毕业设计数控回转工作台

摘要数控车床今后将向中高挡发展，中档采用普及型数控刀架配套，高档采用动力型刀架，兼有液压刀架、伺服刀架、立式刀架等品种，预计近年来对数控刀架需求量将大大增加。但是数控回转工作台更有发展前途,它是一种可以实现圆周进给和分度运动的工作台，它常被使用于卧式的镗床和加工中心上，可提高加工效率，完成更多的工艺，它主要由原动力、齿轮传动、蜗杆传动、工作台等部分组成，并可进行间隙消除和蜗轮加紧，是一种很实用的加工工具。本课题主要介绍了它的原理和机械结构的设计，并对以上部分运用AUTOCAD做图，最后是对数控回转工作台提出的一点建议。关键词：数控回转工作台总体设计数控回转工作台台体的夹具及工艺设计AbstractNumericalcontrolthereisinthefuturelathetoinwilldevelop,themiddle-gradetoadoptpopularnumericalcontrolkniferestformacompleteset,adoptthemotiveforcetypekniferesttop-grandly,havesuchvarietiesaskniferestofhydraulicpressure,servokniferest,verticalkniferest,etc.concurrently,itisestimatedthatwillincreasetonumericalcontrolkniferestdemandgreatlyinrecentyears.ThedevelopmenttrendoftheNumericalcontrolrotarytableis:Withthedevelopmentofnumericalcontrollathe,numericalcontrolkniferestbegintochangeonehundredsheets,electricliquidisiturgeandurgedirectiondevelopwhilebeingservotomakeupfast.Someoriginallydesignandisitcontinueelectricitytousetofourworkerlocationverticalelectronicmachineryofkniferestmainly-exposedtocontrolsystemcontrolsomedesigns.AnduseAUTOCADtopursuetotheabovepart,haveamoreocularknowledgeofelectronickniferest.ThelastpropositionhasputforwardthesuggestionandmeasuretoNumericalcontrolrotarytable.Keyword：Numericalcontrolrotarytable；Geardrive；Wormdrive；Gapelimination；Thewormgearstepsup.目录绪论…………………第一章:引言………数控机床简介……………数控机床的特点…………第二章:数控回转工作台的原理与应用数控回转工作台设计准则主要技术参数本章小结第三章:数控回转工作台的结构设计传动方案的确定齿轮传动的设计电液脉冲马达的选择及运动参数的计算蜗轮及蜗杆的选用与校核蜗轮与蜗杆的几何参数与主要尺寸轴的校核与计算弯矩组合图根据最大危险截面处的扭矩确定最小轴径齿轮上健的选取与校核轴承的选用本章小结第四章：数控系统发展趋势性能发展方向功能发展方向体系结构的发展智能化新一代PCNC数控系统第五章：数控回转工作台台体夹具及工艺设计零件的分析确定毛坯，画毛坯，零件图工艺规程设计夹具设计第六章：总结致谢参考文献附录绪论毕业设计主要是培养学生综合应用所学专业的基础理论、基本技能和专业知识的能力，培养学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序、规范和方法。而高职类学生更应侧重于从生产的第一线获得生产实际知识和技能，获得工程技术经用性岗位的基本训练，通过毕业设计，可树立正确的生产观点、经济观点和全局观点，实现由学生向工程技术人员的过渡。使学生进一步巩固和加深对所学的知识，使之系统化、综合化。培养学生独立工作、独立思考和综合运用所学知识的技能，提高解决本专业范围内的一般工程技术问题的能力，从而扩大、深化所学的专业知识和技能。培养学生的设计计算、工程绘图、实验研究、数据处理、查阅文献、外文资料的阅读与翻译、计算机应用、文字表达等基本工作实践能力，使学生初步掌握科学研究的基本方法和思路。使学生学会初步掌握解决工程技术问题的正确指导思想、方法手段，树立做事严谨、严肃认真、一丝不苟、实事求是、刻苦钻研、勇于探索、具有创新意识和团结协作的工作作风。本次毕业设计主要是解决数控回转工作台的工作原理和机械机构的设计与计算部分，设计思路是先原理后结构，先整体后局部。目前数控回转工作台已广泛应用于数控机床和加工中心上，它的总的发展趋势是1．在规格上将向两头延伸，即开发小型和大型转台；2．在性能上将研制以钢为材料的蜗轮，大幅度提高工作台转速和转台的承载能力；3．在形式上继续研制两轴联动和多轴并联回转的数控转台。数控转台的市场分析：随着我国制造业的发展，加工中心将会越来越多地被要求配备第四轴或第五轴，以扩大加工范围。估计近几年要求配备数控转台的加工中心将会达到每年600台左右。预计未来5年，虽然某些行业由于产能过剩、受到宏观调控的影响而继续保持着较低的行业景气度外，部分装备制造业将有望保持较高的增长率，特别是那些国家产业政策鼓励振兴和发展的装备子行业。作为装备制造业的母机，普通加工机床将获得年均15％－20％左右的稳定增长。第一章引言1.1数控机床简介数控机床是数字控制机床(Computernumericalcontrolmachinetools)的简称，是一种装有程序的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作数控折弯机并加工零件。数控机床一般由下列几个部分组成：•，他是数控机床的主题，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种的机械部件。数控机床•数控装置，是数控机床的核心，包括硬件(印刷电路板、、键盒、纸带阅读机等)以及相应的，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、运算以及实现各种控制功能。

•，他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面和空间曲线的加工。•辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换、数控转台和，还包括及监控检测装置等。•编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。自从1952年美国研制出世界上第一台数控机床以来，数控机床在制造工业，特别是在、航空航天、以及军事工业中被广泛地应用，无论在硬件和软件方面，都有飞速发展。主机，是数控机床的主体，包括机、、、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。数控装置是数控机床的核心，包括（印刷、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。驱动装置是数控机床执行机构的部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。辅助装置指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。编程及其他附属设备：可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。1.2数控机床的特点数控机床具有高速、高效、高精度、高可靠性等优点，并且机床结构趋于模块化、数控功能专门化。开放式数控系统的出现，使数控技术的应用更加迅速地发展。由于螺旋锥齿轮加工原理上的复杂性，使其机床结构设计和加工参数调整特别困难，实现螺旋

锥齿轮加工数控化，是螺旋锥齿轮制造技术的发展重点。数控技术的应用将极大简化机床结构和加工调整，目前仍只有少数国家拥有该方面技术，国内在这方面研究仍处于探索阶段，因此开展螺旋锥齿轮数控加工研究具有重要理论意义和实际意义。本课题的工作是对一台普通立式铣床进行数控改造，使之成为能够进行螺旋锥齿轮数控加工方法研究的原型机。进行了机床测绘、三维建模以及结构改造设计，设计了一台新型数控回转工作台，并建立以多轴控制卡为中心的一套开放式数控系统和软件控制平台。第二章数控回转工作台的原理与应用数控机床的圆周进给由回转工作台完成，称为数控机床的第四轴：回转工作台可以与X、Y、Z三个坐标轴联动，从而加工出各种球、圆弧曲线等。回转工作台可以实现精确的自动分度，扩大了数控机床加工范围。数控回转工作台数控回转工作台主要用于数控镗床和铣床，其外形和通用工作台几乎一样但它的驱动是伺服系统的驱动方式。它可以与其他伺服进给轴联动。图8-24为自动换刀数控镗床的回转工作台。它的进给、分度转位和定位锁紧都是由给定的指令进行控制的。工作台的运动是由伺服电动机，经齿轮减速后由时卢；I—时卢；I—F團B-24门砂换丿〕赴程鯨庶的回转丄作盒1一蜗杆2一蜗轮3、4一夹紧瓦5一小液压缸6一活塞7一弹簧8一钢球9一支座10一光栅11、12一轴承为了消除蜗杆副的传动间隙，采用了双螺距渐厚蜗杆，通过移动蜗杆的轴向位置宋调整间隙。这种蜗杆的左右两侧面具有不同的螺距，因此蜗杆齿厚从头到尾逐渐增厚。但由于同一侧的螺距是相同的，所以仍然可以保持正常的啮合。当工作台静止时，必须处于锁紧状态。为此，在蜗轮底部的辐射方向装有8对夹紧瓦4和3，并在底座9上均布同样数量的小液压缸5。当小液压缸的上腔接通压力油时，活塞6便压向钢球8，撑开夹紧瓦，并夹紧蜗轮2。在工作台需要回转时，先使小液压缸的上腔接通回油路，在弹簧7的作用下，钢球8抬起，夹紧瓦将蜗轮松开。回转工作台的导轨面由大型滚动轴承支承，并由圆锥滚柱轴承12及双列向心圆柱滚子轴承11保持准确的回转中心。数控回转工作台的定位精度主要取决于蜗杆副的传动精度，因而必须采用高精度蜗杆副。在半闭环控制系统中，可以在实际测量工作台静态定位误差之后，确定需要补偿角度的位置和补偿的值，记忆在补偿回路中，由数控装置进行误差补偿。在全闭环控制系统中，由高精度的圆光栅10发出工作台精确到位信号，反馈给数控装置进行控制。回转工作台设有零点，当它作回零运动时，先用挡铁压下限位开关，使工作台降速，然后由圆光栅或编码器发出零位信号，使工作台准确地停在零位。数控回转工作台可以作任意角度的回转和分度，也可以作连续回转进给运动。设计准则我们的设计过程中，本着以下几条设计准则1)创造性的利用所需要的物理性能2)分析原理和性能3)判别功能载荷及其意义4)预测意外载荷5)创造有利的载荷条件6)提高合理的应力分布和刚度7） 重量要适宜8） 应用基本公式求相称尺寸和最佳尺寸9） 根据性能组合选择材料10） 零件与整体零件之间精度的进行选择11） 功能设计应适应制造工艺和降低成本的要求主要技术参数（1）回转半径：500mm（2）重复定位精度：mm（3）电液脉冲马达功率（4）电液脉冲马达转速3000rpm（5）总传动比：（6）最大承载重量100kg本章小结主要简单介绍毕业设计题目（数控回转工作台）和其发展概况，设计背景工作原理、设计参数也作了进一步的说明。第三章：数控回转工作台的结构设计传动方案的确定数控回转工作台的作用是给多功能数控铣床提供需要的转动自由度。常规的数控回转工作台仅提供一个绕工件轴线转动，但螺旋锥齿轮的加工过程中，需要调整多个参数，若采用这样的转台，则每次调整参数都必须重新布置转台的位置且这种布置精度受外界因素影响较大，不利于实现自动化数控加工。另外这种转台功能单一，不适合复杂曲面的加工。因此为了很好的体现多功能数控铣床的功用，我们设计了一种新型结构的数控回转工作台，它具有三个转动自由度，不仅能提供工件主轴的回转运动，而且能使工件回转轴在上半球内任意定位，便于调整工件的加工位置。由于所设计的数控回转工作台是安放在改造后的数控铣床的横向移动滑台上，其结构尺寸受到机床结构的限制，高度在500mm左右，直径不能超过400mm。整个数控转台由转台、连接体、齿轮、轴承座等组成。3.1.1步进电机的原理步进电机是一种能将数字输入脉冲转换成旋转或直线增量运动的电磁执行元件。每输入一个脉冲电机转轴步进一个步距角增量。电机总的回转角与输入脉冲数成正比例，相应的转速取决于输入脉冲频率。？步进电机是机电一体化产品中关键部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步进电机惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点。广泛应用于机电一体化产品中，如：数控机床、包装机械、计算机外围设备、复印机、传真机等。？选择步进电机时，首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。而在选用功率步进电机时，首先要计算机械系统的负载转矩，电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。在实际工作过程中，各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。一般地说最大静力矩Mjmax大的电机，负载力矩大。？选择步进电机时，应使步距角和机械系统匹配，这样可以得到机床所需的脉冲当量。在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量，一是可以改变丝杆的导程，二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。但细分只能改变其分辨率，不改变其精度。精度是由电机的固有特性所决定。？选择功率步进电机时，应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率，使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量，使之最高速连续工作频率能满足机床快速移动的需要传动方案传动时应满足的要求数控回转工作台一般由原动机、传动装置和工作台组成，传动装置在原动机和工作台之间传递运动和动力，并可实现分度运动。在本课题中，原动机采用电液脉冲马达，工作台为T形槽工作台，传动装置由齿轮传动和蜗杆传动组成。合理的传动方案主要满足以下要求：（1） 机械的功能要求：应满足工作台的功率、转速和运动形式的要求。（2） 工作条件的要求：例如工作环境、场地、工作制度等。（3） 工作性能要求：保证工作可靠、传动效率高等。（4） 结构工艺性要求；如结构简单、尺寸紧凑、使用维护便利、工艺性和经济合理等。传动方案及其分析数控回转工作台传动方案为：电液脉冲马达——齿轮传动——蜗杆传动——工作该传动方案分析如下：齿轮传动承受载能力较高，传递运动准确、平稳，传递功率和圆周速度范围很大，传动效率高，结构紧凑。蜗杆传动有以下特点：1．传动比大在分度机构中可达1000以上。与其他传动形式相比，传动比相同时，机构尺寸小，因而结构紧凑。2．传动平稳蜗杆齿是连续的螺旋齿，与蜗轮的啮合是连续的，因此，传动平稳，噪声低。3．可以自锁当蜗杆的导程角小于齿轮间的当量摩擦角时，若蜗杆为主动件，机构将自锁。这种蜗杆传动常用于起重装置中。4．效率低、制造成本较高蜗杆传动是，齿面上具有较大的滑动速度，摩擦磨损大，故效率约为，具有自锁的蜗杆传动效率仅为左右。为了提高减摩擦性和耐磨性，蜗轮通常采用价格较贵的有色金属制造。由以上分析可得：将齿轮传动放在传动系统的高速级，蜗杆传动放在传动系统的低速级，传动方案较合理。同时，对于数控回转工作台，结构简单，它有两种型式：开环回转工作台、闭环回转工作台。两种型式各有特点：开环回转工作台开环回转工作台和开环直线进给机构一样，都可以用点液脉冲马达、功率步进电机来驱动。闭环回转工作台闭环回转工作台和开环回转工作台大致相同，其区别在于：闭环回转工作台有转动角度的测量元件（圆光栅）。所测量的结果经反馈与指令值进行比较，按闭环原理进行工作，使转台分度定位精度更高。齿轮传动的设计3.2.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）选用斜齿圆柱齿轮传动2）运输机为一般工作机器，速度不高，由有机设书表10-8知，选用7级精度（GB10095-88）

3）材料选择：由机设书表10-1选择小齿轮材料为40Cr钢（调质），硬度为280HBS,

大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS。二者材料硬度差为40HBS。4） 选小齿轮齿数为Z=23，大齿轮齿数Z=Z*i=23x5.31=1221215） 初选螺旋角B=203.2.2按齿面接触强度设计由设计计算公式（10-21）进行试算，即d1td1t（1）确定公式内的各计算数值1）试选载荷系数K=1.6t2） 计算小齿轮传递的转矩T=30.14x0.98x103=29.54x103N•mm13） 由表10-7选取齿宽系数「=1d4） 由表10-6查得材料的弹性影响系数 Z=189.8MPa12E5） 由图10-21d按齿面硬度查得：小齿轮的接触疲劳强度极限b =600MPa；Hlim1大齿轮的接触疲劳强度极限b =550MPa；Hlim26） 由式10-13计算应力循环次数N=60njL=60x960x1x（2x8x300x10）=2.7648x109h11hN=N凡=2.7648x109-5.31=4.982x108h2 117） 由图10-19查得接触疲劳寿命系数K=0.93K=0.98HN1 HN2

8）计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=l,得:Ka+Ka―HN1_Hlim1 HN2~Hlim22S=093x600+空x550MPa=548.5MPa9）由图10-30选取区域系数Z=2.43H10)由图10-2610)由图10-26查得e=0.765a1£ =0.885 贝9： 8=8+8a2 a a1=1.65（2）（2）计算D试算小齿轮分度圆直径d“，代入数值：, 2KTu土1d>3ii/ 9£uda[2x1.6x30.14D试算小齿轮分度圆直径d“，代入数值：, 2KTu土1d>3ii/ 9£uda[2x1.6x30.14x1035.31+1(2.43x189.8)1x1.65X X5.31548.5丿2mm=38.5mm2）计算圆周速度v兀dnV= 1—1—60x1000兀x38.5x960m.s=1.93m.s600003）计算尺宽b*d=1x38.5mm=38.5mm1t4）计算尺宽与齿高比b/h模数dcos0 38.5xcos14 .小m=—n= mm=1.62mmntz齿高h=2.25m=2.25x1.62mm=3.645mmntb/h=38.5十3.645=10.565） 计算纵向重合度£=0.31呦ztan卩=0.318x1x23xtan14。=1.83B d16） 计算载荷系数根据v=1.93m/s,7级精度，由图10-8（机设书）查得动载系数K=1.08v由表10-2查得使用系数K=1A因斜齿轮，假设KF/b<100N/mm。At由表10-3查得K=K=1.4Ha Fa由表10-4插值查得7级精度，小齿轮相对支承非对称布置式K=1.417HB由b/h二，K=1.417查图10-13得K°=1.325，故载荷系数HB FBK=KKKK =1x1.08x1.4x1.417=2.14AVHaH卩7）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a）得=38.5x=38.5x:T1Tmm:1.6=42.35mmdcosBmdcosBm=—^-nz1佗35XC0S14。mm=1.79mm233.2.3按齿根弯曲强度设计由式（10-17）得弯曲强度的设计公式为mn>2mn>2KTYcos2卩1B0z2£d1a（1） 确定公式内各计算数值1）计算载荷系数K=KKKK =1x1.08x1.4x1.325=2AVFaFB

2）根据纵向重合度花=1.83，从图10-28查得螺旋角影响系数二0.883）计算当量齿数ZZ= 1v1ZZ= 1v1COS3BCOS31423 二25.20Zv21222CoS3BCoS314133.674）查取齿形系数由表10-5查得由表10-5查得Y二2.616Fa1Y二2.153FQ25）查取应力较正系数由表10-5查得由表10-5查得Y二1.591Sa1Y二1.817Sa26）由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限£FE1=小齿轮的弯曲疲劳强度极限£FE1=500MPa大齿轮的弯曲疲劳强度极限£ =380MPaFE27） 由图10-18取弯曲疲劳寿命系数K二0.86K二0.91FN1 FN28） 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=,由式（10-12）得t]F1Kt―FN1t]F1Kt―FN1_FE1S0.86x50014MPa=307.14MPat]F2Kt―FN2_FE2S0.91x38014MPa=247MPaYY9）计算大、小齿轮的r芍并加以比较FYY—f^YY—f^1F12.616x1.591307.14二0.01355247占二2・153X1・817二0.01584247F2大齿轮的数值大。（2）设计计算：：2KTYcos2卩yYm>3j •Fflsan\ 6z28 la」d1P F1X232X1.65=3.；2X2X29・54X103X°88XCOS214x0.01584mm二1.211X232X1.65对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关可取由弯曲强度算得的模数1.21mm并就近圆整为标准值m=1.25mm，但为了同1时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得分度圆直径d=42.35mm，来计算1应有的齿数，于是有：小齿轮齿数dcosp 42.35xcos20 取z=1 = =22.86取z=221 m 1.25 。 1n大齿轮齿数z=uz=3X22=6621这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。3.2.4几何尺寸计算1)计算中心距(z+z)m (22+66)xl.25a= 1 2 1= mm=58.5mm12cosp 2xcos20将中心距圆整为135mm2）按圆整后的中心距修正螺旋角

0=arccosE±』i=（22十66）心=19.92a2x58.5因0二（80=arccosE±』i=（22十66）心=19.92a2x58.5因0二（8。〜20。）值改变不多，故e、Kna0、Z等不必修正H3）计算大、小齿轮的分度圆直径zm二一1_11cos02az 2x58.5x22—= mm=42.5mmz+z22+6612zmd二 一12cos02az2x58.5x661= mm=127.5mmz+z22+66124）计算齿轮宽度b=申d=1x42.5mm=42.5mmd1取B=50mm,B=45mm125）验算F=t2T~d12x2.954x104425N=1379.1NKF——A_t

b1x1379.142.5N/mm=32.19N/mm<100N/mm合适3.2.5密封及密封的选择轴承端盖于轴间的密封：由于传动件的圆周速度小于3m/s，故可由指导书P58选择密封形式为粗羊毛毡封油圈密封。机盖与机座联接处的密封：为了保证机盖与机座联接处密封的可靠性，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精刨，其表面粗糙度应不大于。电液脉冲马达的选择及运动参数的计算许多机械加工需要微量进给。要实现微量进给，步进电机、直流伺服交流伺服电机都可作为驱动元件。对于后两者，必须使用精密的传感器并构成闭环系统，才能实现微量进给。在闭环系统中，广泛采用电液脉冲马达作为执行单元。这是因为电液脉冲马达具有以下优点：•直接采用数字量进行控制;•转动惯量小，启动、停止方便；•成本低；•无误差积累；•定位准确；•低频率特性比较好；•调速范围较宽；采用电液脉冲马达为驱动单元，其机构也比较简单，主要是变速齿轮副、滚珠丝杠副，以克服爬行和间隙等不足。通常步进电机每加一个脉冲转过一个脉冲当量；但由于其脉冲当量一般较大，如，在数控系统中为了保证加工精度，广泛采用电液脉冲马达的细分驱动技术。1)电液脉冲马达电机的选择按照工作要求和条件选Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电机。2)选择电液脉冲马达的额定功率马达的额定功率应等于或稍大于工作要求的功率。额定功率小于工作要求，则不能保证工作机器正常工作，或使马达长期过载、发热大而过早损坏；额定功率过大，则马达价格高，并且由于效率和功率因素低而造成浪费。工作所需功率为：Pw二FwVw/lOOOnwKWPw二Tnw/9950nwKW式中T=,nw=36r/min,电机工作效率nw=，代入上式得Pw=150X36/(9950X)=KW电机所需的输出功率为：P0=Pw/n式中：n为电机至工作台主动轴之间的总效率。由表查得：齿轮传动的效率为nw=；一对滚动轴承的效率为nw=；蜗杆传动的效率为nw=。因此,n=nin23n3=xx=P0=Pw/n==KW一般电机的额定功率Pm=P0==KW则由表取电机额定功率为：Pm=KW。确定电机转速按表推荐的各种机构传动范围为,取：齿轮传动比：3-5,蜗杆传动比：15-32,则总的传动范围为：i=i1Xi2=3X15-5X32=45-160电机转速的范围为N=iXnw=(45-160)X36=1620-5760r/min为降低电机的重量和价格，由表中选取常用的同步转速为3000r/min的Y系列电机，型号为Y801-2，其满载转速nm=3000r/min，此外，电机的安装和外形尺寸可查表蜗轮及蜗杆的选用与校核由于前述所选电机可知T=传动比设定为i二，效率n二工作日安排每年300工作日计，寿命为10年。3.4.1选择蜗杆传动类型根据GB/T10085—1988的推荐，采用渐开线蜗杆。4.2选择材料考虑到蜗杆传动效率不大，速度只是中等，故蜗杆用45号钢；为达到更高的效率和更好的耐磨性，要求蜗杆螺旋齿面淬火，硬度为45-55HRC。蜗轮用铸锡磷青铜ZcusnlOpl,金属铸造。为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁HT1OO制造。按齿面接触疲劳强度设计根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，在校核齿根弯曲疲劳强度。传动中心距：ZZkT(『］)2(3-2)确定作用在蜗轮上的转距T2按Z=2，估取效率n=，则1TOC\o"1-5"\h\zT=T*n*i二 (3-3)2确定载荷系数K因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均系数K=1；由使用系数K表从而选取B AK=；由于转速不高，冲击不大，可取动载系数K=；则AVK=K*K*K=1**=~ (3-4)ABV确定弹性影响系数ZE选用的铸锡磷青铜蜗轮和蜗杆相配。确定接触系数Zp先假设蜗杆分度圆直径d和传动中心距a的比值d1/a=，从而可查出Z二。1p确定许用应力[。]H根据蜗轮材料为铸锡磷青铜zcusnlOpl，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度＞45HRC，从而可查得蜗轮的基本许用应力[。]‘=268MPA。H因为电动刀架中蜗轮蜗杆的传动为间隙性的，故初步定位、其寿命系数为K=，则HN[o]=K[o]‘=X268=~247MPA (3-5)H HNH6)计算中心距■ 160 27(3-6)a、PM乂35382乂(〒)2二24mm(3-6)取中心距a=50mm,m二，蜗杆分度圆直径d=,这时二，从而可查得接触系数二,1因为VZ，因此以上计算结果可用。P蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸5.1蜗杆直径系数q=；分度圆直径d=,蜗杆头数Z=1；分度圆导程角Y=3°11'38〃11蜗杆轴向齿距：P==;(3-7)A蜗杆齿顶圆直径： J二di+2ha**m二32"2mm(3-8)蜗杆轴向齿厚：Sa=l/2"m=(3-10)3.5.2蜗轮蜗轮齿数：Z=62，变位系数X=02验算传动比：i=Z2/zi=62/1=62(3-11)这是传动比误差为：(60-62)/60=2/60==%(3-12)蜗轮分度圆直径：d=mz=L25x62二77.5mm(3-13)22蜗轮喉圆直径：d=d+2h=(3-14)a22a2蜗轮喉母圆直径r=a-1/2d=50-1/=(3-17)g2 a23.5.3校核齿根弯曲疲劳强度1.53kT二…2YYP<[Q]

ddmFa2 F(3-18)12(3-18)当量齿数ZZ= 2 =62/cos33.18o=62(3-19)V2COS3丫(3-19)YF根据X=0,Z=62，可查得齿形系数 a2二，螺旋角系数2V2Y=1-丫/140°=；(3-20)[6]'许用弯曲应力[6]= H KFFN[5]=56X=(3-21)F[6 ]'H1.53x1.27[6 ]'H45x155x2.5X=(3-22)所以弯曲强度是满足要求的轴的校核与计算3.6.1画出受力简图I匚.=八上图3-1受力简图计算出：R= R=123.6.2画出扭矩图T=n.电机=X60X=（3-33）------图3-2扭矩图3.6.3弯矩图M=X180X10-33-34)图3-3弯矩图弯矩组合图由此可知轴的最大危险截面所在。组合弯矩M'=M2+(aT)2(3-35)根据最大危险截面处的扭矩确定最小轴径8=^M2+(aT)2<[8]ca W -1 (3-36)扭转切应力为脉动循环变应力，取a=抗弯截面系数W=根据各个零件在轴上的定位和装拆方案确定轴的形状及小齿轮上键的选取与校核取键连接的类型好尺寸因其轴上键的作用是传递扭矩，应用平键连接就可以了。在此用平键。由资料可查出键的截面尺寸为：宽度b=5mm，高度h=5mm，由连轴器的宽度并参考键的长度系列，从而取键长L=10mm。键连接的强度键、轴和连轴器的材料都是钢，因而可查得许用挤压力[6]=50〜60MPa,p取其平均值[6]=135MPa。p键的工作长度l=L-b=10-5=5mm，键与连轴器的键槽的接触高度k==，从而可得：6p=2000T/(kld)=127W[6]p可见满足要求。此键的标记为：键B5X10 GB/T1096—1979。轴承的选用滚动轴承是现代机器中广泛应用的部件之一。它是依靠主要元件的滚动接触来支撑转动零件的。与滑动轴承相比，滚动轴承摩擦力小，功率消耗少，启动容易等优点。并且常用的滚动轴承绝大多数已经标准化，因此使用滚动轴承时，只要根据具体工作条件正确选择轴承的类型和尺寸。验算轴承的承载能力。以及与轴承的安装、调整、润滑、密封等有关的“轴承装置设计”问题。3.10.1轴承的类型考虑到轴各个方面的误差会直接传递给加工工件时的加工误差，因此选用调心性能比较好的圆锥滚子轴承。此类轴承可以同时承受径向载荷及轴向载荷，外圈可分离，安装时可调整轴承的游隙。其机构代码为3000，然后根据安装尺寸和使用寿命选出轴承的型号为：30208。3.10.2轴承的游隙及轴上零件的调配轴承的游隙和欲紧时靠端盖下的垫片来调整的，这样比较方便3.10.3滚动轴承的配合滚动轴承是标准件，为使轴承便于互换和大量生产，轴承内孔于轴的配合采用基孔制，即以轴承内孔的尺寸为基准；轴承外径与外壳的配合采用基轴制，即以轴承的外径尺寸为基准。3.10.4滚动轴承的润滑考虑到电动刀架工作时转速很高，并且是不间断工作，温度也很高。故采用油润滑，转速越高，应采用粘度越低的润滑油；载荷越大，应选用粘度越高的。3.10.5滚动轴承的密封装置轴承的密封装置是为了阻止灰尘，水，酸气和其他杂物进入轴承，并阻止润滑剂流失而设置的。密封装置可分为接触式及非接触式两大类。此处，采用接触式密封，唇形密封圈。唇形密封圈靠弯折了的橡胶的弹性力和附加的环行螺旋弹簧的紧扣作用而套紧在轴上，以便起密封作用。唇形密封圈封唇的方向要紧密封的部位。即如果是为了油封，密封唇应朝内；如果主要是为了防止外物浸入，蜜蜂唇应朝外。本章小结对数控回转工作台的主要零件及传动系统的零件进行设计选型零件校核按照机械设计一书进行设计，完成机械部分。第四章:数控技术发展趋势从1952年美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统，到现在已走过了50年历程。数控系统由当初的电子管式起步，发展到现在的微机式的数控系统。数控系统的发展趋势是:数控装置由NC向CNC发展;提高系统的集成度，缩小体积，采用模块化结构，便于裁剪、扩展和功能升级，满足不同类型数控机床的需要;驱动装置向交流、数字化方向发展；CNC装置向人工智能化方向发展;采用新型的自动编程系统；增强通信功能;数控系统可靠性不断提高。进入90年代以来，由于计算机技术的飞速发展，推动数控机床技术更快的更新换代。世界上许多数控系统生产厂家利用PC机丰富的软硬件资源开发开放式体系结构的新一代数控系统)。开放式体系结构使数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，并向智能化、网络化方向大大发展。近几年许多国家纷纷研究开发这种系统，如美国科学制造中心(NCMS)与空军共同领导的“下一代工作站/机床控制器体系结构”NGC，欧共体的“自动化系统中开放式体系结构”OSACA，日本的OSEC计划等。开发研究成果已得到应用，如Cincinnati-Milacron公司从1995年开始在其生产的加工中心、数控铣床、数控车床等产品中采用了开放式体系结构的A2100系统。开放式体系结构可以大量采用通用微机的先进技术，如多媒体技术，实现声控自动编程、图形扫描自动编程等。数控系统继续向高集成度方向发展，每个芯片上可以集成更多个晶体管，使系统体积更小，更加小型化、微型化。可靠性大大提高。利用多CPU的优势，实现故障自动排除;增强通信功能，提高进线、联网能力。开放式体系结构的新一代数控系统，其硬件、软件和总线规范都是对外开放的，由于有充足的软、硬件资源可供利用，不仅使数控系统制造商和用户进行的系统集成得到有力的支持，而且也为用户的二次开发带来极大方便，促进了数控系统多档次、多品种的开发和广泛应用，既可通过升档或剪裁构成各种档次的数控系统，又可通过扩展构成不同类型数控机床的数控系统，开发生产周期大大缩短。这种数控系统可随CPU升级而升级，结构上不必变动。总之，新一代数控系统技术水平大大提高，促进了数控机床性能向高精度、高速度、高柔性化方向发展，使柔性自动化加工技术水平不断提高。数控机床是数控技术对机械制造渗透的产品。随着制造业的发展，对数控机床提出了更高的需求，同时数控机床的发展也是必然的。性能发展方向高速高精高效化速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高精高效化已大大提高。柔性化包含两方面：数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能。工艺复合性和多轴化以减少工序、辅助时间为主要目的的复合加工，正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施，完成多工序、多表面的复合加工。数控技术轴，西门子880系统控制轴数可达24轴。实时智能化早期的实时系统通常针对相对简单的理想环境，其作用是如何调度任务，以确保任务在规定期限内完成。而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。科学技术发展到今天，实时系统和人工智能相互结合，人工智能正向着具有实时响应的、更现实的领域发展，而实时系统也朝着具有智能行为的、更加复杂的应用发展，由此产生了实时智能控制这一新的领域。在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要分支发展：自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等。例如在数控系统中配备编程专家系统、故障诊断专家系统、参数自动设定和刀具自动管理及补偿等自适应调节系统，在高速加工时的综合运动控制中引入提前预测和预算功能、动态前馈功能，在压力、温度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使数控系统的控制性能大大提高，从而达到最佳控制的目的。功能发展方向用户界面图形化用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口。由于不同用户对界面的要求不同，因而开发用户界面的工作量极大，用户界面成为计算机软件研制中最困难的部分之一。当前INTERNET、虚拟现实、科学计算可视化及多媒体等技术也对用户界面提出了更高要求。图形用户界面极大地方便了非专业用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。科学计算可视化科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据，使信息交流不再局限于用文字和语言表达，而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。可视化技术与虚拟环境技术相结合，进一步拓宽了应用领域，如无图纸设计、虚拟样机技术等，这对缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。在数控技术领域，可视化技术可用于CAD/CAM，如自动编程设计、参数自动设定、刀具补偿和刀具管理数据的动态处理和显示以及加工过程的可视化仿真演示等。插补和补偿方式多样化多种插补方式如直线插补、圆弧插补、圆柱插补、空间椭圆曲面插补、螺纹插补、极坐标插补、2D+2螺旋插补、NANO插补、NURBS插补(非均匀有理B样条插补)、样条插补(A、B、C样条)、多项式插补等。多种补偿功能如间隙补偿、垂直度补偿、象限误差补偿、螺距和测量系统误差补偿、与速度相关的前馈补偿、温度补偿、带平滑接近和退出以及相反点计算的刀具半径补偿等。内装高性能PLC数控系统内装高性能PLC控制模块，可直接用梯形图或高级语言编程，具有直观的在线调试和在线帮助功能。编程工具中包含用于车床铳床的标准PLC用户程序实例，用户可在标准PLC用户程序基础上进行编辑修改，从而方便地建立自己的应用程序。多媒体技术应用多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。在数控技术领域，应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化，在实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着重大的应用价值。体系结构的发展(1)集成化采用高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPLD、CPLD以及专用集成电路ASIC芯片，可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度。应用FPD平板显示技术，可提高显示器性能。平板显示器具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点，可实现超大尺寸显示，成为和CRT抗衡的新兴显示技术，是21世纪显示技术的主流。应用先进封装和互连技术，将半导体和表面安装技术融为一体。通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格，改进性能，减小组件尺寸，提高系统的可靠性。模块化硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。根据不同的功能需求，将基本模块，如CPU、存储器、位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块，作成标准的系列化产品，通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减，构成不同档次的数控系统。网络化机床联网可进行远程控制和无人化操作。通过机床联网，可在任何一台机床上对其它机床进行编程、设定、操作、运行，不同机床的画面可同时显示在每一台机床的屏幕上。通用型开放式闭环控制模式采用通用计算机组成总线式、模块化、开放式、嵌入式体系结构，便于裁剪、扩展和升级，可组成不同档次、不同类型、不同集成程度的数控系统。闭环控制模式是针对传统的数控系统仅有的专用型单机封闭式开环控制模式提出的。由于制造过程是一个具有多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程，包含诸如加工尺寸、形状、振动、噪声、温度和热变形等各种变化因素，因此，要实现加工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制，在实时加工过程中动态调整加工过程变量。加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，构成严密的制造过程闭环控制体系，从而实现集成化、智能化、网络化。智能化新一代PCNC数控系统当前开发研究适应于复杂制造过程的、具有闭环控制体系结构的、智能化新一代PCNC数控系统已成为可能。智能化新一代PCNC数控系统将计算机智能技术、网络技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体形成严密的制造过程闭环控制体系。第五章:数控回转工作台台体夹具及工艺设计零件的分析5.1.1零件的作用数控回转工作台台体是数控回转工作台的重要组成部分，机床运行时，将加工件置于该台体台面上，并可通过台体的旋转改变加工方向5.1.2零件的工艺分析该零件的材料为HT200,该材料具有较高的强度，耐磨性，耐热性及减震性，该零件的加工面为数控回转工作台台体的台面。确定毛坯，画毛坯，零件图根据零件材料确定毛坯为铸件，已知该零件的生产纲领为10000件/年，生产类型为大批生产。毛坯的铸造方法采用砂型造型参考文献，该铸件尺寸公差等级CT为8~10级，加工余量等级MA为G加工表面：数控回转工作台台面基本尺寸502,加工余量为4，等级为G工艺规程设计5.3.1定位基准的选择粗基准的选择：如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面的位置要求，则应以不加工表面作为粗基准，如在工件上有很多不加工表面。则应有与其中的加工表面的位置精度要求较高的表面作粗基准。2如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，应选择该表面作粗基准。3选作粗基准的表面应平整，没有浇口或飞边等缺陷，以便定位可靠。4粗基准只能用一次，以免产生较大的的位置误差。精基准的选择1用公用基准作为精基准，以消除不重合误差，即“基准重合”原则。尽可能使各个工序的定位都采用同一基准，即“基准统一”。当精加工或光整加工工序要求余量小而无效均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即“自为基准”原则。为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度，遵循“互为基准”原则。精基准的选择，尤其是主要定位面，应有足够大的面积和精度，以保证定为基准可靠同时还应使夹紧机构简单，操作方便。即“便于装夹”原则5.3.2制定工艺路线根据数控回转工作台台面的加工要求和各种加工方法能达到的经济精度，确定台面的加工方法：粗铣台面T形槽，精铣台面T形槽拟定加工工艺路线如下：铸造时效10粗铣工作台面T形槽20精铣工作台面T形槽30检验40入库选择加工设备及刀，夹，量具由于生产类型为大批生产，所以生产设备选用通用机床。粗铣工作台面T型槽:考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用卧铣，选用X62W卧式铣床，选用T形槽铣刀，专用夹具和游标卡尺。精铳工作台面T形槽：采用卧铳，选用X62W卧式铳床，选用T形槽铳刀，采用精铣专用夹具和游标卡尺，刀口形直尺。加工工序设计粗加工切削用量的选择原则粗加工时，加工精度与表面粗糙度要求不高，毛坯余量较大。因此，选择粗加工切削用量时，要尽量保证较高的单位时间金属切除量（金属切除率）和必要的刀具耐用三要素（切削速度V、进给量F和切削深度ap）中，提高任何一项，都能提高金属切削率。但是对刀具耐用度影响最大的是切削速度，其次是进给量。切削深度影响最小。所以粗加工切削用量的选择原则是：首先考虑选择一个尽可能大的切削深度ap，其次选择一个较大的进给量F,最后确定一个合适的切削速度V。精加工时切削用量的选择原则精加工时加工精度和表面质量要求比较高，加工余量要求小而均匀。因此，选取精加工切削用量时应着重考虑，如何保证加工质量，并在此前提下尽量提高生产率。所以，在精加工时，应选用较小的切削深度ap和进给量F,并在保证合理刀具耐用度的前提下，选取尽可能高的切削速度V,以保证加工质量和表面质量［4。工序10粗铣工作台面T形槽根据文献精加工余量为Z精=,因为总余量为4，Z粗=4—=夹具设计本次设计的夹具为专用铣夹具因为加工面就是数控回转工作台的圆形台面，中间有圆孔。从零件的结构形状分析，在中间的圆孔内插入一轴，限制工作台体一移动自由度。两边再用压板限制工作台体的移动和转动自由度第六章：总结毕业设计是我们在学完教学计划所规定的全部课之后，综合运用所学过的全部理论知识与实践相结合的实践性数学环节。它培养我们进行综合分析和提高解决实际问题的能力，从而达到巩固，扩大，深化所学知识的目的，它培养我们调查研究熟悉有关技术政策，运用国家标准，规范，手册，图册等工具书，进行设计计算，数据处理，编写技术文件的独立工作能力。通过我学到了很多，初步的让我认识到理论和实践相结合的重要。除了巩固了所学的理论知识外，还学到不少的新知识和新方法。例如在CAD画图中要标注极限偏差时，要先做好标注样式，在标注时只要选种再右击选出你做好的样式，在公差栏里写入你要的上、下偏差值。这是我以前所不会的。通过本次的设计使我对AUTCAD操作更熟练，能够完整的画出简单零件的设计图纸。刚开始做这个作业的时候，我几乎是无从下手的.让人深感烦燥.幸好在同学的指导和自己不断的错误和摸索下找到了一定的方法.不过在做这个设计的时候还是遇到了很多问题，如在机械设计的时候对蜗轮蜗杆的设计处理不当，使计算结果偏大等等。有计剪力和弯矩时,没有进行校核,又出现错误,这些错误我用了很长的时长的时间才做好,幸好还是完成了这次设计,使自己对数控机床的工作台有了一定的认识,但我对它里面的很多电器控制还是不太清楚。因而,要学好它，必须掌握不少的其他领域学科的知识，因此还要更多的时间和努力。由于本次设计时间短和水平有限，做的不够精细，难免有点错误恳请各位读者批评指正。同时很多谢老师您对我们的教导!致谢本次毕业设计之所以能够按时按要求顺利完成，其中有许多老师和同学给予了莫大的支持和鼓励。首先是指导老师，是他为我们毕业设计提供里大量的技术帮助，为我们安排设计进程，提供设计资料，并在课余时间为我们分析和讲解设计要点，使我更有信心和动力。其次要感谢我的同学，他们很热心和无私，他们在我需要帮助之时伸出了援助之手，有了他们的关心和支持，毕业设计虽苦但感觉很快乐。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意。总之没有他们，就没这么完整和全面的毕业设计，所以要再次对他们说一次——谢谢你们！参考文献濮良贵，纪名刚.《机械设计》[M].北京：高等教育出版社，2007.孙恒，陈作模，葛文杰.《机械原理》[M].北京：高等教育出版社,2007.成大先.《机械设计手册》[M].北京：化学工业出版社,2005.吴宗泽.《机械零件设计手册》[M].北京：机械工业出版社,2006.隋明阳.《机械设计基础》[M].北京：高等教育出版社，2007.孙恒，陈作模，葛文杰.《机械原理》[M].北京：机械工业出版社,2005.张桂香.《机电类专业毕业设计指南》[M].武汉：华中科技大学出版社,2005.张建纲、胡大泽.《数控技术》[M].北京：机械工业出版社,2000.9]全国数控培训网络天津分中心.《》[M].北京：机械工业出版社，1997.全国数控培训网络天津分中心.《》[M].北京：机械工业出版社,1997.戴曙.《》[M].北京：机械工业出版社,2005.唐增宝，何永然，刘安俊.《机械设计课程设计》[M].华中科技大学出版社,2006.附录中英资料翻译ArcWeldingandElectricaldischargemachiningArcweldinginoneformoranotheristhemostwidelyusedformofwelding.Theelectricalsupplyislowvoltagebuthighamperageandmaybeeitheralternatingordirect.Inmanycasesthesupplyforweldingoperationsisobtainedfromthesecondaryofastep-downtransformerconnectedtothemainssupply,withrectificationofthesecondaryoutputifdirectcurrentisrequired．Alsomanyportableweldingunitsareavailableinwhichcurrentisgeneratedbyadirect-currentcompound-woundgeneratedbyapetrolengine.Thelatterareparticularlyusefulforworkingonconstructionsites．Theearliestformsofarcweldingusedcarbonelectrodesbutnowadaysthearcisstruckbetweenametalelectrodeandthewok-piece．Theelectrodemayeitherbeoftungstenorbeaconsumablemetalelectrodethatmeltsactingasasourceoffillermetal．Thislatterformisthemostwidelyusedtypeofwelding．Analternating-currentarcisbrokenandre-establishedateachhalfcycleandthisleadtoarcinstabilityalthoughtheuseofarcstabilizingagentsinthefluxcoatingofelectrodewirescanovercomethisproblem．Whendirectcurrentisusedthereisachoiceofpolarity,withtheelectrodebeingeitherpositiveornegativewithrespecttothework-piece．Thechoiceofpolarityisimportantandbothtypesofpolarityareusedinpractice．Themostwidelyusedsystemiswiththeelectrodenegative．Inthiscasetheelectronflowisfromelectrodetowork-piece．Aconcentratedarcissuesfromtheelectrodetipandheatingofthework-pieceislargelyconfinedtotheverysmallareabeneaththeelectro．deThetipoftheelectrodeandthemetaldirectlyunderthearcmeltandmixthoroughlywithconsiderableturbulence．Thepressureproducedbythearcstreamcausesacratertoformintheliquidmetalpool．Asthearcprogressesalongthejoint,liquidmetalflowsbackintothecrater．Thedepthtowhichmeltingofthework-pieceoccursiscalledpenetrationofthearc,andthedepthofpenetrationisgreatestwithDCENwelding．Iftheelectrodeispositivewithrespecttothework-piece(DCEP)theelectronflowisfromwork-piecetoelectrode．Theemissionofelectronsfromthework-piecehastheeffectofbreakingupandscatteringanytenaciousoxidefilmthatmaybepresentonthework-piecemetal．Also,greaterheatisgeneratedattheelectrodetipgivingmorerapidelectrodemeltingthanwithDCEN．Theextentofheatpenetrationintothework-pieceislesswithDCEN,butthereisasmoothertransferofliquidmetalfromtheelectrode．DCEPpolarityisthepreferredsystemforthearcweldingofthosemetalsthatpossesstenaciousoxidefilms,namely,aluminumalloys,stainlesssteelsandsomecopperalloy．sUncoatedweldingroadscanbeusedforarcwelding,butitismoreusualtouseflux-coatedelectrodes．Whensteelsareweldedusinguncoatedelectrodes,oxidesandnitridescanformandremainintheweldwithaconsequentlossoftoughness.Flux-coatedelectrodesarewidelyused.Thecompositionofthecoatingiscomplexandavarietyofdifferentcoatingsareusedtocaterfordifferenttypesofweldingapplication.However,inallcasesthecoatingisformulatedtosatisfythreeobjectives.Theseare(1)toformfusibleslag,(2)tostabilizethearc,and(3)toproduceaninertgasshieldduringwelding.Electricaldischargemachininghasprovedespeciallyvaluableinthemachiningofsuper-tough,electricallyconductivematerialssuchasthenewspace-agealloys.Thesemetalswouldhavebeendifficulttomachinebyconventionalmethods,butEDMhasmadeitrelativelysimpletomachineintricateshapesthatwouldbeimpossibletoproducewithconventionalcuttingtools.Thismachiningprocessiscontinuallyfindingfurtherapplicationinthemetal-cuttingindustry.Itisbeingusedextensivelyintheplasticindustrytoproducecavitiesofalmostanyshapeinthesteelmolds.Electricaldischargemachiningisacontrolledmetalremovaltechniquewherebyanelectricsparkisusedtocut(erode)thework-piece,whichtakesashapeoppositetothatofthecuttingtoolorelectrode.Thecuttingtool(electrode)ismadefromelectricallyconductivematerial,usuallycarbon.Theelectrode,madetotheshapeofthecavityrequired,andthework-pieceisbothsubmergedinadielectricfluid,whichisgenerallylightlubricatingoil.Thisdielectricfluidshouldbeanonconductor(orpoorconductor)ofelectricity.Aservomechanismmaintainsagapofaboutto0.001in.to0.02mm)betweentheelectrodeandthework,preventingthemfromcomingintocontactwitheachother.Adirectcurrentoflowvoltageandhighamperageisdeliveredtotheelectrodeattherateofapproximately20000hertz(HZ).Theseelectricalenergyimpulsesbecomesparkswhichjumpthegapbetweentheelectrodeandthework-piecethroughthedielectricfluid.Intenseheatiscreatedinthelocalizedareaofthesparkimpact,themetalmeltsandasmallparticleofmoltenmetalisexpelledfromthesurfaceofthework-piece.Thedielectricfluid,whichisconstantlybeingcirculated,carriesawaytheerodedparticlesofmetalandalsoassistsindissipatingtheheatcausedbythespark.Inthelastfewyears,majoradvanceshavebeenmadewithregardtothesurfacefinishesthatcanbeproduced.Withthelowmetalremovalrates,surfacefinishesof2to4口in.to口m)arepossible.Withhighmetalremovalrates[asmuchas15in.3/h(245.8cm3/h)]finishesof1000口in.(25m)areproduced.Thetypeoffinishrequireddeterminesthenumberofampereswhichcanbeused,thecapacitance,frequency,andminimumgapvoltagearerequired.Forslowmetalremoval(finishcut)andgoodsurfacefinish,lowamperage,highfrequency,lowcapacitance,andthehighestgapvoltagearerequired.Electricaldischargemachininghasmanyadvantagesoverconve