走丝系统的设计说明书.docx

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：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；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；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1.55mm，本机床定位为中小型机床，壁厚选用=3mm。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120160mm之间。要求储丝筒外表面粗糙度0.8,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D=60=60814003.14=0.1091,圆整取D=110mm。则其小径d=D-2=110-23=104mm储丝筒长度，由于是中小型机床，选用L=400mm。查相关资料可知，碳钢的密度=7.8103/3故储丝筒的质量m=v=7.8103(11021042)1060.44=3.15储丝筒的转动惯量J=m2=24=3.15(110103)24=0.0096.2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t=1s。非换向过程，储丝筒角速度=260=23.14140060=146.5/换向时储丝筒角加速度=146.5(146.5)1=293/2则换向时所需的转矩T=J=0.0096293=2.81Nm换向时所需的功率筒=T=2.81146.5=412.1W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0.25mm以下的电极丝，则储丝筒每转一圈，滑板轴向移动0.25mm以上。每分钟储丝筒转1400转，则每秒滑板轴向移动1400600.25=5.83mm，即滑板移动速度为5.83mm/s。整个储丝机构在1秒内速度从一个方向的5.83mm/s逐渐减小到0再增加到另一个方向的5.83mm/s。加速度a=5.83(5.83)1=11.66/2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。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。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（110120），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HT200HT400，硬度以HB=180200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0.15。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4F=sin其中，为当量摩擦角，为三角形截面角度一半，Q为物体重量。平面摩擦力F=f若导轨只是三角形导轨，F=sin=0.15sin452009.8=415.8N若导轨只是矩形导轨，F=f=0.152009.8=294N则三角形、矩形组合式导轨滑动摩擦力294NF415.8N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F=415.81.5=623N。在换向过程中，根据牛顿第二定律有ma=驱F，则驱=ma+F=20011.66103+623=625则在换向过程中，用来驱动储丝机构的最大功率：P=驱=6255.83103=3.6W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