六轴四联动超硬弱导电材料电火花镜面加工机床的研发.docx

“六轴四联动超硬弱导电材料电火花镜面加工机床的研发”实践报告摘要：在我国工业技术飞速发展的新形势下，急需大力发展超硬材料刀具加工技术，而数控电火花切割技术超硬材料刀具加工工艺领域中的一种关键技术。同时，目前在电机、仪表等行业新产品的研制开发过程中，常采用数控电火花线切割方法直接切割出零件，大大缩短了研制周期，并降低了成本。在课题线切割UV轴的设计属于苏州新火花机床有限公司自主研发的M332系列机床上的一个部件。随着线切割技术的不断革新，已有的机床UV轴现已不能满足客户的要求，故需要对已有的产品进行升级改造以满足市场的需求。关键字：线切割 UV轴 V型导轨滑动丝杠1.本课题研究的背景和意义随着现代加工制造业对高速切削加工的要求不断提高，对于各种难切削复合材料、工程陶瓷材料等，传统的切削加工刀具已不能满足高速切削的需要，而超硬切削刀具是解决以上问题的有效手段，其中，金刚石刀具的应用较为广泛。金刚石具有极高的硬度、良好的耐磨性和导热性、低摩擦系数和热膨胀系数，在现代切削加工中体现出难以替代的优越性，被誉为当代提高生产率最有希望的刀具材料之一。目前，金刚石刀具在机械加工中的应用日渐普及，已成为现代材料加工中不可或缺的重要工具。由于金刚石具有高硬度的特性，因此金刚石刀具的切割比较困难。切割技术与装备是超硬刀具开发与应用的必要技术与设备，是刀具加工精度与加工质量的重要保证，对金刚石刀具的推广应用有很大的影响。目前，对金刚石刀具切割技术与装备的研究已经引起了工具开发人员和使用者的极大重视。本课题来源于苏州新火花机床有限公司在实际生产中发现的问题。由北京科技大学和苏州新火花机床有限公司进行校企联合的项目，共同协助企业进行技术革新。本课题将对苏州新火花机床有限公司自主研发的切割机进行设计改造，为企业解决实际问题，为其提出建设性意见，同时也在实际工程中验证平日的学习成果，达到双赢的目的。2.本课题的主要内容本课题主要内容是对线切割机床上的UV锥度头进行技术革新，使其能过切割出+15度的锥度，以满足客户的要求。在已有的UV轴的基础上，对其进行测绘分析，对机构进行改进画出三维图形，画出二维图以方便企业后续的加工制造。本课题的设计目的是要求UV轴切割的锥度能够达到正负15度的锥度，提高线切割机床的加工范围，进一步提高其市场的竞争力。我们所做的工作中的改进点主要有以下几项：2.1 电机与丝杠连接方式的改进由于之前的产品没有找到合适的电机，在UV轴移动线速度一定的情况下，为了提高丝杠的导程，通过一对齿轮对电机进行了降速，这就增加了传动的中间过程，严重影响了丝杠的定位精度。因此，应公司方面的要求，我们对该部分机构进行了调整，通过大量收集资料和计算满足负载和最大运行线速度的基础上，重新选择电机以及改进他们之间的连接方法，通过直联的方式，减少中间的传动环节，进而提高精度节省成本。图1.改进前的联接方式图2.改进后的联接方式2.2螺母联接方式的改进螺母与拖板的联接是UV轴设计的一个难点。已有的UV轴是使用角铁固联的方式对丝杠螺母进行联接，这样考虑到装配的缘故，必须在固联的拖板上开窗，才能在调节丝杠的同轴度时使用扳手对螺母进行紧固。但是这样就存在以下几个：在上托板开窗不但影响美观，同时粉尘同意进入丝杠螺母的传动间隙中，影响丝杠的使用寿命以及定位精度；而且在装配是，由于窗口太小，扳手伸入进去紧固螺栓非常困难。经过与公司技术人员的研究决定对其进行改进。在工厂装配师傅的帮助下以及公司总工的指导下，决定用螺栓直联的方式对螺母进行固定，这样既避免了开窗，又能轻松的进行装配，起到很好的效果。但是，这样又带来一个问题，就是在下托板和中拖板联接的过程中，既要保证联接装配的方便性，故联接螺母的螺栓必须进行偏移；但是UV轴设计的行程必须要保证对称。经过数次的讨论，打算通过一个翘板联接是螺母处于中拖板的对称位置，但由于考虑到装配稳定性问题，最后一致决定将连接板和螺母做成一个零件，这样就解决了问题。图3螺母改进前的联接方式图4 螺母与上托板的固联方式图5螺母与中拖板的固联方式2.3增加限位开关和机械防撞装置已有的UV轴中既没有限位开关，也没有机械防撞的措施，因此每当行程超程时，螺母总是直接撞在了拖板上，又由于螺母是铜质材料，因此严重影响了UV轴的定位精度。因此，再设计的过程中，考虑到了行程开关的安装问题，对拖板的内部机构进行了改进，扩大了拖板间距。同时考虑到电器限位开关有可能出现失灵的情况，因此在丝杠的两端预留了22mm的余量，这样在限位开关失灵的情况下，即使超程，螺母在运动到没有螺纹的时候就会自然脱落，丝杠进行空转，能很好的对整体机构进行保护，起到了双重保护的效果。图6 已有的无限位的UV轴图7限位开关的安装图8丝杠机械防撞的方法2.4电机支撑装置的改进之前的电机直接安装在电机板上，由