母的三维建模34

6.2 凸缘联轴器的三维建模34

6.3 X.Y方向拖板的装配体三维建模35

6.4 Z方向线架的装配体三维建模35

6.5 总装配36

6.6 工程图的设计制作38

总结与体会41

致谢42

参考文献43

　　　　　　　　　　　　　　　　　前言

　　　随着科学技术的飞速发展和经济竞争的日趋激烈，产品的更新速度越来越快，复杂形状的零件越来越多，精度要求越来越高，多品种、中小批量生产的比重明显增加。激烈的市场竞争使产品研制生产周期越来越短。传统的加工设备和制造方法已经难于适应这种多样化、柔性化与复杂形状零件的高效高质量加工要求。因此近几十年来，世界各国十分重视发展能有效解决复杂、精密、小批多变零件的数控加工技术。目前，数控技术正在发生根本性变革，它集成了微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。

　　　汽车、拖拉机与家用电器等行业的产品零件，为了解决高产优质的问题，多采用专用的工艺装备、专用自动化机床或专用的自动生产线和自动化车间进行生产。但是应用这些专用生产设备，生产准备周期长，产品改型不易，因而使新产品的开发周期延长。在机械产品中，单件和小批量产品占到70%—80%，这类产品一般都采用通用机床加工，当产品改变时，机床与工艺装备均需作相应的变换和调整。通用机床的自动化程度不高，基本上由人工操作，难于提高生产效率和保证产品质量，特别是一些由曲线、曲面轮廓组成的复杂零件，只能借助靠模和仿形机床，或者借助划线和样板用手工操作的方法来加工，加工精度和生产效率收到很大的限制。数控机床就是为了解决单件、小批量、特别是复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求而产生的，它为单件、小批生产的精密复杂零件提供了自动化加工手段。

　　　数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，现代的CAD/CAM、FMS、CIMS等，都是建立在数控技术之上，离开了数控技术，先进制造技术就成了无本之木。同时，数控技术的利用关系到国家的战略地位，是体现国家综合国力水平的重要基础性产业，其水平高低是衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，实现加工机床及生产过程数控化，已经成为当今制造业的发展方向。

　　　快走丝线切割机床是电火花线切割机床的一种，也叫高速走丝电火花线切割机床（WEDM-HS），其电极丝（一般采用钼丝）作高速往复运动，走丝速度为8～10m/s，电极丝可重复使用，加工速度较高，走丝容易造成电极丝抖动和反向时停顿，使加工质量下降，是我国生产和使用的主要机种，是我国独创的电火花线切割加工模式。

　　　本设计以DK7725型快走丝线切割机床为模板，通过自选机械部分，使用SolidWorks对其进行了3D建模以及工程图制作。

　　　本设计的目的及任务要求

本设计的目的及意义

　　　高等院校的毕业设计教学过程是实现本科培养目标要求的重要培养阶段，毕业设计是大学期间，学生毕业前的最后学习阶段，是学习深化与升华的重要过程，是学生学习、研究与实践成果的全面总结；是学生综合素质与工程实践能力培养效果的全面检验，是学生毕业及学位资格认证的重要依据，是衡量高等学校教育质量和办学效益的重要评价内容。

本设计对通用快走丝线切割机床的总体设计过程及计算方法作了具体的描述和分析。通过对快走丝线切割机床的各部分设计和计算，利用SolidWorks完成对该机床的三维建模和工程图。同时对快走丝线切割机床的机械部件的选择设计，功能部件的选用及校核、主要零部件的使用与维护进行了具体的分析。完成设计任务。

本设计的任务及内容

　　　电火花线切割加工工艺是机械制造、模具制造、零件加工不可或缺的加工手段，在汽车、摩托车、航空、航天、船舶、军工等行业广泛应用，机床数量需求庞大。模具制造是目前电火花线切割机床的主要作用，据统计，我国至少有80%的电火花线切割机床用于冲压模加工。本题目设计一种快走丝线切割机床，以满足应用要求。

　　　基本参数如下：

四轴数控系统。工作台X、Y轴全闭环控制；丝轴（垂直方向）U、V。

步进或伺服驱动。

工作台最大工作行程(X、Y): 500×300mm。

丝轴（垂直方向）最大行程250mm。

驱动速度：0～3m／min。

位置控制精度：0.01mm。

重复精度：0.1mm。

1.3 本设计的目标及要求

本设计任务结合科研课题，主要培养学生进行调查研究，收集、分析和加工整理文献资料，正确使用设计资料进行机床产品设计计算、应用CAD软件进行计算机辅助三维设计、工程制图、技术文件编写的能力。要求学生综合运用所学知识，独立分析和解决问题，完成设计任务。毕业设计应完成以下工作量：

毕业实习，撰写毕业实习报告。

文献检索，查阅和收集资料文献检索，收集、查阅文献资料10篇以上，记录、分析整理资料。

掌握快走丝线切割机床的工作原理、使用条件、存在的问题，设计方法及步骤。

线切割机床的设计计算。

应用SOLIDWORKS进行线切割机床零部件和装配三维设计。

线切割机床主要零部件和装配体工程图（全部图纸折合为零号图纸不少于3张）

毕业设计说明书一份（2万字左右，有英文题目和摘要）。

整理归档毕业设计日志。

翻译与课题有关的外文资料，译文不少于3000字。

制作5-10分钟内的毕业答辩多媒体课件。

快走丝线切割机床的总体设计.jpg

绕丝装置装配图.gif

内容简介：: 毕业设计说明书摘要快走丝线切割机是我国独创的电加工设备，它结构简单，价格低廉，使用成本低，是我国产量最大、应用最广泛的机床种类之一。这篇论文详细介绍了快走丝线切割机床的主要作用、结构特点及其组成。对通用快走丝线切割机床的总体设计过程及计算方法作了具体的描述和分析。通过对快走丝线切割机床的各部分设计和计算，利用SolidWorks完成对该机床的三维建模和工程图。同时对快走丝线切割机床的机械部件的选择设计，功能部件的选用及校核、主要零部件的使用与维护进行了具体的分析。完成设计任务。【关键词】快走丝线切割机床机械设计三维建模工程图AbstractDue to its simple structure，less expensive, high-speed wired electro-discharge machine(WEDM) is widely produced and used in China. This thesis introduced in detail the high-speed wired electro-discharge machine, including the main function, structure and composition. The general design process and calculation method for the high-speed wired electro-discharge machine were specifically descripted and analyzed. The 3D modeling and engineering drawings of the high-speed wire electro-discharge machine, including every parts, and assembly based on Solidworks are finished. The selection and design of functional components, calculation of this machineand as well as checking mechanical components of high-speed wire electro-discharge machine are completed. The usage and maintenance about main component were concretely analyzed. The design task is completed.【KEYWORDS】High-speed wire electro-discharge machine，Machine design，Three-dimensional Modeling，Engineering drawing目录前言41本设计的目的及任务要求61.1 本设计的目的及意义61.2 本设计的任务及内容61.3 本设计的目标及要求62快走丝线切割机床概述82.1 快走丝线切割机床技术现状82.2 快走丝线切割机床加工技术的发展趋势82.3快走丝线切割机床的特点132.3.1快走丝线切割电火花加工的优点：132.3.2快走丝线切割电火花加工的局限性：132.4 快走丝线切割机床的工作原理143快走丝线切割机床结构总体设计153.1机械结构设计概述153.2快走丝线切割机床结构组成153.3快走丝线切割机床设计步骤163.3.1设计步骤框图163.3.2总体方案设计173.4快走丝线切割机床结构总体设计173.3.1 总体设计指导思想173.3.2总体布局方案设计183.3.4 数控机床总布局的其他趋向194 快走丝线切割机床的机械部分设计214.1 床身的设计214.2 工作台设计214.3 线架轨道设计224.4 运丝机构的设计224.5 各部分连接设计235 快走丝线切割机床功能部件的选用及校核计算245.1 齿轮的选择计算245.2 滚珠丝杆副的选择计算255.2.1 丝杆螺母类型的选择255.2.2丝杆螺母传动形式选择265.2.3 丝杆螺母预紧方式选择265.2.4 滚动轴承的选择275.2.5 滚珠丝杠副支承方式的选择285.2.5 制动装置的选择295.2.6 滚珠丝杠副的防护305.3电机的选择305.3.1快走丝线切割机床对电机的要求305.3.2各类型电机的比较及选型315.3.2 关于电机选择的计算326 三维图纸设计制作及工程图设计346.1 丝杆螺母的三维建模346.2 凸缘联轴器的三维建模346.3 X.Y方向拖板的装配体三维建模356.4 Z方向线架的装配体三维建模356.5 总装配366.6 工程图的设计制作38总结与体会41致谢42参考文献43前言随着科学技术的飞速发展和经济竞争的日趋激烈，产品的更新速度越来越快，复杂形状的零件越来越多，精度要求越来越高，多品种、中小批量生产的比重明显增加。激烈的市场竞争使产品研制生产周期越来越短。传统的加工设备和制造方法已经难于适应这种多样化、柔性化与复杂形状零件的高效高质量加工要求。因此近几十年来，世界各国十分重视发展能有效解决复杂、精密、小批多变零件的数控加工技术。目前，数控技术正在发生根本性变革，它集成了微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。汽车、拖拉机与家用电器等行业的产品零件，为了解决高产优质的问题，多采用专用的工艺装备、专用自动化机床或专用的自动生产线和自动化车间进行生产。但是应用这些专用生产设备，生产准备周期长，产品改型不易，因而使新产品的开发周期延长。在机械产品中，单件和小批量产品占到70%80%，这类产品一般都采用通用机床加工，当产品改变时，机床与工艺装备均需作相应的变换和调整。通用机床的自动化程度不高，基本上由人工操作，难于提高生产效率和保证产品质量，特别是一些由曲线、曲面轮廓组成的复杂零件，只能借助靠模和仿形机床，或者借助划线和样板用手工操作的方法来加工，加工精度和生产效率收到很大的限制。数控机床就是为了解决单件、小批量、特别是复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求而产生的，它为单件、小批生产的精密复杂零件提供了自动化加工手段。数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，现代的CAD/CAM、FMS、CIMS等，都是建立在数控技术之上，离开了数控技术，先进制造技术就成了无本之木。同时，数控技术的利用关系到国家的战略地位，是体现国家综合国力水平的重要基础性产业，其水平高低是衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，实现加工机床及生产过程数控化，已经成为当今制造业的发展方向。快走丝线切割机床是电火花线切割机床的一种，也叫高速走丝电火花线切割机床（WEDM-HS），其电极丝（一般采用钼丝）作高速往复运动，走丝速度为810m/s，电极丝可重复使用，加工速度较高，走丝容易造成电极丝抖动和反向时停顿，使加工质量下降，是我国生产和使用的主要机种，是我国独创的电火花线切割加工模式。本设计以DK7725型快走丝线切割机床为模板，通过自选机械部分，使用SolidWorks对其进行了3D建模以及工程图制作。1 本设计的目的及任务要求1.1 本设计的目的及意义高等院校的毕业设计教学过程是实现本科培养目标要求的重要培养阶段，毕业设计是大学期间，学生毕业前的最后学习阶段，是学习深化与升华的重要过程，是学生学习、研究与实践成果的全面总结；是学生综合素质与工程实践能力培养效果的全面检验，是学生毕业及学位资格认证的重要依据，是衡量高等学校教育质量和办学效益的重要评价内容。本设计对通用快走丝线切割机床的总体设计过程及计算方法作了具体的描述和分析。通过对快走丝线切割机床的各部分设计和计算，利用SolidWorks完成对该机床的三维建模和工程图。同时对快走丝线切割机床的机械部件的选择设计，功能部件的选用及校核、主要零部件的使用与维护进行了具体的分析。完成设计任务。1.2 本设计的任务及内容电火花线切割加工工艺是机械制造、模具制造、零件加工不可或缺的加工手段，在汽车、摩托车、航空、航天、船舶、军工等行业广泛应用，机床数量需求庞大。模具制造是目前电火花线切割机床的主要作用，据统计，我国至少有80%的电火花线切割机床用于冲压模加工。本题目设计一种快走丝线切割机床，以满足应用要求。基本参数如下：. 四轴数控系统。工作台X、Y轴全闭环控制；丝轴（垂直方向）U、V。. 步进或伺服驱动。. 工作台最大工作行程(X、Y): 500300mm。. 丝轴（垂直方向）最大行程250mm。. 驱动速度：03mmin。. 位置控制精度：0.01mm。. 重复精度：0.1mm。 1.3 本设计的目标及要求本设计任务结合科研课题，主要培养学生进行调查研究，收集、分析和加工整理文献资料，正确使用设计资料进行机床产品设计计算、应用CAD软件进行计算机辅助三维设计、工程制图、技术文件编写的能力。要求学生综合运用所学知识，独立分析和解决问题，完成设计任务。毕业设计应完成以下工作量：1. 毕业实习，撰写毕业实习报告。2. 文献检索，查阅和收集资料文献检索，收集、查阅文献资料10篇以上，记录、分析整理资料。3. 掌握快走丝线切割机床的工作原理、使用条件、存在的问题，设计方法及步骤。4. 线切割机床的设计计算。5. 应用SOLIDWORKS进行线切割机床零部件和装配三维设计。6. 线切割机床主要零部件和装配体工程图（全部图纸折合为零号图纸不少于3张）7. 毕业设计说明书一份（2万字左右，有英文题目和摘要）。8. 整理归档毕业设计日志。9. 翻译与课题有关的外文资料，译文不少于3000字。10. 制作5-10分钟内的毕业答辩多媒体课件。2 快走丝线切割机床概述2.1 快走丝线切割机床技术现状具有我国特色的数控高速走丝电火花线切割加工技术自60年代末研制成功以来，经过30年的不断完善和发展，现已成为制造业中不可缺少的加工手段。目前，高速走丝线切割机的切割速度已由过去的2040mm2/min普遍提高到100mm2/min以上，有的可达到260mm2/min，机床的加工精度为0.01mm，工件的表面粗糙度为Ra1.252.5m,因而可满足一般模具加工和其他复杂零件制造的要求。随着科学技术的发展，对各类产品的制造要求越来越高，对线切割加工技术也提出了更高的要求。国外(欧美、日本等)研究发展的数控低速走丝电火花线切割机为适应对制造加工技术的要求，采用闭环数字交(直)流伺服控制系统，确保优良的动态性能和高定位精度，加工精度可控制在若干微米以内。同时机床具有数字自适应控制电源、自动穿丝、自动卸除废料、短路自动回退等自动化技术，此外对电极丝张力和工作液压力也可进行控制。由于使用了新技术并注重计算机软件技术的更新和发展，低速走丝线切割机的工艺指标已达到了相当高的水平。即使对形状复杂零件的加工，最高切割速度也可超过300mm2/min；尺寸精度可达到25m；表面粗糙度可达到Ra0.10.2m(多次切割)。机床的自动化程度高，加工稳定性好，已向无人化加工发展。由于高、低速走丝线切割加工采用不同的技术方案，无论是机床的结构，还是运丝系统或是加工条件都有很大的差异。简单地对比机床的加工性能未必十分恰当，但排除价格因素，与低速走丝线切割加工技术水平相比，高速走丝线切割加工的精度、功能、工艺指标、自动化程度等方面还有明显的差距。随着科技的发展，对制造技术的要求越来越高，高速走丝线切割机面临相当严峻的形势，应加快发展机床新技术，运用新工艺，奋力赶上。 2.2 快走丝线切割机床加工技术的发展趋势高速走丝线切割机由于受到电极丝损耗、机械部分的结构与精度、进给系统的开环控制、加工中工作液导电率的变化、加工环境的温度变化及本身加工的特点(如运丝速度快、振源比较多、导轮磨损大)等因素影响，机床的加工精度有限。以目前机床的现状，要在较短的时间内与低速走丝线切割机在加工精度方面进行竞争，困难是相当大的，而且研究开发的代价也会很高，机床的制造成本将大幅度提高，从现实和市场的角度来考虑都是不太适宜的。因此，高速走丝线切割机的发展策略是扬长避短，以发展中低档机床为主，使机床向适当加工精度、良好的加工稳定性和容易操作的方向发展，来满足不断发展的生产需要。目前市场上高速走丝线切割机最大的优势在于拥有良好的性能价格比，机床的进一步发展必须以此为基本出发点，不能过分强调机床加工精度，而忽视机床性能价格比的因素。如违背这一原则，机床制造商和用户都难以接受。为在较短的时间内，使高速走丝线切割机的加工性能有较大的提高，在今后的发展中应优先注意以下方面的研究。 2.2.1基于PC的数控系统的开发数控系统是数控机床的核心部分，其控制性能不仅直接影响机床加工的质量和稳定性，而且也是扩大机床加工范围、实现复杂加工的重要手段。目前，各国都非常重视数控技术的研究，将其作为实现制造技术突破性发展的一个重点。数控系统技术当前发展的一个重要趋势是开放式数控系统。其含义是：数控系统的开发者在一个统一的体系结构下开发自己的产品，该体系结构是一个广泛认可且透明的规范。这种结构对电加工机床数控系统的重要性已非常明确了1。高速走丝线切割机要进一步发展，必须摆脱单板机作为数控系统，采用新的数控系统。根据目前国际上数控系统发展趋势及PC的发展情况，应开发和使用基于PC的数控系统。众所周知，PC本身是插卡式结构，是标准的开放式体系结构的系统。如高速走丝线切割机开发基于PC的数控系统，那将是国产高速走丝线切割机数控系统向开放式数控系统发展的一个有效方法。当前，PC的价格持续下降，而性能和稳定性不断增强，使用PC不仅为高速走丝线切割机数控系统提供了优越的硬件平台，而且能保持机床性能价格比的优势。目前国内已有基于PC的高速走丝线切割机数控系统，但其主要功能是加工轨迹编程，机床加工控制功能还很不完善，没有充分利用PC的资源。今后，可在以下几个方面开展工作：(1)传统的伺服进给控制系统多采用分立元件组成逻辑电路，对放电状态的检测一般采用平均电压法，这种方法的缺点是对放电间隙状态的检测不够准确，对放电开路状态较敏感，而对正常放电和短路放电状态响应较慢，难以进行准确的进给跟踪，因此加工的稳定性差。解决放电间隙的检测必须对放电状态进行分类统计，并建立控制模型，可采用单独的芯片实现对放电间隙的检测，控制模型以软件的形式存在于PC中，芯片与PC以RS 232接口或主板插卡的方式连接。(2)传统的脉冲电源多为等频的矩形和分组脉冲信号，放电信号不随放电加工中的间隙状态而自适应变化，加工效果差，因此研制数字自适应脉冲电源的意义重大，该电源可直接与PC相连接，获得放电间隙状态的信息，并根据一定的算法进行自适应控制。(3)加工参数的优化选取对高速走丝线切割加工也非常重要。长久以来，高速走丝线切割的工艺数据库和加工参数优选功能为国内机床制造商所忽略，高速走丝线切割的工艺参数优化及自动选取软件将是新一代高速走丝线切割机必备的，同时基于PC的数控制系统可十分容易地将此软件模块进行集成。(4)目前的高速走丝线切割机几乎没有教育培训功能，因此机床的操作培训难，机床的的使用性能依赖操作人员的水平，已是众所皆知的问题，而基于PC的数控系统将充分利用目前PC日益成熟的多媒体技术，将为这一功能的实现提供良好的软、硬件基础。充分利用PC的资源来开发高性能的数控系统，将是高速走丝线切割机的一个重要发展方向。 2.2.2人工智能(AI)技术的运用智能化数控系统也是当前数控技术发展的另一个重要趋势。由于在机床加工控制系统中使用了智能控制技术，机床自动如有经验的操作者一样使加工过程持续、稳定、优化地进行。人工智能技术也成功地运用到加工参数的设定、加工程序的生成、工件位置的测定及加工结果的测量等整个机床操作过程，大大地提高了机床的加工性能和自动化程度，降低了对操作者的要求，使非熟练操作者也能取得熟练操作者的加工效果。且人工智能技术多以计算机软件的形式存于主控系统，因此研究开发的成本低，而且功能易于扩展、使用灵活、更新的速度快，在当前提高数控机床的自动化、可操作性和增强机床的功能中所起的作用越来越大。高速走丝线切割加工由于运丝速度快、开环控制等加工特点，故放电加工过程具有复杂的随机性，传统理论对其研究进展缓慢，加工机理至今还不十分明了。人工智能技术的兴起，为高速走丝线切割加工技术的进一步发展提供了新的有效方法。低速走丝线切割机中，机械部分已是相当稳定，现在主要是软件的功能不断更新、增强，并逐步发展到运用人工智能技术。作为有中国特色的高速走丝线切割机，应抓住这次机会，充分重视人工智能技术的研究和运用。人工智能技术运用到电火花线切割加工，在国际上也是一个新的领域，因此有一定的难度，在研究中要针对高速走丝线切割加工的关键性环节，同时注意借鉴国外发展的经验，使高速走丝电火花线切割机向智能化方向发展，以提高机床的整体加工性能。目前国内已开始进行人工智能技术在电火花线切割加工中的研究，然而研究的深度和广度还很不够。还有许多方面有待进一步研究：(1)高速走丝线切割机的伺服进给变频调节一直依靠操作人员，因此操作人员的工作强度大，机床性能的发挥受到限制。模糊控制技术是人工智能技术中的一个重要方面，它能模仿熟练工人对机床进行控制，已在电火花成形机上成功地应用，在电火花线切割加工中具有良好的应用前景。(2)总结多年来高速走丝线切割加工工艺研究成果，建立相应的知识库和专家系统，降低机床的操作难度是十分必要的。瑞士阿奇公司的Agievision专家系统，其智能化功能只需规定一些有关加工工件的性能和加工要求即可。加工工序是自动生成，且自动连接各道工序，无须人工干预，大大降低了机床操作人员的工作强度。(3)在加工参数自适应等方面能有所作为。日本沙迪克公司推出了NF(神经模糊)数控电源，它不必输入复杂的NC代码能自动选择加工参数，并可根据加工状态自动进行调节，使电加工机床成为一般操作人员也能使用好的机床，解决了电火花加工过程中工艺参数设置长期以来取决于操作人员水平的问题。将最新发展的人工智能技术引入到高速走丝线切割机中，研制高速走丝线切割机的智能化控制部件和执行机构，这与当前国家优先发展高技术产业是一致的，具有重要的实际意义。 2.2.3机床设计的改善为改善高速走丝线切割机的加工精度，必须进一步改进机床的结构，使其更为合理。目前机床的整体结构多为音叉式，此种结构的刚度差，固有频率低，易发生振动，且放电加工将产生大量的热，使机床的本体发生较大的热变形，这都在一定程度上影响了高速走丝线切割机的加工精度。因此，在设计机床整体结构时，必须充分利用先进的技术手段进行分析以提高机床结构的合理性。这方面的研究将涉及到运用先进的计算机有限元模拟软件对机床的结构进行力学和热稳定性分析。同时，机床运动精度的改善对提高加工精度也是十分重要的，传统的方法是通过提高工作台传动链的零件精度与传动刚度来改善线切割机的运动精度，但这将使机床的成本大为增加。而建立在基于PC数控系统的高速走丝线切割机，可方便地运用螺距误差与间隙补偿技术来提高机床的运动精度，这种方法可在进给系统开环控制状态下，较大幅度地提高机床的加工精度，且成本低，非常适合高速走丝线切割机。高速走丝线切割机的一个重要特征是电极丝高速往复循环使用，这使机床运丝系统的稳定性较差。当丝高速运行时，引起的振动较大，且导轮磨损大，此外电极丝的恒张力控制及张力分档调节较难，运丝系统的这些特点在一定程度上影响了加工精度。因此，必须加强对走丝系统结构的深入研究并进行改进，保证放电加工时电极丝运动的稳定性。对于电极丝的往返循环使用使电极丝产生放电损耗是不能忽视的，它会对加工精度产生影响。此外在重视商品包装的今天，机床的外观设计和包装也十分重要，注意运用人机工程学和美学对高速走丝线切割机进行设计是很重要的，这对富有中国特色的高速走丝线切割机走向世界具有重要意义。总之，改善机床设计的研究涉及面较广，在考虑保持机床性能价格比优势的前提下，研究开发的难度是很大的，然而，一旦有所突破，将对高速走丝线切割加工技术产生重大的影响。 2.2.4多次切割工艺的应用多次切割加工是高速走丝线切割加工技术的一个重要发展方向。目前无论是金属切削机床还是低速走丝线切割机，一次加工都无法得到良好的加工效果，欲达到较高的加工精度，都必须在粗加工后再作精加工才能获得。低速走丝线切割机能达到很高的加工精度，也因采用了多次切割工艺。为改善高速走丝线切割机的加工品质，必须进行多次切割加工的研究。以往的高速走丝线切割机由于功能和结构所限，不具备进行多次切割的基础。近年来，高速走丝线切割机的脉冲电源、进给策略和电极丝的张力控制等方面有了较大的提高，为多次切割工艺的应用提供了可能性。目前有的高速走丝线切割机已能实施多次切割加工，并能一定程度地提高加工精度。然而，研究应用的深度还不够。为更好地实现多次切割加工，机床的功能和结构有待于进一步改进和提高；为保证多次切割加工的效率，仍须大幅度提高一次加工的速度，第一次切割加工的速度应保持在100mm2/min以上4。国内的研究机构在进行多次切割研究的同时，要注意尽快地把研究成果转化到机床的加工技术中，以实现加工精度的提高。 2.3快走丝线切割机床的特点 2.3.1快走丝线切割电火花加工的优点：（1）可以加工难以用金属切削方法加工的零件,不受材料硬度影响。（2）由于工具电极与工件电极不直接接触,没有机械切削力。所以在制作工具电极时不必考虑其受力特性,工具电极可以做的十分微细,能进行微细加工和复杂型面加工。（3）电火花加工是通过脉冲放电来蚀除金属材料的,而脉冲电源的参数随时可调,因此在同一情况下,只需调整电参数即可切换粗、半精、精、超精加工。 2.3.2快走丝线切割电火花加工的局限性：(1)电火花加工生产效率低。(2)被加工的工件只能是导体.(3)存在电极损耗,这就影响了成型精度。(4)加工表面有变质层。(5)加工过程必须在工作液中进行。电火花加工时放电部位必须在工作液中,否则将引起异常放电。(6)线切割加工有厚度极限。 2.4 快走丝线切割机床的工作原理电火花线切割加工是通过电极丝接脉冲电源的负极，工件接脉冲电源的正极，高频脉冲电源通电后，当工件与电极丝之间的距离小于放电距离时，脉冲电能使介质（工作液）电离击穿，形成放电通道，在电场力的作用下，大量的带负电荷的电子高速奔向正极，带正电荷的离子奔向负极，由于电离而产生的高温使工件表面熔化，甚至汽化，使金属随着电极丝的移动及工作液的冲击而被抛出，从而在工件表面形成凹坑。在高温区中由于极性效应，电极丝与工件分配的能量不一样，因而电极丝与工件的表面温度也不一样，并且由于电极丝的熔化温度要大大高于工件材料的熔化温度，同时电极丝又在高速离开高温区，因而在高温区中电极的蚀除量要大大小于工件的蚀除量，这就时代工件表面形成较大的凹坑，而在电极丝的表面形成很小的凹坑，由于加工过程是连续的，步进电机受到控制不断进给，以保持电极丝与工件之间维持放电所必须的间隙，因而工件就逐步被切出一条缝隙。 3 快走丝线切割机床结构总体设计3.1机械结构设计概述机械结构设计的任务就是将原理方案设计结构化，即把机构系统转化为机械实体系统。结构设计是机械设计中涉及问题最多、工作量最大的部分。结构设计的质量如何，对满足功能要求、保证产品质量和可靠性、降低产品成本等起着十分重要的作用。结构设计的内容主要包括机械总体、各机构和零部件布置、构形和尺寸、参数的校核、计算、优化。设计结果是按比例绘制的总图、部件图、零件图和设计计算说明书等。结构设计的过程原则上是按照从质到量、从抽象到具体以及从粗略构形到精确构形的顺序进行，并且紧接着进行检查和修改完善。结构设计的主要目标是：（1）满足功能需要；（2）经济地实现设计目标；（3）对人和环境均是安全的。好的结构设计不仅仅要满足功能要求，还要兼顾力学、工艺、材料、装配、使用、美观、成本、安全、环保等众多要求和限制。在现代机械设计中，后者越来越重要，并且直接关系到产品的质量和竞争力。结构设计质量的高低也是创新设计能力的体现。此外，要做出好的结构设计，还离不开前人经验的借鉴，设计者自己经验的积累。通过在工程实践中不断探索和总结，包括深入观察和分析现有的机械结构，结构设计能力将会逐步提高。3.2快走丝线切割机床结构组成快走丝线切割机床主要由以下几部分组成:(1) 床身床身是支承和固定工作台、运丝机构等的基体。(2)工作台目前在电火花线切割机床上采用的坐标工作台，大多为X、Y方向线性运动。(3)运丝机构在快走丝线切割加工时，电极丝需要不断地往复运动，这个运动是由运丝机构来完成的。这种形式的运丝机构的优点是结构简单、维护方便，因而应用广泛。其缺点是绕丝长度小，电动机正反转动频繁，电极丝张力不可调。(4) 丝架丝架的主要作用是在电极丝快速移动时，对电极丝起支撑作用，并使电极丝工作部分与工作台平面保持垂直。(5) 辅助装置辅助装置包括脉冲电源，数控系统，工作液循环系统等。3.3快走丝线切割机床设计步骤 3.3.1设计步骤框图设计步骤如图3.1所示设计任务机床主要技术指标设计机床总体方案设计总体方案的设计修改（优化）总体方案综合评价与选择总体方案设计详细设计机床整机综合评价满足设计要求？Y N 结束图 3.1 设计步骤框图 3.3.2总体方案设计总体方案设计包括：（1）运动功能设计包括确定机床所需运动的个数、形式、功能（主运动、进给运动、其他运动）及排列顺序，最后化除机床的运动功能图。（2）基本参数设计包括尺寸参数、运动参数和动力参数设计。（3）传动系统设计包括传动方式、传动原理图及传动系统图设计。（4）总体结构布局设计包括运动功能分配、总体布局结构形式及总体结构方案图设计。3、总体方案综合评价与选择在总体方案设计阶段，对其各种方案进行综合评价，从中选择较好的方案。4、总体的设计修改或优化对所选择的方案进行进一步的修改或优化，确定最终方案。上述设计内容，在设计过程中要交叉进行。5详细设计（1）技术设计包括确定结构原理方案、装配体设计、分析计算或优化。（2）施工设计包括零件图设计、商品化设计、编制技术文档等。6机床整机综合评价对所设计的机床进行整机性能分析和综合评价。上述步骤可反复进行，直到达到设计结果满意为止。在设计过程中，设计与评价反复进行，可以提高一次设计成功率。 3.4快走丝线切割机床结构总体设计 3.3.1 总体设计指导思想根据前面所提到的机床应满足的基本要求，就可以进行总体设计。在各项基本要求中以工艺要求最为重要。由工艺要求决定机床所需要的运动，完成每个运动又应有相应的功能部件，这就可以确定各个部件的相对运动和相对位置关系，机床的总体布局也就大体能确定下来。通用机床的布局已经形成了传统的形式，随着数控化和程序化在通用机床上的应用，机床的布局也在发生改变，专用机床的布局往往灵活性较大。机床总体设计是带动全局性的一个重要问题，对机床的制造和使用都有很大影响。在进行机床总体设计时可以从以下两方面来考虑。一方面从机床内部（本身）考虑，要处理好工件与刀具间相对关系，如位置与运动、工件重量和形状特点等。另一方面还要考虑的机床外部的因素，也就是人机之间的关系，如外形、操作和维护等。3.3.2总体布局方案设计根据传统快走丝线切割机床的布局，X、Y轴的工作由拖板的运动来实现，U、V轴的工作由线架导轨的移动来实现。所有的进给运动均由以上两部分完成。绕丝装置放置于线架后方，绕丝的往复运动由导轨、丝杆螺母以及回转装置来实现。总结后设定布局如图3.2。图3.2 快走丝线切割机床结构布局1.主机床基座；2.拖板；3.线架装置；4.绕丝装置；5.回转装置；6绕丝装置基座 3.3.3总体结构草图设计该阶段主要进行功能（运动或支承）部件的概略形状和尺寸设计。设计的主要依据是：机床总体结构布局设计阶段评价后所保留的机床机床总体结构布局形态图，驱动与传动设计结果、机床动力参数、加工空间尺寸参数以及机床整机的刚度及精度分配。其设计的过程大致如下：（1）首先确定末端执行件的概略形状和尺寸。（2）设计末端执行件与其相邻的下一个功能部件的结合部的形式、概略尺寸。若为运动导轨结合部，则执行件一侧相当于滑台，相邻部件一侧相当于滑座，考虑导轨结合部的刚度及其导向精度，选择并确定导轨的类型和尺寸。（3）根据导轨结合部的设计结果和该运动的行程尺寸，同时考虑部件的刚度要求，确定下一个功能部件的概略形状和尺寸。（4）重复上述过程，直到基础支承件（底座、立柱、床身等）设计完毕。（5）若要进行机床结构模块设计，则可将功能部件细分成子部件，根据产品规划进行模块提取和设置。（6）初步进行造型与色彩设计。（7）机床总体结构方案的综合评价。上述设计完成后，得到的设计结果是机床总体结构方案图。然后对所得到的各个总体结构方案进行综合评价比较。评价的主要因素如下：（1）性能预测设计刚度及精度。（2）制造成本根据设计方案的结构复杂程度、制造装配难度、模块化及标准化程度和制造厂的制造条件等预估制造成本。（3）制造周期预估制造周期（考虑因素大体与2相同）。（4）生产率（5）物流系统的开放性（6）外观造型（7）机床总体结构方案的设计修改与确定根据综合评价，选择一、二种好的方案，进行方案的设计修改，完善或优化，确定方案。3.3.4 数控机床总布局的其他趋向（1）机电一体化结构近年来，由于大规模集成电路、微处理机和微型计算机技术的发展，使数控装置和强电路日趋小型化，不少数控装置将控制计算机、按键、开关、显示器等集中装在吊挂按钮站上，其他电器部分则集中或分散与主机的机械部分装成一体，而且还采用气液传动装置，省去液压油泵站，这样就实现了机、电、液一体化结构，从而减少机床占地面积，又便于操作管理。（2）全封闭结构数控机床的效率高，一般采用大流量与高压力的冷却和排屑措施；机床的运动部件也采用自动润滑装置，为防止切屑与冷却液飞溅，避免润滑油外泄，将机床做成全封闭结构，只在工作区留有可以自动开闭的门窗，用于观察和装卸工件。4 快走丝线切割机床的机械部分设计 4.1 床身的设计机床的床身是整个机床的基础支承件，一般用来放置导轨、主轴箱等重要部件。为了满足加工生产的需求，机床床身应该同时具有静、动刚度和抗震性等特点。从工作性质来看，此机型应在工作中保持加工精度，所以稳定性也是一个必不可少的条件。所以对床身采用固定立柱式结构，其材料选择使用铸铁，在硬度和重量上能适度保持抗震性和稳定性。数控机床的床身通常为箱体结构，合理设计床身的截面形状及尺寸，采用合理布置的筋板结构可以在较小质量下获得较高的静刚度和适当的固有频率。床身筋板一般根据床身结构和载荷分布情况进行设计，满足床身刚度和抗振性要求，V形筋有利于加强导轨支承部分的刚度，斜方筋和对角筋结构可明显增强床身的扭转刚度，并且便于设计成全封闭的箱体结构。此外，还有纵向筋板和横向筋板，分别对抗弯刚度和抗扭刚度有显著效果；米字形筋板和井字形筋板的抗弯刚度也较高，尤其是米字形筋板更高。本设计采用V形筋板以加强导轨支承部分刚度。床身结构为箱体结构。4.2 工作台设计由设计任务书所得，工作台最大工作行程：500300(mm)，故在此设计中，使用上下两悬臂梁构造出工作平台，其范围为500300（mm）。工作平台搭建在上拖板，用螺钉在悬臂梁上固定工件进行加工。如图4.1所示。图4.1 工作台 4.3 线架轨道设计由任务书所得，丝轴最大行程为250mm，但考虑到实际线架的宽度，行程量稍微有所加长。内部用丝杆螺母控制Z轴的行进，同时外侧用导轨滑块承重，使其可以在Z轴上精密移动。线架轨道总体设计如图4.2所示。图4.2 线架轨道4.4 运丝机构的设计运丝机构是快走丝线切割机床中一个重要部分。它用绕丝筒和齿轮配合经丝杆螺母，带动运丝拖板往复运动，同时丝筒自身不停往复旋转使丝线往复运动。经初步设计，运丝机构结构草图如图4.3 图4.3 运丝机构结构简图1. 运丝拖板；2.齿轮；3.丝筒；4.电机；5.导轨；6.丝杆4.5 各部分连接设计在总体设计中，运丝机构和主机体分开，各箱体对齐即可。在主机体中，各拖板采用导轨滑动连接，线架轨道用焊接的方式连接到主机体上。运丝机构中，拖板与箱体采用导轨滑动连接。5 快走丝线切割机床功能部件的选用及校核计算机床的功能部件是机床的组成单元，数控机床要求其功能部件符合高速、高效、高精、柔性和复合加工发展的要求。高性能的导轨、电机、滚珠丝杠等功能部件，可确保在数控机床上能不断地生产出高精度的零部件。5.1 齿轮的选择计算在设计中有且仅有一对传动齿轮，装置于运丝拖板与丝杆之间。作用为通过电机的引导，带动丝筒轴旋转，同时通过丝筒轴带动齿轮旋转从而使丝杆旋转。以此达到拖板的移动与丝筒的转动同步的目的。丝杆与丝筒轴之间的距离为150mm，所以两个齿轮的中心距为150mm。由此可以决定模数 (5.1)在此式中取0.02 则模数由公式 (5.2) 式中则可得 Z1+Z2=100 初步拟定传动比为1：2 分配齿数 Z1=33 Z2=67 经验证，传动比近似符合要求所以分度圆直径 A2=201mm (5.3) 由此结果可以将两齿轮制作并配合。手册查阅可得齿轮宽度小齿轮H1=1.5H2 所以齿宽分别为H1=45mm，H2=30mm 齿轮的材料均选择45钢，通过验算，强度和各种参数均符合要求。如图5.1和5.2分别为小齿轮，大齿轮。图5.1 小齿轮图5.2 大齿轮 5.2 滚珠丝杆副的选择计算 5.2.1 丝杆螺母类型的选择数控机床一般采用丝杠螺母机构为机床机械传动部件，它分为两种：滑动丝杆螺母机构和滚珠丝杠螺母机构。本机床选用滚珠丝杠螺母机构为机床机械传动部件。滚珠丝杠副是由丝杠、螺母、滚珠等零件组成的机械元件，其作用是将旋转运动转变为直线运动或将直线运动转变为旋转运动，它是传统滑动丝杠的进一步延伸发展。这一发展的深刻意义如同滚动轴承对滑动轴承所带来得改变一样。滚珠丝杠副因优良的摩擦特性使其广泛的运用于各种工业设备、精密仪器、精密数控机床。尤其是近年来，滚珠丝杠副作为数控机床直线驱动执行单元，在机床行业得到广泛运用，极大的推动了机床行业的数控化发展。 5.2.2丝杆螺母传动形式选择根据丝杠和螺母相对运动的组合情况，其基本传动形式有如下四种：1、螺母固定、丝杠转动并移动该传动形式因螺母本身起着支承作用，消除了丝杠轴承可能产生的附加轴向窜动，结构较简单，可获得较高的传动精度。但其轴向尺寸不宜太长，刚性较差。因此只适用于行程较小的场合。2、丝杠转动、螺母移动该传动形式需要限制螺母的转动，故需导向装置。其特点是结构紧凑、丝杠刚性较好。适用于行程较大的场合。3、螺母转动、丝杠移动该传动形式需要限制螺母移动和丝杠的转动，由于结构较复杂且占用轴向空间较大，故应用较少。4、丝杠固定、螺母转动并移动该传动方式结构简单、紧凑，但在多数情况下使用极不方便，故很少使用。通过以上比较，本机床选用第2种传动形式，即：丝杠转动、螺母移动传动形式。拖板,运丝板以及竖直线架轨道中所涉及到的四根丝杆螺母的传动均采用此种形式。5.2.3 丝杆螺母预紧方式选择滚珠丝杠螺母传动轴向有间隙，或因在载荷作用下滚珠与滚道接触处的弹性变形而产生间隙，当改变丝杠的转动方向时，将产生空程，从而既影响机构的传动精度，又影响机构的稳定性。为了消除空程，提高滚珠丝杠螺母的传动精度，应采取措施消除轴向间隙。实际应用中，常采用以下几种调整预紧方法。1、双螺母垫片式（D）这种方法是通过调整（或修磨）垫片厚度，使两螺母产生轴向距离改变，从而达到消除轴向间隙的目的。包括拉伸预紧和压缩预紧两种方式，较多采用拉伸预紧方式。这种方法结构简单，装卸方便，刚性大，工作可靠，应用最为广泛。但调整不方便，不能随时调整预紧。2、双螺母螺纹式（L）通过调整端部的圆螺母，使丝杠右螺母沿轴向向右移动，产生拉伸预紧，从而消除间隙。这种方法结构紧凑，调整方便，工作可靠，应用广泛，但预紧量不容易控制。3、单螺母变位导程式（B）这种方法是对螺母的内螺纹进行变位来消除间隙和预紧。这种方法结构紧凑、简单，可避免双螺母结构中形位误差的干涉。4、单螺母增大刚球直径式（Z）这种方法一般用于双圆弧形滚道，通过安装直径比正常直径较大的滚珠，来达到自行消除间隙预紧的目的。它主要用于轴向尺寸受到限制、预紧力不大的场合。通过以上比较，本机床选用第2种预紧方式，即：双螺母垫片式（D）预紧方式。5.2.4 滚动轴承的选择为了获得高精度、高刚度的进给系统，不仅应选用高精度、高刚度的滚珠丝杠副，而且必须十分重视滚珠丝杠支承的设计。滚珠丝杠主要受轴向载荷，除丝杠自重外，一般无径向外载荷。因此，滚珠丝杠轴承的轴向精度和刚度要求较高。进给系统要求运动灵活，对微小位移（丝杠微小角度）响应要灵敏，因此，轴承的摩擦力矩要尽量小。滚珠丝杠转速不高，且高速运转时间很短，因而发热不是主要问题。为此应选用运转精度高、轴向刚度高、摩擦力矩小的滚动轴承。常用轴承共有以下几种：（1） 60角接触推力球轴承（2）双向推力角接触球轴承（3）圆锥滚子轴承（4）滚针和推力滚子组合轴承（5）深沟球轴承和推力球轴承的组合在本次快走丝线切割机床的设计中，由于受到的轴向力较大，所以在各丝杆副中均选用圆锥滚子轴承。5.2.5 滚珠丝杠副支承方式的选择滚珠丝杠副的支承，主要是约束丝杠的轴向窜动，其次才是径向约束，共有以下四种支承方式。1、一端固定一端自由（双推-自由F-O）特点：（1）结构简单。（2）刚度、临界转速、压杆稳定性低。（3）设计时要尽量使丝杠受拉伸。（4）适用于较短和垂直的丝杠。2、一端固定一端游动（双推-简支F-S）特点：（1）需保持螺母与两端支承同轴，故结构较复杂，工艺较困难。（2）丝杠的轴向刚度和F-O相同。（3）压杆稳定性和临界转速比同长度的F-O型高。（4）丝杠有热膨胀的余地。（5）适用于较长的卧式安装丝杠。3、两端简支（单推-单推J-J）特点：可根据预计温升产生的热膨胀量进行预拉伸。4、两端固定（双推-双推F-F）特点：（1）只要轴承无间隙，丝杠的轴向刚度为一端固定的4倍。（2）丝杠一般不会受压，无压杆稳定问题，固有频率比一般固定要高。（3）可以预拉伸，预拉伸后可以减少丝杠自重的下垂和补偿膨胀，但需一套预拉伸机构，结构复杂，工艺困难，成本高。（4）要进行预拉伸的丝杠，其目标行程应略小于公称行程，减少量等于拉伸量。（5）适用于对刚度和位移精度要求较高的场合。通过以上比较，本机床选用、两端固定（双推-双推F-F）滚珠丝杠副支承方式。经过以上选择，丝杆螺母与轴承的装配简图既已完成。如图5.3即为丝杆螺母的装配。而5.4为丝杆螺母的详细设计图。图5.3滚珠丝杆装配图1. 丝杆；2.丝杆螺母装配块；3.轴承装配块图5.4 丝杆螺母详细设计5.2.5 制动装置的选择由于滚珠丝杠螺母副无自锁作用，特别对垂直安装的滚珠丝杠螺母副，必须安装制动装置。常用的有利用电磁制动器对丝杠进行制动的制动装置和利用单向超越离合防止丝杠逆转的制动装置。5.2.6 滚珠丝杠副的防护为了维持滚珠丝杠副的传动精度、延长其使用寿命，在使用中必须注意对滚珠丝杠副的防护。滚珠丝杠副可以用防尘密封圈或防护套密封来防止灰尘及杂质进入滚珠丝杠副，使用润滑剂来提高其耐磨性及传动效率等。（1）、珠丝杠副的防护装置珠丝杠副常用的防护装置有可拉长缩短的螺旋弹簧刚套管、波纹管以及防护套等。防护套的形式有折叠式密封套、伸缩套管和伸缩挡板。其材料有耐油塑料、人造革等。（2）、滚珠丝杠副的密封珠丝杠副常用的密封圈主要有接触式和非接触式两种。接触式密封圈材料一般聚四氟乙烯或尼龙。（3）、滚珠丝杠副的润滑滚珠丝杠副常用的润滑剂有润滑油和润滑脂两类。润滑脂一般在装配时放进滚珠螺母滚道内定期润滑，而使用润滑油时应注意经常通过注油孔注油。一般滚珠丝杠副的润滑剂用锂基润滑脂；高温或温升要求严格时用汽轮机油，采用循环润滑和其他润滑方式。5.3电机的选择 5.3.1快走丝线切割机床对电机的要求快走丝线切割机床一共有三个电机。其中两个为拖板X、Y方向进给控制。一个为走丝装置的控制。对电机要求如下:（1）性能密度大、即功率密度和比功率大，电动机的功率密度。电动机的比功率。式中：电动机的额定转矩，电动机转子的转动惯量，（2）快速性好，即加速转矩大，频响特性好；（3）位置控制精度高、调速范围宽、低速运行平稳无爬行现象、分辨力高、振动噪声小；（4）适应起、停频繁的工作要求；（5）可靠性高、寿命长。5.3.2各类型电机的比较及选型目前，在机床伺服驱动系统中常用的驱动电机主要有直流伺服电动机、交流伺服电动机、步进电动机等。1、步进电动机步进电机或称脉冲电动机，其功用是将脉冲电信号变换成相应角位移或直线位移。这种电动机每输入一个脉冲电信号，输出轴便转过一个固定的角度，即向前迈进一步。步进电动机广泛应用于数控机床、绘图机、轧钢机、钟表工业及自动记录仪表等方面。优点：（1）、位移量与输入电脉冲数有严格的对应关系，步距误差不会积累。（2）、稳定运行时的转速与控制脉冲的频率有严格的对应关系。（3）、控制性能好，在一定的频率下，能按照脉冲的要求快速起、停和反转。改变控制脉冲频率，电动机的转速就随着变化，并可在很宽的范围内平滑调节。（4）、控制系统简单，工作可靠，成本低。缺点：其控制精度要受到步距角的限制。步进电动机一般分为三类：永久磁铁型、可变磁阻型和混合型。2、直流（DC）伺服电动机直流伺服电动机是通过电刷和换向器产生的整流作用，使磁场磁动势和电枢电流磁动势正交，从而产生转矩。其电枢大多为永久磁铁。直流伺服电动机有以下特点：优点：（1）、停电时可制动；（2）、控制器简单；（3）、小容量的成本低；（4）、功率速率高（响应能力指标）；（5）、可以实现高精度控制。缺点：（1）、需对整流子维护；（2）、不能在高速大力矩下工作；（3）、产生磨耗有粉尘。直流伺服电动机一般分为：有槽铁心电枢型、无槽（平滑型）铁心电枢型与无铁心型。3、交流（AC）伺服电动机交流伺服电动机有以下特点：优点：（1）、耐环境性好，无需维修；（2）、可高速大力矩工作；（3）、大容量下效率良好；（4）、结构坚固；（5）、可以实现高精度控制。缺点：（1）、在小容量下工作效率低；（2）、温度特性差；（3）、停电时不能制动；（4）、控制器较复杂。交流伺服电动机一般分为两类：同步型和感应型通过以上比较，本机床三个电机均选用交流伺服电动机。5.3.2 关于电机选择的计算初步选定SGMAN-08A型电动机惯量计算与加速度计算负载及机械传动装置总的转动惯量为： = (5.5) =0.016+0.015+0.26 =0.291 电机SGMAN-08A的转动惯量为：=0.194 全部转动惯量为：=+=0.194+0.291=0.485 (5.6)满足惯量匹配原则，即0.251加速能力验算：=5 (5.7)式中，为系统增益，可以查手册，一般取9.717.5。工作台能达到的最大加速度为：=5.15 (5.8)式中，为电机的最大转矩。可见，加速能力符合设计要求。转矩匹配对数控机床，由于动态响应特性要求较高，所以，电机力矩主要是用来产生加速度的。=758=1570 (5.9) 满足转矩匹配要求。故此种电机符合设计需要和要求。 6 三维图纸设计制作及工程图设计 6.1 丝杆螺母的三维建模对于丝杆螺母，需要在螺母前套用一个丝杆螺母连接块，以方便拖板与丝杆的固定，连接块与螺母用螺栓联结，与拖板用螺钉联结。如图6.1所示。图6.1 丝杆螺母建模 6.2 凸缘联轴器的三维建模图6.2 凸缘联轴器建模如图6.2，凸缘联轴器建模分为两个对称部分，中间用螺钉联结。 6.3 X.Y方向拖板的装配体三维建模 X.Y方向分为上下两个拖板，中间用导轨滑块联结，分别用丝杆螺母和手轮来控制运动方向，上拖

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