走丝系统的设计说明书.docx走丝系统的设计说明书.docx

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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155MM,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≤08𝜇𝑚,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D60𝑣𝑛Π608140031401091𝑚,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Ρ78103𝐾𝑔/𝑚3故储丝筒的质量MΡVΡ781031102−104210−6𝜋044315𝐾𝑔储丝筒的转动惯量JM𝑟2𝑚𝐷2431511010−32400096𝐾𝑔𝑚2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Ω2𝜋𝑛6023141400601465𝑟𝑎𝑑/𝑠换向时储丝筒角加速度Α∆𝜔∆𝑡1465−−14651293𝑟𝑎𝑑/𝑠2则换向时所需的转矩TJΑ00096293281N∙M换向时所需的功率𝑃筒TΩ28114654121W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∅025MM以下的电极丝,则储丝筒每转一圈,滑板轴向移动025MM以上。每分钟储丝筒转1400转,则每秒滑板轴向移动140060025583MM,即滑板移动速度为583MM/S。整个储丝机构在1秒内速度从一个方向的583MM/S逐渐减小到0再增加到另一个方向的583MM/S。加速度A∆𝑣∆𝑡583−−58311166𝑚𝑚/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015。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,F𝑓𝑒𝑄𝑓SIN𝜃𝑄015SIN45200984158N若导轨只是矩形导轨,FF𝑄01520098294N则三角形、矩形组合式导轨滑动摩擦力294N≤F≤4158N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F415815623N。在换向过程中,根据牛顿第二定律有MA𝐹驱−F,则𝐹驱MAF200116610−3623625𝑁则在换向过程中,用来驱动储丝机构的最大功率P𝐹驱𝑣62558310−336W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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