目錄簡介3
線切割工具機的加工原理4
系統傳動過程5
原始資料6
設計過程分析與計算6
最大動載荷6
絲槓的選擇7
導軌的選擇9
用simulationxpress對線切割中的線架進行應力分析……………12
數控系統的選擇13
主要外購件14
參考文獻15
致謝16
一、簡介
數控電火花線切割工具機，簡稱線切割工具機，是以運動的金屬絲為工具電極，在控制系統的控制下，按預先設定的軌跡對工件進行加工。線切割工具機適合加工各種模具，切割微細精密及形狀複雜的零件、樣板，切割鎢片、矽片等。
為什麼叫中走絲？背景簡介：
所謂「中走絲」並非指走絲速度介於高速與低速之間，而是復合走絲線切割工具機，即走絲原理是在粗加工時採用高速（8-12m/s）走絲，精加工時採用低速（1-3m/s）走絲 。以表中最大切割速度 ，以軌跡為圓計算則滿足中走絲要求。
中走絲也是電火花線切割工具機的一種，工作原理是利用連續移動的鉬絲（稱為電極絲）作電極，對工件進行脈衝火花放電蝕除金屬、切割成型。其走絲速度及工件質量介於快走絲和慢走絲之間所以叫做中走絲，準確的說：中走絲是快走絲的公升級產品，所以也可以叫：
能多次切割的快走絲，所以它的加工速度接近於快走絲，而加工的質量也趨於慢走絲。走絲速度在1～12m/s之間，可以根據需要進行調節。
中走絲在保留快速走絲線切割工具機結構簡單、造價低、工藝效果好、使用過程消耗少等特點的基礎上,引用國際上精密模具加工裝置的先進理念及慢走絲多次切割技術(即第一次切割用較大的電規準進行高速粗切割,然後用精規準和精微規準進行第二次、第三次甚至第
四、五次切割，將加工表面逐級修光,以獲得較理想的加工表面質量和加工精度),該機比快走絲更人性化,便捷化,適用範圍更廣，不僅電極絲移動速度介於「高速」與「低速」之間，而且加工質量高於"高速走絲機",並逼近低速走絲機。所以中走絲給模具行業帶了了乙個革命，大大改善了原來快走絲加工質量差的弱點，同時很大程度上降低了模具製造的成本！中走絲--快走絲的**，慢走絲的品質！
二、線切割工具機的加工原理
(1)線切割——數控電火花線切割加工的簡稱。
(2)工作原理：利用移動的金屬絲作工具電極，並在金屬絲和工件間通以脈衝電流，利用脈衝放電的腐蝕作用對工件進行切割加工的。
(3)由於它利用的是絲電極，因此，只能作輪廓切割加工。
(4)工作原理如圖所示。
圖2 線切割工具機的加工原理
1--數控裝置 2--儲絲簡 3--導輪 4--電極絲 5--工件 6--噴嘴
7--絕緣板 8--脈衝發生器 9--液壓幫浦 10--水箱 11--控制步進電動機
(5)當工件與線電極間的間隙足以被脈衝電壓擊穿時，兩者之間即產生火花放電而切割工件。
(6)通過數控裝置l發出的指令，控制步進電動機11，驅動x、y兩托板移動，可加工出任意曲線輪廓的工件。
三、系統傳動過程
1、 工作台的傳動過程： x方向：控制系統送出進給脈衝→→x軸步進電機mx→→齒輪6/齒輪5→→絲杆cx→→螺母lx→→下拖板；
y方向：控制系統送出進給脈衝→→y軸步進電機my→→齒輪7/齒輪8→→絲杆cy→→螺母ly→→上拖板；
控制系統每送出乙個脈衝，工作台拖板移動0.001mm。另外用x、y方向兩個手搖手柄也可以使工作台實現x、y方向移動。
2、 運絲裝置的傳動過程：
運絲電機m→→聯軸器→→貯絲筒高速旋轉→→齒輪4/齒輪3→→齒輪2/齒輪1→→絲杆c→→螺母l→→行程開關；
運絲裝置帶動電極絲按一定線速度運動，通過線架上的排絲輪、導輪將電極絲整齊地排繞在貯絲筒上，行程限位開關控制貯絲筒的正反轉。
四、原始資料
本線切割工具機設計為數控普通中走絲線切割（引數如下）：
五、設計過程分析與計算：
(1)最大動載荷：
已知工具機最大切割速度為》120mm/min，最大加速度為,導程hsp=5mm.
工作行程.摩擦阻力.。 。最大工作重量。則，工作台施加在絲槓上的軸向力為
取絲槓滾珠壽命為20000h.則工作動載荷為：
（2）絲槓的選擇：
滾珠絲槓副是由絲槓、螺母、滾珠等零件組成的機械元件，其作用是將旋轉運動轉變為直線運動或將直線運動轉變為旋轉運動，它是傳統滑動絲槓的進一步延伸發展。這些都取決於其具有以下幾個方面的優良特性： 傳動效率高、 定位精度高、 傳動可逆性、 使用壽命長、 同步效能好.
滾珠絲槓副是將迴轉運動轉化為直線運動，或將直線運動轉化為迴轉運動的理想的產品。
滾珠絲槓副的特點：
1、動力更省
驅動力矩僅為滑動絲槓副的1/3，具有較高的運動效率，可以更加省電。
2、高精度的保證
滾珠絲槓副都是由高水平的機械裝置連貫生產出來的，製作精度更高。
3、微進給可能
滾珠絲槓副由於是利用滾珠運動，所以啟動力矩極小，不會出現滑動運動那樣的爬行現象，能保證實現精確的微進給。
4、無側隙、剛性高
滾珠絲槓副可以加預壓，由於預壓力可使軸向間隙達到負值，進而得到較高的剛性。
5、高速進給
滾珠絲槓副由於運動效率高、發熱小，所以可實現高速進給(運動)。
a、滾珠絲槓副的載荷計算
(1) 工作載荷f
工作載荷f是指數控工具機工作時，實際作用在滾珠絲槓上的軸向作用力，其數值可用下列進給作用力的實驗公式計算
(2) 對於滾動導軌工具機
f=fx+f'(fz+w)+fr
式(1)～(5)中：fx、fy、fz—x、y、z方向上的切削分力；fr—密封阻力； w—移動部件的重量；m—主軸上的扭矩，n·m； dz—主軸直徑，mm；
(3) 平均工作載荷fm與平均轉速nm
當工具機工作載荷隨時間變化且此間轉速不同時，
式中：t1,t2,…，tn分別為滾珠絲槓在轉速n1,n2,…，nn下，所受軸向載荷分別是f1,f2,…，fn時的工作時間(min)
當工作載荷與轉速接近正比變化且各種轉速使用機會均等時，可用下式求得fm和nm。
fm=(2fmax+fmin)／3
nm=(nmax+nmin)／2
b、滾珠絲槓副主要技術引數的確定
(1) 導程ph
根據工具機傳動要求，負載大小和傳動效率等因素綜合考慮確定。一般選擇時，先按工具機傳動要求確定，其公式為：
ph≥vmax/nmax
式中：vmax—工具機工作台最快進給速度，mm/min；
nmax—驅動電機最高轉速，r/min。
在滿足控制系統解析度要求的前提下，ph應取較大的數值。
(2) 螺母選擇
由於數控工具機對滾珠絲槓副的剛度有較高要求，故選擇螺母時要注重其剛度的保證。推薦按高剛度要求選擇預載的螺母型式。其中插管式外迴圈的端法蘭雙螺母應用最為廣泛。
它適用重載荷傳動、高速驅動及精密定位系統。並在大導程、小導程和多頭螺紋中具有獨特優點，且較為經濟。
① 滾珠的工作圈數i和列數j。根據所要求效能、工作壽命，推薦按下錶選取。
② 法蘭形狀。按安裝空間由標準形狀選擇，亦可根據需要製成特殊法蘭形狀。
(3) 絲槓螺紋長度l
按下式計算：l＝lu＋l1＋2le(13)
式中：lu—工具機工作台有效行程，mm；
le—余程(按表4選取)，mm；
l1—螺母長度，mm。
(7) 校核計算
① 穩定性驗算
絲槓壓曲時的臨界載荷p按尤拉公式計算：
p=0.5×(bπ2ei)/(l2a)=a(d4r)/(l2a)×104
式中：e—彈性模量，e=2.1×105，n／mm2；
i—絲槓斷面最小慣性矩 i=πd4r/64,mm4;
dr—絲槓谷徑,mm;
la—螺母至固定端處最大距離(如下表中簡圖所示)，mm；
a、b—與絲槓安裝方式相關的係數，其值按下表選取。並滿足fmax≤p。
根據絲槓受軸向壓力選取絲槓直徑，已知，支撐間距，查表得，帶入公式：
極限轉速nc校核
為防止絲槓轉速接近其固定振動頻率時發生共振，需對絲槓極限轉速nc和dn值進行校核計算。
極限轉速按下式計算
式中：e—彈性模量e=2.1×105， n／mm2；
lb—安裝距離，mm；
β、λ—絲槓安裝方法有關的係數，其值按表7選取；
γ—比重，γ＝7.85×10-5 n／mm3；
i—絲槓斷面最小慣性矩i=πd4r/64，mm4；
dr—絲槓谷徑，mm；
a—絲槓斷面積，a=πd2r/4，mm。
nc應滿足：
n max＜nc。
fmax≤p1
c、確定滾珠絲槓副型號與規格
綜合上述所選主要技術引數，根據滾珠絲槓產品樣本，即可確定所選滾珠絲槓副型號規格。因此絲槓選擇ctb32o4-p3，滿足要求。
（3）導軌的選擇
導軌選擇滾珠導軌，由於工作台行程為。最大工作重量，動導軌數p=4,則實際導軌受載荷:
一年按300個工作日計算，壽命需在8年之上。
平均移動速度v=5m/min.則行程壽命為：
取,則導軌受靜載荷：
滾珠與導軌面是點接觸，滾柱與導軌面是線接觸，所以它的耐磨性和軸承能力都大大優於滾珠式。而線性滑軌是一種滾動導引，它由鋼珠在滑塊與滑軌之間作無限滾動迴圈，使得負載平台能沿著滑軌輕易的以高精度作線性運動，其摩擦係數可降至傳統滑動導引的1／50，使之能輕易地達到μm級的定位精度。滑塊與滑軌間的末制單元設計，使得線形滑軌可同時承受上下左右等各方向的負荷，線性滑軌有更平順且低噪音的運動特性。
使之精度保持和承載能力都大大優於滾珠和滾柱式。目前在日本沙迪克公司、日本三菱公司、瑞士夏公尺爾公司、瑞阿奇公司進口的工具機中都是採用第三種結構，所以通過對比，使用者在選型時應盡量考慮第三種結構。
線切割工具機選購方案
主要技術引數 產品特點 該裝置主要用於對各類模具 電極 精密零部件製造，硬質合金 淬火鋼 石墨 鋁合金 結構鋼 不鏽鋼 鈦合金 金剛石等各種導電體的複雜型腔和曲面形體加工。售價 含稅 60000 主要技術引數 產品特點 1984年榮獲國家銀質獎產品 滾珠絲槓 滾動導軌 整體工作台及床身 穩定可靠 精...
棒料切割機的設計說明書
引言機電一體化產品廣泛應用各種加工業，切割技術也有了飛速的發展，手工切割已經適應不了現代工業發展的要求。同時，切割機的夾緊機構也有了迅速的發展，一些簡單的機械手已經得到廣泛的應用。簡單的機械手經過幾十年的發展，如今已進入以通用機械手為標誌的時代。幾十年來，這項技術的研究和發展一直比較活躍，設計在不斷...
課程簡介 線切割工具機操作
課時 學分 班級人數規模課程教學目標 線切割工具機操 是機電類專業學生重要的基礎課程。其目的一是培訓學生掌握線切割加工技術的基本操作技能，了解線切割加工技術在現代製造業中的重要地位，特別在模具製造 機械產品前期試製等方面具有不可缺少的地位，通過本門課程的學習，為今後專業課程的學習打下良好的基礎，在很...