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慢走丝电火花线切割加工机床的设计【1张CAD图纸和说明书】

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关键词：: 1张CAD图纸和说明书丝电火花线切割机床图设计和说明书线切割慢走丝机床慢走丝电火花线切割慢走丝线切割加工机床设计慢走丝线切割慢走丝线切割机床加工慢走丝电火花线切割机床电火花线切割加工

资源描述：

摘要

电火花线切割机主要用于切割各种模具、电极、精密零件制造、硬质合金、淬火钢、石墨、铝合金、钢、不锈钢、钛合金、复杂型腔加工体表面金刚石和其他导电体。

本文设计的控制电火花线切割机。首先，电火花机，线切割的原理和现状进行了分析，在此基础上提出了慢走丝线切割加工程序；然后，计算结构各构件的尺寸主要成分；然后，电气控制系统的设计；最后，通过一个绘图软件AutoCAD的慢走丝电火花线切割机装配图、主要部件示意图和电。

通过这次设计，建设大学的专业知识，例如：、机械设计、材料力学、宽容和互换性和机械制图，掌握产品设计方法和经验的起重机使用AutoCAD软件，对今后的工作生活是非常重要的。

关键词：慢走丝，电火花线切割，滚珠丝杠；步进电机

Abstract

CNC EDM wire cutting machine is mainly used for the manufacture of all kinds of mold, electrode, precision parts, hard alloy, hardened steel, graphite, aluminum alloy, structural steel, stainless steel, titanium alloy and diamond conductive body complex cavity and surface shape processing.

This paper describes the design of CNC EDM wire cutting machine. Firstly, through for NC electric spark line cutting machine principle and present status are analyzed, based on proposed the CNC EDM wire cutting machine program; then, design and calculation of the size of the structure of the major components; then, the electrical control system design. Finally, through the AutoCAD drawing software drawn the CNC EDM wire cutting machine assembly drawing, part drawings and electrical schematics.

Through the design, the consolidation of the University of the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerance and interchangeability theories, mechanical drawing; master the design method of hoisting machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software, for the future work in life is of great significance.

Key words: CNC, EDM wire cutting, Ball screw; Stepper motor

摘要 II

Abstract III

第一章绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2电火花线切割加工的特点及适用范围 1

1.3研究现状 2

第二章总体方案设计 3

2.1设计要求 3

2.2结构及原理分析 3

2.3 方案设计 4

2.3.1 功能设计 4

2.3.2 结构设计 5

2.3.3 性能设计 5

第三章机械系统设计 6

3.1 工作平台设计 6

3.2 导轨的选用 7

3.3 步进电机的选用 8

3.3.1初选电机型号 8

2.3.2 步距角 8

2.3.3 矩频特性 9

3.4滚珠丝杆螺母副的选择与校核 10

3.4.1类型选择 11

3.4.2选择与校核计算 12

3.4.3 传动效率的计算 14

3.4.4 压杆稳定性验算 14

3.5支承装置设计 15

3.5.1 丝杆的支承形式 15

3.5.2 螺杆的支承方式 16

第四章电气控制系统设计 17

4.1 线切割机床脉冲电源原理 17

4.2总体方按的拟定 17

4.3硬件的电路设计 18

4.3.1单片机设计 18

4.3.2系统扩展 19

4.3.3步进电机控制电路设计 23

4.3.4光电隔离电路设计 26

4.4部分程序设计 28

结论 33

致谢 34

参考文献 35

第一章绪论

1.1研究背景及意义

随着市场竞争的不断发展和经济科技的日益激烈，产品更新速度越来越快，越来越多的零件形状复杂，精度要求越来越高，品种多，小批量的生产比例显著增加。市场竞争的产品开发和生产周期越来越加工设备和传统制造业已经适应了这种多样性的要求，高效率，高质量的零件柔性加工复杂形状。

电火花线切割机在我国原有的电加工设备，它结构简单，成本低，成本低，是中国最大的生产类型、机床最主要的优点是：

（1）很难加工零件的加工方法及金属切削，不受材料硬度的影响。

（2）由于工具电极和工件电极不直接接触的切削力，没有机器。因此，在制造工具电极，而不考虑其受力特点的微细工具电极，可做，表面微机械加工和复杂。

（3）电火花放电加工金属材料的烧蚀，参数可调的脉冲电源，在任何时间，在相同的情况下，因此，只有通过调整电参数可以切换粗、半成品、成品、超精加工。

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内容简介：: 毕业设计任务书（理工）学院机械学院学生姓名专业机械设计与制造班级学号指导教师职称教授课题名称慢走丝电火花线切割加工机床起止日期自 2016年 2 月 21 日起至2016年6 月16 日一、课题来源、目的与要求：慢走丝线切割是一种精密制造加工技术，在模具和航空航天等领域都有很广泛的应用。随着各制造业的迅速发展，推动了电火花线切割的发展。低速走丝线切割机床工作平稳、均匀、抖动小、加工质量好,而低速走丝以其加工精度高、表面光洁度和切割效率好愈来愈受到制造商的青睐。科学技术的不断发展，复杂形状、难加工材料的精密机械零件不断出现，对此快走丝线切割机床因结构局限性不能满足高精度加工要求，必须用慢走丝线切割机床进行加工。目前国内市场上的低速走丝线切割机大多靠进口，或由国外公司在中国大陆的制造厂生产销售。且国内的慢走丝电火花线切割机床的生产与国外先进生产厂家相比，在技术上还存在一段很大的差距。所以要开发具有自主知识产权的慢走丝电火花前切割复合加工机床，使我国制造行业的制造水平进一步提高。二、主要设计内容：本课题主要对机床的机械结构进行设计，结构设计包括机床的整体设计，XY工作台设计，运丝机构设计。在设计过程中对方案进行对比，零部件的校核，传动件的强度计算后最终得出满足设计要求的方案。三、主要设计技术指标与参数：a、数控装置坐标数-5；b、z轴进给分辨率-0.05mmc、x轴工作台进给分辨率-0.001mmd、y轴工作台进给分辨率-0.001mme 、u轴工作台进给分辨率-0.001mmf、v轴工作台进给分辨率-0.001mmg、z轴定位精度-0.02mmh、x轴工作台定位精度-0.02mmi、y轴工作台定位精度-0.02mmj、z轴工作台定位精度-0.02mmk、u轴工作台定位精度-0.02mml、v轴工作台定位精度-0.02mm四、分阶段指导性进度计划：第1-2周：布置任务，翻译外文资料，查阅有关文献，讨论方案。第3-4周：完成开题报告，确定整体方案。第510周：根据确定方案进行设计计算，绘制草图。第1115周：完成总装图、部件装配图及零件图等机械部分设计。第16周：编写设计说明书，整理全部文件，准备答辩。第1718周：修改。五、主要参考文献资料：1、机械设计手册，徐濒等，机械工业出版社，19932、机械零件设计手册，杨黎明等，国防工业出版社，19883、陈统坚主编，机械工程英语，北京：机械工业出版社，19964、胡传炘，夏志东.特种加工手册M.北京工业大学出版社，2001.45、金庆同.特种加工M.航空工业出版社，1988.66、尹志强.机电一体化系统设计课程设计指导书M.机械工业出版社，2010.87、机械设计手册编委会编著机械设计手册，第5卷，第3版M机械工业出版社，2004.88、成大先.机械设计手册M.化学工业出版社，2004.19、赵松年，李恩光，裴仁清.机电一体化系统设计M. 机械工业出版社，2004.6指导教师（签字）： 2016 年 3 月 1 日系主任（签字）： 20 年月日注：本表由指导教师填写，经系主任审定后下发学生。毕业设计开题报告（理工类）设计题目慢走丝电火花线切割加工机床的设计学生姓名学号专业机械设计制造及其自动化一、课题的目的意义：慢走丝线切割是一种精密制造加工技术，在模具和航空航天等领域都有很广泛的应用。随着各制造业的迅速发展，推动了电火花线切割的发展。慢走丝线切割机床工作平稳、均匀、抖动小、加工质量好,而慢走丝以其加工精度高、表面光洁度和切割效率好愈来愈受到制造商的青睐。科学技术的不断发展，复杂形状、难加工材料的精密机械零件不断出现，对此快走丝线切割机床因结构局限性不能满足高精度加工要求，必须用慢走丝线切割机床进行加工。目前国内市场上的慢走丝线切割机大多靠进口，或由国外公司在中国大陆的制造厂生产销售。且国内的慢走丝电火花线切割机床的生产与国外先进生产厂家相比，在技术上还存在一段很大的差距。所以要开发具有自主知识产权的慢走丝电火花前切割复合加工机床，使我国制造行业的制造水平进一步提高。二、资料调研分析：国外研究的慢走丝电火花线切割机床,采用闭环数字交(直)流伺服控制系统,动态性能好、定位精度高。同时具有数字自适应控制电源,并具有自动走丝、自动卸除废料、短路自动回退等自动化技术,对电极丝张力和工作液压力也可进行控制。经过引进消化、合作开发、自行设计等,我国对慢走丝线切割机的研究、开发与生产取得了一定的成效。但不论在机床品种规格、技术含量、工艺水平等各方面,与国外慢走丝线切割机相比,都存在着较大差距,远不能满足市场的需求。过去慢走丝电火花线切割机是“进口机”的代名词,国内研究一直处于较为低迷的状态。因此加快低速走丝线切割机的发展,提高慢走丝线切割机的技术质量水平,扩大慢走丝线切割机的应用,对我国的民用工业、国防工业的发展具有重要意义。慢走丝电火花线切割机床作为一种精密制造数控机床，一般由控制介质、数控系统、包含伺服电机和检测反馈装置的伺服系统、强电控制柜、机床本体、脉冲电源和各类辅助装置组成。三、设计方案的可行性分析和预期目标：可行性分析：在毕业实习调研查阅相关资料的基础上，本课题主要包括设计低速走丝电火花线切割机床走丝系统机械装备,张力控制装置以及工作台和机床本体。(1)提出丝速采用步进电机开环控制、丝张力采用磁粉制动器加载式开环控制的整体设计方案,并进行系统研制:(2)建立以PC机为控制系统主控单元，以步进电机为丝速控制执行元件、磁粉制动器为张力控制执行元件的开环控制系统,分析走丝控制系统主要组成元件的工作原理,建立走丝控制系统的数学模型,得出走丝系统控制的传递函数;(3)设计并制作走丝系统的机械装置,在张力轮和收丝轮机构等关键部件上,设计张力轮和张力压力轮、收丝轮和收丝压力轮之间的压紧力的自动调节装置;(4)设计核心控制系统的电路和走丝系统电路;(5)将走丝系统参数设定后,进行系统调试,并进行实验研究分析。预期目标：根据装备的设计要求，设计出装备的关键零部件，控制系统的组成，实现电极丝的恒速、恒张力运动。四、所需要的仪器设备、材料：画图软件：autocad五、课题分阶段进度计划：序号起止日期工作内容阶段成果1第1-2周布置任务，翻译外文资料，查阅有关文献，讨论方案。2第3-4周完成开题报告，确定整体方案。3第5-10周根据确定方案进行设计计算，绘制草图。4第11-15周完成总装图、部件装配图及零件图等机械部分设计。5第16周编写设计说明书，整理全部文件，准备答辩。6第17-18周修改。指导教师意见：签字： 20 年月日走丝系统结构简图1储丝筒2电极丝3光筒4导轮5张力轮6压力轮7收丝轮8收丝用储丝筒机床的系统组成框图走丝控制系统硬件主要由以下几部分组成:(1) pc机;(2)数据采集卡;(3)交流数字伺服电机、伺服驱动器;(4)磁粉制动器;(5)张力传感器。慢走丝电火花线切割加工机床毕业（设计）论文慢走丝电火花线切割加工机床的设计摘要电火花线切割机主要用于切割各种模具、电极、精密零件制造、硬质合金、淬火钢、石墨、铝合金、钢、不锈钢、钛合金、复杂型腔加工体表面金刚石和其他导电体。本文设计的控制电火花线切割机。首先，电火花机，线切割的原理和现状进行了分析，在此基础上提出了慢走丝线切割加工程序；然后，计算结构各构件的尺寸主要成分；然后，电气控制系统的设计；最后，通过一个绘图软件AutoCAD的慢走丝电火花线切割机装配图、主要部件示意图和电。通过这次设计，建设大学的专业知识，例如：、机械设计、材料力学、宽容和互换性和机械制图，掌握产品设计方法和经验的起重机使用AutoCAD软件，对今后的工作生活是非常重要的。关键词：慢走丝，电火花线切割，滚珠丝杠；步进电机AbstractCNC EDM wire cutting machine is mainly used for the manufacture of all kinds of mold, electrode, precision parts, hard alloy, hardened steel, graphite, aluminum alloy, structural steel, stainless steel, titanium alloy and diamond conductive body complex cavity and surface shape processing. This paper describes the design of CNC EDM wire cutting machine. Firstly, through for NC electric spark line cutting machine principle and present status are analyzed, based on proposed the CNC EDM wire cutting machine program; then, design and calculation of the size of the structure of the major components; then, the electrical control system design. Finally, through the AutoCAD drawing software drawn the CNC EDM wire cutting machine assembly drawing, part drawings and electrical schematics. Through the design, the consolidation of the University of the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerance and interchangeability theories, mechanical drawing; master the design method of hoisting machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software, for the future work in life is of great significance. Key words: CNC, EDM wire cutting, Ball screw; Stepper motor目录摘要IIAbstractIII第一章绪论11.1研究背景及意义11.2电火花线切割加工的特点及适用范围11.3研究现状2第二章总体方案设计32.1设计要求32.2结构及原理分析32.3 方案设计42.3.1 功能设计42.3.2 结构设计52.3.3 性能设计5第三章机械系统设计63.1 工作平台设计63.2 导轨的选用73.3 步进电机的选用83.3.1初选电机型号82.3.2 步距角82.3.3 矩频特性93.4滚珠丝杆螺母副的选择与校核103.4.1类型选择113.4.2选择与校核计算123.4.3 传动效率的计算143.4.4 压杆稳定性验算143.5支承装置设计153.5.1 丝杆的支承形式153.5.2 螺杆的支承方式16第四章电气控制系统设计174.1 线切割机床脉冲电源原理174.2总体方按的拟定174.3硬件的电路设计184.3.1单片机设计184.3.2系统扩展194.3.3步进电机控制电路设计234.3.4光电隔离电路设计264.4部分程序设计28结论33致谢34参考文献3535 慢走丝电火花线切割加工机床第一章绪论1.1研究背景及意义电火花线切割机主要用于切割各种模具、电极、精密零件制造、硬质合金、淬火钢、石墨、铝合金、钢、不锈钢、钛合金、复杂型腔加工体表面金刚石和其他导电体。随着市场竞争的不断发展和经济科技的日益激烈，产品更新速度越来越快，越来越多的零件形状复杂，精度要求越来越高，品种多，小批量的生产比例显著增加。市场竞争的产品开发和生产周期越来越加工设备和传统制造业已经适应了这种多样性的要求，高效率，高质量的零件柔性加工复杂形状。电火花线切割机在我国原有的电加工设备，它结构简单，成本低，成本低，是中国最大的生产类型、机床最主要的优点是：（1）很难加工零件的加工方法及金属切削，不受材料硬度的影响。（2）由于工具电极和工件电极不直接接触的切削力，没有机器。因此，在制造工具电极，而不考虑其受力特点的微细工具电极，可做，表面微机械加工和复杂。（3）电火花放电加工金属材料的烧蚀，参数可调的脉冲电源，在任何时间，在相同的情况下，因此，只有通过调整电参数可以切换粗、半成品、成品、超精加工。1.2电火花线切割加工的特点及适用范围1）和适当的切削难加工材料。由于加工中的材料去除放电效果的实现，处理材料主要取决于材料的导电性和热性能，如熔点、沸点（气化），热容量和导热系数、电阻率等，几乎和它的机械性能（硬度、强度等）没有任何关系。这种突破传统的切削工具的限制，可以实现软件硬-硬处理工具，可以处理作为一个聚晶金刚石和E类硼超硬材料。目前，铜或石墨电极材料，因此，工具电极更容易处理。（2）的特殊处理和形状复杂的零件。由于电极和工件的工具不直接接触，没有机械加工的切削力，因此适合处理低刚度工件和微加工。由于工具电极的形状可以简单复制在工件上，因此特别适合形状复杂的工件表面，如复杂的模具型腔加工等使用数字技术这样的单电极加工复杂形状工件的也是可能的。（3）易于实现过程自动化是将电能直接处理、电力、电气参数数字控制机床容易适应，控制和智能控制和无人操作。（4）结构的改进设计，提高结构的技术。例如，矩阵可以不顾一切的硬质合金结构的整体结构改为使用电火花加工，减少工作时间和处理组件，延长生活，作为一个涡轮喷气发动机中，采用电火花加工后可插入粘接，焊接结构改变整体叶轮，大大提高了运行的可靠性，大大减小了体积和质量。1.3研究现状电火花线切割具有我国自60年代开发成功以来，经过30多年的不断改进和发展的治疗手段，已成为制造业中不可缺少的。目前，线切割机床切削速度是过去20到40平方毫米min增加通常在100毫米/分钟以上，有些可以达到260mm2min，机床加工精度0.01毫米，工件表面粗糙度的ra1.25 2.5m，从而满足加工要求和其他制造模具复杂的零件。随着科学的发展和技术，生产的各类产品的要求越来越高，切割线也提出了更要求外（在欧洲和美国，日本，中国等）的研究和开发低速走丝电火花线切削加工的技术要求，对生产、使用数字环路（CC）的交流伺服控制系统的动态性能，以保证定位精度高，质量，加工精度可控制在几微米或更小的机床。数字控制自适应自动送料，自动卸门废丝等，短路自动回退自动化技术，更多的压力和紧张的工作液体电极丝也可以对新技术的使用和焦点新软件和计算机技术的发展，过程指标低速走丝线切割机已达到很加工形状复杂的零件，切削速度可超过300mm2min；尺寸精度可以达到2 5m，粗糙度表面可以ra0.1 0.2m（多次切割）。自动化机床，高加工稳定性好，不处理了人性化的发展。第二章总体方案设计2.1设计要求原始数据：（1）工作台行程：横向,250mm，纵向200mm；（2）工作台最大尺寸（宽度长度）：320500mm；（3）最大切削锥度：9；（4）工件最大重量：80kg；（5）加工精度：快走丝0.02-0.005um，慢走丝0.005-0.002um；（6）加工的表面粗糙度：0.2-3.0um；（7）切割速度：40-250mm/min；（8）放电间隔：0.02-0.15秒。2.2结构及原理分析线切割机床主要由机械系统、传动系统、润滑系统、电气系统和微机控制系统。通过床体结构、坐标工作台、线架、线输送装置一、工作液箱、电动工具、夹具、保护盖部分和机床附件等组成。下图是电火花线切割机床结构图：1-立柱 2-上导丝器 3-下导丝器 4-XY工作台 5-夹具6-床身 7-工作液槽 8-走丝系统 9-UV坐标轴 10-Z轴11-工作也系统 12-电器控制箱 13-自动穿丝机构图2-1 电火花线切割机床结构图电火花加工原理是一种工具和工件的基础上（正、负电极）之间的脉冲电腐蚀现象时，火花放电消融多余的金属，以获得零件和尺寸要求的加工质量形状和预定的表面。下面是电机的工作原理图的线切割加工。图2-2 电火花线切割机工作原理示意图线切割机床钼丝作为电极，工件切割电极，电极丝的电极脉冲电源的连续输出高频脉冲电压，电极上施加到电极丝和工件的电极与工件之间的绝缘流体具有足够的工作性能。当距离丝和工件钼在一定程度低，工作流体的介电击穿，和线之间的部分形成钼瞬时火花放电，瞬时生产高，热量产生大量的金属零件，使局部熔化或汽化；工作液和冲洗，使金属治疗原则是线切割机床。2.3 方案设计总体方案设计包含功能设计、结构设计和性能设计三部分。2.3.1 功能设计这个设计我采用了模拟设计，其通常的想法：在工件的加工机床，电火花加工固定在工作台上，缓慢的驱动电极头螺钉球向下移动，移动系统高功率电机轴交流伺服电机，通过齿轮变速后连接滚珠丝杠驱动主轴头，光栅尺作为位置检测；在纵向上，U不采用滚珠丝杠和横向进给系统，直接由操作手柄，但不是由一个电动马达驱动，滑动导轨通过。特点：适合加工和刀具材料可加工困难，加工零件的具体形状复杂，容易实现加工过程自动化；可以提高结构设计，提高结构的技术。只能用于金属加工，如导电材料；加工速度最慢；存在电极磨损，半径最小角；有一定的局限性。2.3.2 结构设计主要包括床身、滑座、主轴箱、工作、基本组成。（1）结构的机床，机床采用立式结构，该结构具有良好的刚度和承载能力大，加工精度高，性能稳定，工作液箱，处理效率高。X，Y和Z形机三坐标步进电机驱动滚珠丝杠。三坐标导轨的导轨。（2）结构，包括主轴箱主轴系统结构平衡伺服轴和主轴。步进电机通过同步带与滚珠丝杠连接。滑板移动采用直线导轨副主轴箱还设有制动装置，以防止主轴头自动滑。当制动器强，放松，发动机可以用滚珠丝杠旋转，使滑动板带动主轴箱上下移动时，关闭高压。制动器，锁螺丝杆为了防止主轴箱由于自己的体重下降。（3）工作站直接与电机和滚珠丝杠连接，使用双滑动导轨直线移动精度。（4）工作液箱的工作结构安装在工作台上，工作液箱的结构形式单开门，门O型圈密封结构。通过调节进油和冲头的调节阀的压力，改变液压油的压力。2.3.3 性能设计由于伺服控制部分和机械元件是直接在慢走丝机床的性能，其轴线的确定，控制特性的销座和其他伺服轴，其价格和占大多数的全数字控制系统，因此，公平合理选择可靠（因为比目前的情况下，总电伺服故障），伺服驱动元件，以提高产品的功能/价格比起着决定性的作用。（1）选择输出扭矩伺服电机电源指示电机负载能力。在工作状态下，输出扭矩与转速的增加，发动机性能，降低值越小。进给轴电机配置必须满足输出扭矩时，切割速度，饲料中快速切割时，收费很低，但也应考虑在最快的速度供应扭矩输出转矩下降太多功能高速轴控制的影响。（2）输出功率选择伺服电机轴电机轴负载能力的指标。主轴电机额定功率是指在恒功率区（N1，N2速度）的输出功率低于基本速度下运行时N1时不到额定功率，低，输出功率越小。功率特性的主轴电机，以满足低速轴功率，通常使用的变速箱，主轴电机的转速高于基本速度N1，在结构。机械相对简单，成本也相应增加。第三章机械系统设计3.1 工作平台设计图3-1 机床工作台简图3.2 导轨的选用导轨和承载时，轨道，最大的优势是动态摩擦系数，摩擦，发热少，磨损，保持较高的精度和低速运动平稳性，准确性和移动定位的精度教还包括一个简单的滚动轴承的润滑，行驶速度不为滑动导轨的动压效应和浮导轨等。（1）导轨材料轨道材料最常用的是钢的淬火硬度HRC60 - 60，铸铁的硬度为hb200 220 HT20-40铸铁导轨，例如。适用于低负荷运动，而种植的情况，不需要预紧，等等。（2）导轨预紧技术要求：导轨表面滚动体和制造误差，直接影响加工机床，今年刚度和滚动体的载荷分布。有预紧导轨上滚动，制造无摩擦导轨上移动这样的预紧力的变化，在导轨上移动，因此制造精密滚动导轨的精度是非常轨道按照机床的精度。导轨之间不平直度和需求导向不相同的平行滑动，有身体对精度的要求，如表表3.1 不同导轨的精度的不同误差导轨的不直度导轨不平行度滚动体直径滚柱的锥度普通精度 10-15m 3m 1-2m 0.5-1m精密3m 3m 1m 0.5-1m滚动体的尺寸与数目：动导轨重心的坐标； l 导轨的中心距。而一个滚柱导轨的许用载荷P按下式计算： 3.3 步进电机的选用步进电机，又称脉冲电机、驱动元件电脉冲信号转换成脉冲位移和角位移或线数成正比。以下四个特点：（1）转速（或线速度）和脉冲频率成正比的承载能力；在允许的范围内，不因电源电压、负载、环境条件的波动和变化；（3）速度可调，能快速启动、制动和反转，精度高良好的定位，特征同步操作。3.3.1初选电机型号动态系统的慢走丝电火花加工机床机要求调速电机定位精度高，方便快捷，对环境影响小，固定钳口、功耗低，可用于开环系统。步进电机和BF系列反应式步进电动机的所有上述条件，90bf004型发动机作为动力源的主要运动。2.3.2 步距角初选步进电机型号，并从手册中查到步距角，由于综合考虑，我初选了可满足上式的要求。2.3.3 矩频特性加速力矩=1.810= =0.519N/m空载摩擦力矩 =0.6附加摩擦力矩 = =0.519+0.6+1.222=2.341 =0.95125=23.7753.4滚珠丝杆螺母副的选择与校核滚珠丝杠副是一种新型的传动装置的旋转运动和直线运动的相互转换，在螺杆和螺母是半圆弧形螺旋槽，当一套形成滚珠螺旋滚珠螺母滚。扣上，两端的滚道圈螺旋连接到一个封闭的螺旋滚道球轴承，和填充，当螺杆旋转，滚珠轴承滚道的自传和沿轨道一个旋转周期，使螺母轴向移动力。滚珠螺杆具有以下特点：（1）传动的效率高，摩擦损失小。滚珠丝杠螺母副的传动效率为0.92-0.96，比普通的丝杠高3-4倍。因此，功率消耗只相当于普通丝杠的-。（2）如果适当的预应力空间，可以消除螺纹的螺丝和螺母之间，还可以消除死区逆的真空，使螺钉定位精度高，刚性好。（3）运动平稳，无爬行现象，传动精度高。（4）具有可逆性，从一个螺旋运动可以转换为直线运动，也从直线运动转换为运动是什么意思，螺杆和螺母可以作为主要的运动。（5）磨损小，使用寿命长。（6），但其制造过程的复杂性、滚珠丝杠、螺母等构件的加工精度、表面粗糙度也高，制造成本高。（7）不能自锁，不同，由于惯性力自己的体重，下坡时，切断传播途径不能立即停止运动，使制动装置也必须增加。3.4.1类型选择最大工作载荷计算：所以=11.96n=1000v/=10001000.001/5=20r/minL=60nt/=105.12（）C=33根据以上计算选取CBM32055（机械设计师手册上）3.4.2选择与校核计算滚珠丝杠由专门的工厂生产，因此，我们不需要他们的设计和制造，根据结构的工作状态选择某些类型，根据负荷和转速条件的选择合适的尺寸，类型和制造商设计，滚珠丝杠的选择三次，所以这里不选择在滚珠丝杠传动轴是最重要的设计和验证的杆。其步骤如下：选择滚道截面形状，查得螺母的循环方式和预紧方式；2）计算滚珠丝杆副的主要参数根据使用工作条件，查得载荷系数=1.0，系数=1.5；计算当量转速 =2000计算当量载荷 =2333N初步确定导程 =2.5mm 取计算丝杆预期工作转速 =120000计算丝杆所需的颌定载荷 =1233310=1151N3）选择丝杆型号预紧力（）一般取当量载荷的三分之一或颌定动载荷的十分之一。即： =778N其相应的预紧转矩 =0.16N3.4.3 传动效率的计算滚珠丝杠螺母副的传动效率=tg/tg(+)3.4.4 压杆稳定性验算滚珠丝杠受到轴向力的轴向细长杆，如果过度的工作量，将失稳产生纵向弯曲的螺丝，即不稳定。失稳时的临界载荷Fk为Fk=fz2EI/L2(N) 图3-4 滚珠丝杠常用的支撑方式表3.5 滚珠丝杠的支撑方式系数表第一端固定一端自由轴向图中，丝杠和普通法的短轴安装螺钉。二是一端固定、一端简支图中，通常为长螺旋水平。在第三端固定经常用螺钉或高速高精度，高强度的地方。 E=2.0x104Mp I=d14/64=3.14304/60=42390 L=490mm固Fk=4.09.859620.610442390/240100=1434358.675N所以 nkFk/Fm=1434358.675/900nk所以滚珠丝杠副的压杆稳定性符合要求。3.5支承装置设计3.5.1 丝杆的支承形式支护与滚珠丝杠上的丝杠副的刚度，因此，运动精度要求高，必须仔细选择。支持常见的形式如下：（1），丝杆一端安装两个深沟球轴承、角接触球轴承、圆锥滚子轴承被称为固定支架的紧固螺母；等效支撑。（2）安装一个球轴承或角接触球轴承、圆锥滚子轴承铰链支架；因此，螺杆两端固定支撑；一端固定，一端铰支一端固定、一端自由，以及续；该方法设计的支架固定在两端。3.5.2 螺杆的支承方式螺杆的支承方式有以下四种：（1）双推自由支承：推力球轴承在两个相反的方向和两个球轴承安装的一端，另一端自由。特点：适用于短螺钉。（2）双推支承推力球轴承在两个相反的方向和两个球轴承安装的一端，另一端设有一个或两个以上的深沟球轴承。特点：卧式螺杆安装时，可减少或避免弯曲或高速运行时产生的，由于自身重量自由端采用长螺旋。（3）单推单推或双推单推推力球轴承，推力球轴承设置在每一端的方向相反，一个球轴承或一端安装在两个相反的方向和两个滚珠轴承，另一端设有一个推力球轴承。特点：预拉伸时，螺钉，以减少或消除螺钉水平安装，由于其重量的弯曲，当轴承预紧力载荷大于13的螺杆，螺杆压缩刚度可以提高四倍，不不承受压力，无失稳现象。（4）双推双推推力球轴承是安装在每端的两个相反的方向和两个深沟球轴承。特点：独特的优势和推式相同，当超过估计的温度，不会因为加长螺杆，使轴承产生的游戏。缺点：比较复杂的调整。第四章电气控制系统设计电气系统主要由高频脉冲电源，直流电源和控制系统高频脉冲能量线切割电极。直流电源是直流24V电源驱动步进电机电控泵电机主要是工作液与储丝筒电机等。4.1 线切割机床脉冲电源原理高频脉冲电源，也被称为脉冲功率源，其作用是频率50Hz的交流电转换成单向数百赫兹的频率，脉冲功率源的高速旋转切割机提供一系列脉冲矩形脉冲宽度不同。电源主要由整流电路、功率放大电路和主振电路。整流电路包括变压器三相电压380V三相电压过渡三相V和7V，通过整流二极管。电路形式是三相全波整流电路电压和直流电压100V为10V为大功率脉冲电源供电电路的功率放大器，电路工作。4.2总体方按的拟定机电控制系统由硬件系统和软件系统两个部分。控制对象的控制系统包括所有类型的机床，如车床、铣床等控制的基本组成如下图所示：微机通信接口步进电机机床步进电机开关量控制电路主轴电动机主运动驱动电路软件图4.1 控制系统框图微机控制系统是一个特定MCS51高档8位微控制器为核心，采用芯片8032cpu。本文还使用大容量存储器，用来存储程序控制和延长使用epeom能力27256 256K的内存芯片的程序存储输入用于处理图形芯片62256 256K计算机能力，提高接口电路可以使用编程并行接口8255集成电路，显示部分采用数码显示的输入参数和输出、键盘显示电路包括键盘/ Interface显示芯片的控制8279图的具体组成如下：图4.2 线切割机微机控制系统组成4.3硬件的电路设计4.3.1单片机设计（1）电源及时钟引脚此部分引脚包括电源引脚Vcc、Vss及时钟引脚XTAL1、XTAL2。电源引脚接入单片机的工作电源。（2）控制引脚它包括RST，啤酒，PSEN，EA。本内引脚提供控制信号，一个RST / VPD（9针）：当此引脚振荡器，高水平的两个机器周期复位（RST）水平装置使水平引脚复位后0.5 V，以确保正常运行时间断电，该引脚可以连接到备用电源（VPD）保持在内部RAM的数据不会丢失。当VCC到一个指定的值，电压范围定义在警察（50.5），在警方提供你的电。（3）输入/输出管脚4.3.2系统扩展扩展系统包括存储器扩展接口的输入和输出puce.l延长存储器具有扩展数据存储器和程序存储器。（1）扩展程序存储器程序存储器空间的MCS51和数据存储空间彼此独立程序内存使用的地址空间的000h 0ffffh），其中有4kbrom 8751 8051，在一片或一片8031单片机EPROM中，当没有光盘。片上ROM是不足或微电脑芯片，需要扩展程序存储器。程序存储器EPROM或EEPROM作为和EPROM的是经常使用的。硬件电路单片机外部程序存储器扩展。如下图4.3 M CS-51单片机程序存储器的扩展原理图图4.4 8031扩展EPROM2764A的连接图因为2764a EPROM KB的能力，所以选择在13根地址线的A0A12。因为我们的记忆是 EPROM扩展计划，他可以给你选择的终端芯片放在地上。在同一时间，一些指示程序运行需要从自己的2764a 8031，EA端放在地上。否则，他不会跑微。电可擦可编程的EEPROM记忆是死的新产品。其主要特征是在计算机系统中对线和停电的情况下，对rsultats.par因此，EEPROM，因为我出现的时候，他被广泛的使用。（2）的数据扩展的记忆我里面8031 128字节的记忆RAM.l CPU内部指令功能丰富。但对数据的收集和处理，在真正的时间记忆的128字节的数据在内部提供的叶N是不够的，在这种情况下，我们可以使用的功能. 扩展MCS-51，L 扩展外部数据存储器。 RAM扩展电路图：图4.5 单片机扩展外部RAM的电路原理下页插图为6264与8031的硬件的连接图。图4.6 8031扩展6264的连接图（3）I/O口的扩展在应用MCS-51单片机系统，提供给用户的输入输出口线，不多，只有P1和P3端口线部分是不可避免的，因此在设计大多数应用系统微计算机单片机外部扩展I / O端口由于外部数据存储器RAM MCS-51和I / O地址单元，使得用户可以将外部数据存储器空间界面的一部分作为一个扩展使用空间的边缘I / O地址单片机可以访问外部RAM作为澳如果外部访问的接口芯片，读/写操作。4.3.3步进电机控制电路设计驱动电机采用高低压电机，即根据额定电压，或大于额定值，以更大的驱动电流，使电机快速移动；在锁步，低于额定电压值，使电机绕组电流流经锁步，这样可以减少功率消耗的限流电阻，提高运行速度。图4.10 步进电机工作框图（1）步进电机开环驱动原理每输入一个脉冲，步进电机的每一步，因此，又称脉冲发动机。种类很多，但主要分为三大类：反应步进电机，永磁电机，永磁电机感应式、结构式电机的最简单的反应，是应用最广泛的一种，根据相慢走丝制绕组是三相四相，六阶段五个阶段，等。无论是步进电机；有一个共同点：他们的工作原理的数字脉冲信号控制定子磁极，控制轧制，按照一定的顺序激发在定子和转子之间的气隙磁极形成阶梯轴的旋转。步进电机主要用于开环系统，当然，闭环系统。步进电机伺服系统的开环方案，包括以下部分：图3.11 步进电机开环伺服系统脉冲信号源，脉冲发生器，一般连续可调的脉冲频率、脉冲分配器的脉冲数和脉冲频率控制信号所控制。由于脉冲频率可调，也被称为信号源的频率变量。脉冲分配器，按一定的顺序发送脉冲功率放大器中的放大，驱动步进电机工作，硬件脉冲分配秩序，有时被称为环形分配器环，也被称为。功率放大器的放大，脉冲分配器脉冲，步进电机功率达到要求。执行元件，步进电机，伺服系统，使工作机制，如减速装置，螺杆，工作台。（2）脉冲分配（3）驱动电路微型计算机的请求的响应控制脉冲，依次分布脉冲每相绕组，由于其功率很低，不足的5V电压，电流，必须通过控制信号电流放大几安培，可以驱动步进电机。因此，控制步进电机的功率放大器，驱动器的质量直接影响发动机的性能，负荷控制是电机的绕组，有很强的诱导负载电流。的主要要求是：扭螺属的致动器N振幅的前、后缘和足够的；效率高，运行可靠，安装维修方便。这是一个绕组的高电压和低电压，控制电路的脉冲变压器TP由一个高电压控制电路。图3.12 步进电机高低压驱动电路由于使用电流控制的高电压和低电压，生长快，转矩和电机的运行频率都有所提高，但由于反电动势由发动机转动时，使电流波形上下凹这样的方式降低电流和转矩下降。4.3.4光电隔离电路设计为了避免干扰设备的电源，以防止外部的控制对象，一个电路反向流动，通常采取通过之前和之后的微型计算机和隔离电源模块procd.le过去通常是在隔离变压器或中间继电器来实现，但它已广泛高性能的光电耦合器的低价替代品。光电耦合器的发光元件和光接收元件封装在一起，以光为媒介的传输包装形式的管形，双列，光纤连接，等。发光装置通常是砷化镓红外发光二极管。光电耦合器具有以下特点：（1）信号的光电耦合形式，发光部分和光接收部分无电回路的绝缘电阻，直到10，绝缘电压为10005000V，电气绝缘性能具有很高，两端输入和输出端的反馈和可能产生的干扰（2）由于发光二极管是一种电流控制元件，动强度低，噪声干扰信号对培训体系的低阻抗分流的内部和外部，因此，抗干扰能力强，抑制率高。常见的模式，不受磁场，特别是长的传输线终端负载，可以大大提高的信号噪声比。（3）光电耦合器可以耦合到信号零到几kHz，响应速度快（通常是几毫秒，甚至少于10 ns），可用于高速信号传输。光电耦合器下面的硅光电二极管作为接收元件lumire.le CTR 10100%，上升和下降时间小于5m脉冲电路、输出饱和电压（02v-0.3v），电路简单，是目前应用较多的一种驱动，主要用于

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