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便携式电火花小孔机设计
摘 要
电火花加工技术是先进制造技术的一个重要组成部分，是机械制造业中最广泛采用的机械切削和磨削加工的重要补充和发展。随着新世纪电火花加工技术的不断发展，同时也对电火花加工机床的可操作性、加工效率和加工质量提出了越来越高的要求。智能控制作为一种新兴理论，为解决复杂过程的控制提供了一条有效途径，已逐渐成为电火花加工领域中的一个新的研究热点，由此开发而来的新技术产品正不断带来巨大的经济效益。
本文通过对现有的电火花加工机床的研究，针对机械行业的需求，设计开发了便携式电火花小孔机。设计了便携式电火花小孔机的机械结构，并重点对主轴传动部分进行设计。
关键词：电火花加工；便携式；小孔机；机械结构
Abstract
EDM technology is an important part of advanced manufacturing technology, is an important supplement and development of mechanical cutting and grinding machining in machine manufacture. With the continuous development of new century electric spark machining technology, but also on the EDM machine tool operation, the machining efficiency and quality put forward higher requirements. Intelligent control is a newly developed theory, which provides an effective way for the control of complicated process, has gradually become a new hotspot in the field of electric spark processing technology, new product development and thus to continuously bring huge economic benefits.
In this paper, through the study of EDM machine tool of the existing machinery, according to industry needs, design and development of portable electric spark small hole machine. The design of the mechanical structure of portable electric spark machine holes, and focus on the main shaft transmission part design.
Keywords: EDM; portable; small hole machine; mechanical structure
目 录
摘 要 ⅰ
Abstract III
第一章 绪论 1
1.1 课题研究的意义 1
1.2 国内外电火花加工的发展 2
1.2.1 国外电火花加工的的发展 2
1.2.2 我国电火花加工的发展 2
1.3 电火花加工原理 3
1.4 本论文研究的主要内容 3
第二章 便携式电火花小孔机方案分析 5
2.1 便携式电火花小孔机加工的优势 5
2.2 便携式电火花小孔机适用范围及特点 5
2.3 设计方案 6
2.3.1 方案要求 6
2.3.2 方案功能设计与分析 7
2.3.3 控制部分的作用 7
2.3.3 控制部分的组成及作用 8
2.4 本章小结 9
第三章 机械结构的设计 10
3.1 概述 10
3.2 导轨的选择和计算 11
3.2.1 导轨 11
3.2.2 滑轨的选择 12
3.3 丝杠的设计 15
3.4 伺服电机的选择 17
3.4.1 轴向进给伺服电机的选择 17
3.4.2 工作头旋转伺服电机的选择 18
3.5 轴承的设计计算 19
3.6 本章小结 20
第四章 结论 21
4.1 本论文取得的结果 21
4.2 设计的心得总汇 21
致 谢 22
参考文献 23
第一章 绪论
1.1 课题研究的意义
电火花加工具有非常明显的优势。由于它拥有的适合于任何难切削导电材料，并且可以加工特殊及复杂形状和结构等优势，在机械加工领域中，一直占据着非常重要的位置。因此，电火花加工被广泛地应用于模具的制造，和特殊形状的加工等方面。
为了提高电火花加工的教学课堂效果，以及相关培训所能达到的效果，设计、开发一个能够被用于教学演示的便携式微型电火花加工机床，具有非常重要的意义。
另外，本项目所研制的便携式电火花加工机床，也可以作为一种便携式的电火花加工工具，在不常使用或不易使用大型电火花加工设备的地方，对于科研和生产中各种难加工材料、难加工型孔和难加工结构的加工，具有重要的、难以替代的作用。
电火花小孔机属于电火花加工机床的一种。其工作原理是利用连续移动的细金属丝（称为电极丝）作电机，对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型。与电火花线切割机床、成型机不同的是，它的电脉冲的电极是空心铜棒。介质从铜棒孔穿过与工件发生放电，腐蚀金属达到穿孔的目的，用于加工超硬钢材、硬质合金、铜、铝及任何可导电性物质的细孔。
作为先进制造技术的一个重要分支，特种加工技术，尤其是电火花加工技术，自20世纪40年代开创以来，历经半个多世纪的发展，已成为先进制造技术领域不可或缺的重要组成部分。
电火花加工具有以下优点：
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腐蚀金属材料的，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。
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。
1.2 国内外电火花加工的发展
1.2.1 国外电火花加工的的发展
目前计算机技术广泛应用于工业领域，电火花加工实现了数控化和无人化。美国、日本的一些电火花加工设备生产公司依靠其精密机械制造的雄厚实力，通过两轴、三轴和多轴数控系统、自动工具交换系统及采用多方向伺服的平动、摇动方案，解决了电火花加工技术中一系列实质性的问题。随着具有高精度、高刚度、高自动化、高加工表面粗糙度的机床不断出现，使加工的功能及范围不断扩大。如今，在国际上，电火花加工可以加工大至数十吨重的模具和零件，小至几微米的微孔。
1.2.2 我国电火花加工的发展
20世纪50年代初期，我国开始研究和试制电火花镀敷设备，即把硬质合金用电火花工艺镀敷在高速钢金属切削刀具和冷冲模刃口上，提高金属切削刀具和模具的使用寿命。同时我国还成功研制了电火花穿孔机，并广泛应用于柴油机喷嘴小孔的加工。
20年代初，上海科学院电工研究所成功研制了我国第一台靠模仿形电火花线切割机床。随后又出现了具有我国特色的冷冲模工艺，即直接采用凸模打凹模的方法，使凸凹模配合的均匀性得到了保证，大大简化了工艺过程。
60年代末，上海电表厂张维良工程师在阳极切割的基础上发明了我国独有的高速走丝线切割机床。上海复旦大学研制出电火花线切割数控系统。
70年代随着电火花工艺装备的不断进步，电火花型腔模具成型加工工艺已经成熟。线切割工艺也从加工小型冷冲模发展到可以加工中型和较大型模具。切割厚度不断增加，加工精度也不断提高。
80年代以来计算机技术飞速发展，电火花加工也引进了数控技术和电脑编程技术，数控技术的普及，使人们从繁重、琐碎的编程工作中解放出来，极大的提高了效率。
1.3 电火花加工原理
电火花加工是一种新的加工技术，自五十年代以来，我国开始研究和试用。经过不断发展，已得到日益广泛的应用，成为加工各种模具和零件的有效方法。
电火花加工是利用两极见脉冲放电时产生的电腐蚀现象，对材料进行加工的方法。
早在十九世纪，人们就发现了电器开光的触点开闭时，以为放电，使接触部位烧蚀，造成接触面的损坏。这种放电引起的电极烧蚀现象叫做电腐蚀。起初，电腐蚀被认为是有害的，为减少和避免这种有害的电腐蚀，人们一直在研究电副食产生的原因和防止的办法。当人们掌握了它的规律之后，便创造条件，转害为益，把电腐蚀用于生产中。
研究结果表明，当两极产生放电的过程中，放电通道瞬时产生大量的热，足以使电极材料表面局部熔化或汽化，并在一定条件下，熔化或汽化的部分能抛离电极表面，形成放电腐蚀的坑穴。
二十世纪四十年代初，人们进一步认识到，在液体介质中进行重复性脉冲放电时，能够对导电材料进行尺寸加工，因此，创立了“电火花加工法”。
电火花加工是与机械加工性质完全不同的一种新工艺、新技术。机械加工是通过机床部件的相对运动，用比工件材料硬的刀具去切除工件上多余的部分，来得到成品零件的。但随着工业生产的发展和科学技术的进步，具有高熔点、高硬度、高强度、高脆性、高粘性、高韧性、高纯度等性能的新材料不断出现，具有各种复杂结构与特殊工艺要求的工件越来越多，仍然采用机械加工法，有时是难于加工或无法加工的。因此，人们除了进一步发展和完善机械加工法之外，还努力寻求新的加工法。电火花加工法能够适应生产发展的需
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