1、 典型数控机床辅导资料 （一）目的与要求掌握典型数控机床的特点、分类和工艺使用范围，掌握典型数控机床的基本构成及布局形式，了解典型数控机床的主要技术参数和精度指标 。（二）重点与难点重点是数控车床、数控铣床、加工中心的特点、分类、工 艺使用范围，基本构成及典型布局形式；难点是数控机床的结构布局原理。（三）教学内容1电火花加工的基本原理、特点和适用范 围2电火花线切割加工的基本原理和特点3数控电火花加工机床的组成4数控电火花穿孔成型加工机床的机械装置5数控线切割机床的型号与参数6数控线切割机床的主要机械装置7数控线切割机床的工作液系 统 （四）教学要求掌握电加工的特点及使用范围。掌握数控电火花加
2、工的基本工作原理、特点和使用范围。掌握数控线切割加工机床的基本原理。掌握电火花加工机床的型号、基本 组成。了解典型数控电火花穿孔成型加工机床的机械装置的工作原理。掌握数控线切割加工机床的型号、基本 组成、主要技 术参数。了解典型数控线切割加工机床的机械结构、工作液系 统的工作原理。（五）内容提要和学习指导（一）内容提要和学习指导4.5 数控电加工机床4.5.1 概述4.5.1.1 电火花加工的基本原理、特点和适用范围1、电火花加工的基本原理：基于工具和工件(正、负电极) 之间脉冲性火花放电时的电蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。2、电火花加工的特点：（1
3、）电火花加工属不接触加工。（2）加工过程中没有宏观切削力。（3）易于实现加工过程自动化。3、电火花加工的适用范围（1）适合于难切削材料的加工 （2）可以加工特殊的零件（3）可以加工复杂形状的零件 （4）可以改进结构设计，改善结构的工艺性 4、电火花加工的局限性（1）只能用于加工金属等导电材料 （2）加工速度一般较慢 （3）存在电极损耗 （4）最小角部半径有限制 4.5.1.2 电火花线切割加工的基本原理和特点1、电火花线切割加工的基本原理：利用移动的细金属丝(铜丝或钼丝) 作为工具电极(接高频脉冲电源的负极)，对工件 (接高频脉冲电源的正极)进行脉冲火花放电、切割成形。根据电极丝的运行速度，电
4、火花线切割机床通常分为两大类：（1）高速走丝电火花线切割机床（快走丝）（2）低速走丝电火花线切割机床（慢走丝）2、电火花线切割加工的工艺特点（了解）4.5.2 数控电火花加工机床4.5.2.1 电火花加工机床及其组成1、国产电火花穿孔、成形加工机床的型号与参数1985 年起国家把电火花穿孔成形加工机床定名为 D7l 系列，其型号表示方法如下：2、数控电火花穿孔、成形加工机床的组成：包括（1）主机、 （2）电源箱、 （3）工作机床工作台宽度(以 cm 表示)电火花穿孔、成形加工机床电加工机床(如为数控电加工机床，则在 D 后加K)D 71 32 液循环过滤系统、 （4）伺服进给系统。4.5.2.
5、2 数控电火花穿孔成形加工机床的机械装置（了解）1、 HCD300K 电火花加工机床简介2、数控电火花穿孔成形加工机床的主要机械装置4.5.3 数控电火花线切割机床组成：床身、坐标工作台、走丝机构、丝架、工作液箱、附件和夹具等组成。4.5.3.1 数控电火花线切割机床的型号与参数1、电火花线切割机床的型号与参数数控电火花线切割机床型号表示方法如下： 基本参数代号（工作台横向行程 250mm）型别代号（线切割机床）组别代号（电火花加工机床）机床特性代号（数控）机床类别代号（电加工机床）D 7 7K例如：DK7725 表示工作台横向行程为 250mm 的数控电火花线切割机床。2、数控电火花线切割机
6、床的主要技术参数包括：1）工作台行程(纵向行程横向行程 )；2）最大切割厚度； 3）加工表面粗糙度；4）加工精度；5）切割速度；6）数控系统的控制功能等。4.5.3.2 数控电火花切割机床的主要机械装置（了解）4.5.3.3 线切割机床的工作液系统在电火花线切割加工过程中，需要稳定地供给有一定绝缘性能的工作介质工作液，以冷却电极丝和工件，排除电蚀产物等，这样才能保证火花放电持续进行。一般线切割机床的工作液系统包括：工作液箱、工作液泵、流量控制阀、进液管、回液管及过滤器等。（二）增加内容4.5.1.2 电火花线切割加工的基本原理和特点2、电火花线切割加工的特点电火花线切割具有电火花加工的共性，金
7、属材料的硬度和韧性并不影响加工速度，常用来加工淬火钢和硬质合金；对于非金属材料的加工，也正在开展研究，当前绝大多数的线切割机，都采用数字程序控制，其工艺特点为：1）不像电火花成形加工那样制造特定形状的工具电极，而是采用直径不等的细金属丝(铜丝或钼丝等)作工具电极，因此切割用的刀具简单，大大降低生产准备工时。2）利用计算机辅助制图自动编程软件，可方便地加工复杂形状的直纹表面。3）电极丝直径较细( 0.025 0.3)，切缝很窄，这样不仅有利于材料的利用，而且适合加工细小零件。4）电极丝在加工中是移动的，不断更新(低速走丝) 或往复使用 (高速走丝)，可以完全或短时间不考虑电极丝损耗对加工精度的影
8、响。5）依靠计算机对电极丝轨迹的控制和偏移轨迹的计算，可方便地调整凹凸模具的配合间隙，依靠锥度切割功能，有可能实现凹凸模一次加工成形。6）对于粗、中、精加工，只需调整电参数即可，操作方便、自动化程度高。7）加工对象主要是平面形状，对于台阶或盲孔型零件目前还无法进行加工，但是当机床上加上能使电极丝作相应倾斜运动的功能后，可实现锥面加工。8）当零件无法从周边切入时，工件上需要钻穿丝孔。4.5.2 数控电火花加工机床4.5.2.1 电火花加工机床及其组成1国产电火花穿孔、成形加工机床的型号与参数20 世纪 6070 年代，晶体管脉冲电源还没有广泛使用，我国早期生产的电火花穿孔加工机床（采用 RC、R
9、LC 和电子管、闸流管等窄脉冲电源）和电火花成形加工机床（采用长脉冲发电机电源）分别命名为 D61 系列，如 D6125、 D6135、D6140 型；D55 系列，如 D5540、D5570 型等。20 世纪 80 年代开始大量采用晶体管脉冲电源，电火花加工机床既可用作穿孔加工，又可用作成形加工，因此，1985 年起国家把电火花穿孔成形加工机床定名为 D7l 系列，其型号表示方法如下：表 4.10 所列为国家标准 GB 52901985 中规定的电火花穿孔、成形加工机床主参数标准。表 4.10 电火花穿孔、成形加工机床主参数标准宽度 B 200 250 320 400 500 630 800
10、 1000台面长度 A 320 400 500 630 800 1000 1250 1600纵向 X 160 250 400 630行程横向 Y 200 320 500 800最大承载质量(kg) 50 100 200 400 800 1500槽 数 3 5 7槽 宽 10 12 14 18工作台T 形槽槽间距离 63 80 100 125主轴联接板至工作台面最大距离 H300 400 500 600 700 800 900 1000伺服行程 Z 80 100 125 150 180 200 250 300主轴头滑座行程 W 150 200 250 300 350 400 450 500型 2
11、0 50 100 250最大质量(kg) 型 25 100 200 500工具电极极联接尺寸长度 d 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000宽度 c 300 400 500 630 800 1000 1250 1600工作液槽内壁高度 h 200 250 320 400 500 630 800 1000电火花穿孔、成形加工机床按其大小可分为小型（D7125 以下） 、中型 （D7125D7163）和大型（D7163 以上） ；或按数控程度分为非数控、单轴数控或三轴数控型；也可按精度等级分为标准精度型和高精度型；还可按工具电极的伺服进给系统的类型分为液压进给、步进
12、电机进给、直流或交流伺服电机进给驱动等类型。随着模具工业的需要，国外已经大批生产微机三坐标数字控制的电火花加工机床，以及带工具电极库能按程序自动更换电极的电火花加工中心。我国汉川机床厂和少数中外合资厂也已研制、生产出三坐标微机数控电火花加工机床。目前国产电火花机床的型号命名往往加上本厂厂名拼音代号及其他代号，如汉川机床厂加 HC，北京凝华实业公司加 NH 等，中外合资及外资厂的型号更不统一，采用其自定机床工作台宽度(以 cm 表示)电火花穿孔、成形加工机床电加工机床(如为数控电加工机床，则在 D 后加K)D 71 32 的型号系列表示方法。2数控电火花穿孔、成形加工机床的组成如图 4.41 所
13、示的电火花穿孔成形加工机床是最常见的电火花穿孔、成形加工机床。它包括主机、电源箱、工作液循环过滤系统，如果采用液压伺服进给系统，则还包含有液压系统。图 4.41 电火花穿孔成形加工机床1-床身 2-液压油箱 3-工作液槽 4-主轴头 5-立柱 6-工作液箱 7-电源箱主机用于支撑工具电极及工件，保证它们之间的相对位置，并实现电极在加工过程中稳定的进给运动。主机主要由床身 1、立柱 5、主轴头 4、液压油箱 2、工作液槽 3、 （槽内安装工作台）及润滑系统等组成。电源箱 7 包括脉冲电源、自动进给控制系统和其他电气系统。工作液箱 6 和液压系统中包括有液压泵、过滤器，各种控制阀、管道等。图 4.
14、42 所示为电火花加工机床主轴伺服进给系统的工作原理图。该伺服进给系统由DC（或 AC）伺服电机，经离合器和滚珠丝杠螺母副，驱动主轴箱沿立柱导轨作垂直方向的升降移动，以改变工具电极和工件之间的间隙。伺服控制单元主回路通电后，电磁制动器松开，伺服电机旋转，主轴上下移动，从而实现放电加工的伺服过程。主轴处在任何位置当切断伺服主回路电源时，伺服电机和电磁制动器将同时断电，在弹簧力的作用下，制动器内的摩擦片压紧，使得滚珠丝杠不能自由转动，主轴箱不会因自重而下降。图 4.42 电火花加工机床主轴伺服进给系统原理图从图中可见，主轴伺服进给系统为闭环控制系统。用光栅尺直接测量主轴的直线移动，将测量到的主轴头
15、实际位移值反馈到数控装置中，与输入的指令位移值进行比较，用差值对主轴头进行控制，最终实现主轴头的精确运动与定位。该光栅尺的分辨率为 0.001mm。4.5.2.2 数控电火花穿孔成形加工机床的机械装置为了具体讲述上的方便，以汉川机床厂生产的 HCD300K 电火花加工机床为例进行说明。（一）HCD300K 电火花加工机床简介1HCD300K 机床的主要用途和使用范围如图 4.43 所示为汉川机床厂生产的 HCD300K 型精密数控电火花工机床外观图。HCD300K 机床是一种中等规格的高精密特种加工机床，该机床兼备国内外同类机床的特点，以用户的实际需要为目的设计开发的一种结构新颖、性能可靠的精
16、密电火花成型机床，具有造型美观、操作方便、附件齐全等特点。它采用紫铜、石墨、钢、铜钨合金等电极材料，能对碳素钢、工具钢、合金钢、淬火钢、硬质合金及其他高硬度金属材料进行放电加工，可加工冲压模(落料模、复合模、级进模等 )、型腔模 (精锻模、压注模、压延模、注塑模等) 以及各种零件的坐标孔及复杂的异形曲面，还可以加工 0.1mm 以上的小孔和 0.2mm的窄缝。广泛应用于电机、仪表、仪器、汽车、航空、航天、轻工、军工、模具等行业。图 4.43 HCD300K 型精密数控电火花工机床该机床的性能特点如下: 1）该机床具有三轴数控的特点。2）机床主轴采用方形结构，具有刚性好，抗扭转性能高的特点，主轴
17、用精密直线滚动导轨块，精密滚珠丝杠传动，灵敏度高，伺服性能好，加工稳定。3）机床伺服坐标采用精密滚珠丝杠副作为坐标定位元件，配以高品质的直线滚动导轨，定位精度高。4）机床除了具有电极夹头及安装工件用的必备附件外，还备有用户选用附件及用户特殊选用附件，增强了机床的使用功能，扩大了机床的使用范围。5）机床的工作液槽采用双开门结构，操作空间大，方便工件的装卸；简捷的管路可快速地上油或放油，节约辅助时问，提高工作效率。2HCD300K 机床的主要规格及技术参数（1）工作台工作台面积(长宽) 630mm350mm工作台最大行程 纵向(X) 300mm横向(Y ) 200mm工作台允许承载最大质量 300
18、kg（2）工作液槽内部尺寸(长宽高) 1070mm550mm340mm 容量 200L （3）主轴主轴垂直行程(Z) 250mm主轴端面距工作台面最大距离 510mm允许最大电极质量 50kg电极连接板尺寸 124mm180mm（4）坐标定位精度 X：0.014mm Y：0.011mm（5）油箱容量 30L液泵流量 60L/mm 外形尺寸(长宽高) 1120mm800mm520mm（6）效率最大加工电流 50A最大加工生产率 400mm3min最佳加工表面粗糙度 Ra0.3m最低电极损耗 0.3（7）电气容量脉冲电源柜输入功率 7kW（8）主机外形尺寸(长宽 高) 1335mm1110mm22
19、13mm（9）机床质量 1600kg（10）整机噪声 70dB（二）数控电火花穿孔成形加工机床的主要机械装置1床身和立柱床身和立柱是一个基础结构，由它确保电极与工作台、工件之间的相互位置。它们精度的高低对加工有直接的影响。因此，不但床身和立柱的结构应该合理，有较高的刚度，能承受主轴负重和运动部件突然加速运动的惯性力还应能减小温度变化引起的变形，经过时效处理消除内应力，使其日久不会变形。HCD300K 机床的床身为刚性很高的箱形结构，采用三点主支撑，保证导轨精度不受地基的影响，为了提高床身导轨精度的保持性，在床身下还有两个辅助支撑。床身是整个机床的基础，其上面安装鞍座和工作台，用于支撑着工作台的
20、纵、横运动；立柱固定在床身的结合面上，在立柱的前端面安装着主轴箱（见图 4.43） 。2工作台 工作台主要用来支撑和装夹工件。在实际加工中，通过转动纵横向丝杆来改变电极与工作台的相对位置。工作台上还装有工作液箱，用以容纳工作液，使电极和被加工件浸泡在工作液里，起到冷却、排屑作用。工作台是操作者在装夹找正时经常移动的部件，以手动方式移动上下拖板，改变工作台纵横向位置，达到电极与被加工件间所要求的相对位置。工作台的种类可分为：普通工作台、精密工作台。目前在国内已应用精密滚珠丝杠、滚动直线导轨和高性能伺服电机等结构，以满足精密模具的加工。HCD300K 机床的工作台和鞍座的导轨均采用高品质直线滚动导
21、轨、工作台的纵横向运动采用交流伺服电机通过联轴节直接驱动滚珠丝杠副来完成。工作台上有三条 T 形槽，用于夹紧副工作台或工件。3主轴头主轴头是电火花穿孔成形加工机床的一个关键部件，它的结构是由伺服进给机构、导向和防扭机构、辅助机构三部分组成。它控制工件与工具电极之间的放电间隙。主轴头的结构和工作性能直接影响加工的工艺指标，如生产率、几何精度以及表面粗糙度，因此主轴头应具备以下条件： 1）有一定的轴向和侧向刚度及精度；2）有足够的进给和回升速度；3）主轴运动的直线形和防扭转性能好；4）灵敏度要高，无爬行现象；5）不同的机床要具备合理的承载电极质量的能力。我国早期曾广泛采用液压伺服进给的主轴头如 D
22、YT-1 型、DYT-2 型，目前已普遍采用步进电机、直流伺服电机或交流伺服电机作进给驱动的主轴头。主轴头移动位置的显示，初级的靠大量程百分表，中级的用数显表，高级的既有数显功能，又有数控功能。HCD300K 机床的主轴伺服系统采用交流伺服电机，通过圆弧同步齿形带减速及滚珠丝杠副传动，驱动主轴作上下伺服运动。主轴箱整体固定在立柱上，使主轴的精度保持性好，拆装运输方便。当切断伺服主回路电源时，电磁制动器将同时断电，使得与电磁制动器直联的滚珠丝杠副停转。图 4.44 所示为 HCD300K 机床的主轴重锤平衡系统。该平衡系统的重锤 1 经钢丝绳2、滑轮 6 与主轴 3 的上端相连接，滑轮轴 4 和
23、 7 及单列向心球轴承 5 是用来安装滑轮的支承件。主轴重锤平衡系统用于调整主轴的下垂重力，有利于提高主轴的运动精度，克服主轴头重力对进给精度的影响。 图 4.44 HCD300K 机床的主轴重锤平衡系统1-重锤 2-钢丝绳 3-主轴 4、7- 滑轮轴 5-单列向心球轴承 6-滑轮 4.5.3 数控电火花线切割机床4.5.3.1 数控电火花线切割机床的型号与参数1电火花线切割机床的型号与参数数控电火花线切割机床型号表示方法如下： 基本参数代号（工作台横向行程 250mm）型别代号（线切割机床）组别代号（电火花加工机床）机床特性代号（数控）机床类别代号（加工机床）D 7 7K例如：DK7725
24、表示工作台横向行程为 250mm 的数控电火花线切割机床。为了有计划地开发新的机床品种规格和设备管理上的规范，根据实际生产的需要，我国已颁布了电火花线切割机床参数(GB 79251987)标准，要求各机床生产厂家在设计开发新产品时遵守。表 4.11 为电火花线切割机床参数 (GB 79251987)给出的具体参数。表 4.11 电火花线切割机床参数（GB 792587）/mm横向行程 100 125 160 200 250 320 400 500 630纵向行程 125 160 160 200 200 250 250 320 320 400 400 500 500 630 630 800 80
25、0 1000工作台 最大承载量/kg 10 15 20 25 40 50 60 80 120 160 200 250 320 500 500 630 960 1200最大宽度 125 160 200 250 320 400 500 630 800最大长度 200 250 250 320 320 400 400 500 500 630 630 800 800 1000 1000 1250 1250 1600工件尺寸最大切割厚度 40、60、80、100、120、180、200、250、300、350、400、450、500、550、600最大切割锥度 0、3、6 、9、12、15 、18、 （1
26、8 以上，每当间隔增加 6）数控电火花线切割机床的主要技术参数包括：工作台行程(纵向行程横向行程) 、最大切割厚度、加工表面粗糙度、加工精度、切割速度以及数控系统的控制功能等。表 4.12为 DK77 系列数控电火花线切割机床的主要型号及技术参数。实际上，由于历史的原因和目前国内生产厂家包括合资、外资企业，还有引进的外国设备等，因此线切割机床的型号、命名、规格很不统一，在选用时一定要参考机床使用说明书。表 4.12 DK77 系列数控电火花线切割机床的主要型号及技术参数机床型号 Dk7716 7720 7725 7732 7740 7750 7763 77120工作台行程/mm200160 2
27、50200 320250 500320 500400 800500 800630 20001200厚度 /mm 100 200 140300（可调） 400（可调）300 150 500（可调）加工表面粗糙度Ra/m2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5加工精度/mm0.01 0.015 0.012 0.015 0.025 0.01 0.02切割速度/mm2mm-170 80 80 100 120 120 120加工锥度 360各厂家的型号不同控制方式 各种型号均有单板 (或单片 )机或微机控制各厂家生产的机床的切割速度有所不同2DK7725 数控线切割机床的技术参数图 4.4
28、5 所示为 DK7725 数控电火花线切割机床的外形图，该机床属于快速走丝中型电火花线切割加工设备。主要由机床、高频电源控制柜、计算机、驱动电源等组成。本机床适用切割 120mm 厚以内的各种淬火金属材料制作的通孔模具，以及用其他手段无法加工的形状复杂的精密金属零件。本设备利用电蚀加工原理由高频电源控制柜提供电蚀电源（可调） ，用金属丝（钼丝）作为工具电极，零件作为另一极作电蚀加工。机床工作台的运动是按预先编制的程序由PC-586 型微机控制，因此本设备可以自动割出任意角度的直线和半径在 9.999m 以内圆弧所组成复杂平面图形。 图 4.45 DK7725 数控电火花线切割机床的外形该机床主
29、要技术规格和参数如下。主要规格：工作台面尺寸(长宽) 500mm320mm 切割工件最大厚度 4120mm工作台最大行程(纵横) 320 mm250mm 切割零件总质量 125kg主要技术参数：切割用钼丝直径 0.120.25 mm T 形槽尺寸( 槽宽 槽距) 10mm63mm储丝筒直径 120 mm 步进电机步距角 1.5钼丝移动速度 约 8.8ms 步进电机最大静转距 9kgcm储丝筒回转速度 1400rmin 工作台移动脉冲当量 0.001mm储丝筒最大往复行程 150mm 储钼丝筒电机功率 250W手转刻度盘每一格 0.01mm 张紧机构可逆电机功率 10W手转每转一周工作台移动 l
30、mm 冷却泵电机功率 60w上下拖板标尺每一格 lmm 冷却泵流量 25dm3min工作台面 T 形槽槽数 5 条 设备总功耗 1.5kW外形尺寸及质量：机床最大外形尺寸(长宽 高) 1585mm 1120mm1326mm机床质量 约 1.2t设备总质量 约 1.25t4.5.3.2 数控电火花切割机床的主要机械装置（一）工作台的结构DK7725 机床的工作台结构如图 44.46 所示。工作台分上下拖板，上拖板 3 的顶面为工作台面，上拖板的纵向移动为 X 坐标运动，下拖板 21 的横向移动为 Y 坐标运动，上下拖板同时运动可形成任意复杂图形。工作台移动由步进电机 16 带动无间隙齿轮副 14
31、、23，通过精密丝杠 7 转动而得到。为了保证工作台移动精度，本机床采用复合螺母自动消除丝杆与螺母间隙，使其失动量小于 0.004mm，8 是螺母座， 9 为调整螺母。4 为丝杠左端支承的轴承座，6 为一对轴承，5 是内外隔环，13 为丝杠右端支承的轴承， 15 为端盖。工作台运动精度由中间放有高精度滚柱的 V 形导轨获得，17 为支承 X 轴移动的上 V 形导轨，11 和 20 分别为支承 Y 轴移动的 V 形导轨和平导轨。1 是控制工作台手动的手轮，2 是刻度盘，10 是限位开关档块，12 为 Y 轴限位开关，18 为 X 轴限位开关，19 是接线柱，22 为电机座。图 4.46 DK77
32、25 工作台结构切割工件前需使手轮刻度盘对“0” ，对“0”时可松开手轮端面前的滚花螺钉，转动刻度盘使“0”线对准定刻度盘的标记，再拧紧滚花螺钉即可。1工作台的纵、横向移动该机床步进电机和工作台丝杠之间的减速齿轮比为 24100，丝杠螺距为 1mm，因此可以求得：机动时：步进电机每转工作台移动量=（24100）1mm=0.24mm即步进电机转动一转，工作台在相应的方向移动 0.24mm（X 、 Y 向相同） 。该机床步进电机的步进角为 1.5，也就是步进电机每接受一个进给脉冲，转动 1.5，因此可以计算出：脉冲当量=（1.5360）（24100）1mm = 0.001mm 。手动时(手轮刻度盘
33、圆周等分 100 个格) ：手轮每转工作台移动量 =工作台丝杠螺距=1mm手轮刻度盘每转一个格工作台移动量=（1100）1mm=0.01mm2导轨坐标工作台的纵、横拖板是沿着导轨往复移动的。因此，对导轨的精度、刚度和耐磨性有较高的要求。此外，导轨应使拖板运动灵活、平稳。线切割机床一般选用滚动导轨，常用的滚动导轨结构有以下两种。（1）力封式滚动导轨 力封式滚动导轨是借助运动件的重力将导轨副封闭而实现给定运动的结构型式。图 4.47 所示是力封式滚动导轨结构简图。承导件有两根 V 形导轨。运动件上的两根导轨，一根是 V 形导轨，另一根是平导轨。这种结构具有较好的工艺性，制造、装配、调整都比较方便；
34、润滑条件较好(因 V 形面朝上，易于储油 )。缺点是拖板可能在外力作用下，向上抬起，并因此破坏传动。当搬运具有这种导轨型式的机床时，必须将移动件夹紧在床身上。对于滚柱、滚针导轨，也常采用上述组合方式，因此在大、中型线切割机床中得到广泛使用。（2）自封式滚动导轨 图 4.48 所示是自封式滚动导轨结构示意图，自封式是指由承导件保证运动件按给定要求运动的结构形式。其优点是可以承受颠覆力矩，防尘条件好。结构复杂，每个 V 形槽两侧面受力不均，工艺性也较差。 图 4.47 力封式滚动导轨结构简图 图 4.48 自封式滚动导轨结构简图在大、中型线切割机床上，也有用导向导轨和承载导轨的。导向导轨配置在切割
35、加工区域内，两侧有承载导轨。导向导轨与承载导轨皆为精密滚针导轨，有预应力的滚针镶嵌在淬硬、磨光的钢条上。这种结构的导轨精度高、刚度好、承载支点跨距大；同时热变形对称、直线性好、横向剪切力不变。工作台导轨一般采用镶件式。为了保证运动件运动的灵活性和准确性，导轨的表面粗糙度 Ra 值应在 0.8 mm 以下，工作面的平面度应为 0.005400mm。导轨的材料一般采用合金工具钢( 如 CrWMn、GCrl5 等) 。为了最大限度地消除导轨在使用中的变形，导轨应进行冰冷处理和低温时效。 3丝杠传动副 丝杠传动副的作用是将传动电机的旋转运动变为拖板的直线运动。数控线切割机床工作台部件中，有使用滑动丝杠
36、传动副的也有使用滚动丝杠传动副的，DK7725 线切割机床工作台的上、下拖板的移动就是由滑动丝杠螺母副传动的。为了使滑动丝杠传动副传动精确，一般应保证丝杠传动副的精度达到 6 级或高于 6 级。丝杠和螺母之间不应有传动间隙，以防止转动方向改变时出现空程现象，造成加工误差。所以，一方面要保证丝杠和螺母齿形与螺距等方面的加工精度，另一方面要消除丝杠和螺母间的配合间隙。通常采用轴向调节法和径向调节法消除滑动丝杠副的传动间隙，轴向调节法消除丝杠副传动间隙的结构见图 5-29。目前滚珠丝杠传动副广泛用于数控线切割机床工作台拖板移动的传动结构中，和滑动丝杠副相比，滚珠丝杠副的传动效率和传动精度高，使拖板的
37、往复运动灵活、精确。消除滚珠丝杠和螺母间的配合间隙的方法详见第二章。4齿轮副步进电机与丝杠间的传动通常采用齿轮副来实现。由于齿侧间隙、轴和轴承之间的间隙及传动链中的弹性变形的影响，当步进电机主轴上的主动齿轮改变转动方向时，会出现传动空程。为了减少和消除齿轮传动空程，应当采取以下措施。1）采用尽量少的齿轮减速级数，力求从结构上减少齿轮传动精度的误差。2）采用齿轮副中心距可调整结构，也可通过改变步进电机的固定位置来实现。3）将被动齿轮或介轮沿轴向剖分为双轮的形式。装配时应保证两轮齿廓分别与主动轮齿廓的两侧面接触，当步进电机变换旋转方向时，丝杠能迅速得到相应反应。步进电机的安装位置有两种：一种是置于
38、拖板的一侧端部；另一种是固定在可移动拖板的下面，齿轮传动副也固定在拖板下面的相应位置上。步进电机的固定位置对拖板的结构方式有着很大的影响。（二）储丝走丝部件的结构高速走丝线切割机床的电极丝，被排列整齐地绕在由交流或直流电动机驱动的储丝筒上，电极丝经上支架由导向轮引导穿过工件，之后再经过导向轮及下支架返回储丝筒。1对高速走丝机构的要求1）高速走丝机构的储丝筒转动时，还要进行相应的轴向移动，以保证电极丝在储丝筒上整齐排绕。2）储丝筒的径向跳动和轴向窜动量要小。3)储丝筒要能正反向旋转，电极丝的走丝速度在 712ms 范围内无级或有级可调，或恒速运转。4）走丝机构最好与床身相互绝缘。5）传动齿轮副、
39、丝杠副应具备润滑措施。2高速走丝机构的结构及特点DK7725 数控线切割机床的储丝走丝机构中，储丝筒 7 由电动机 2 通过联轴器 4 及丝筒轴 8 带动以 1400rmin 的转速正反向转动，6 为丝筒轴的左支承轴承，5 为左轴承座。储丝筒另一端通过两对齿轮副 34/102（齿轮 13、14） 、34/95（齿轮 15，16）减速后带动丝杠 11 转动。储丝筒、电机、齿轮都安装在电机支架 3、左轴承座 5 和右侧支架上。支架及丝杠则安装在上拖板 12 上，排丝调整螺母 9 装在底座 10 上，上拖板在底座 17 上来回移动，1 为 V 形导轨。螺母 9 内装有消除间隙的副螺母及弹簧，齿轮及丝
40、杠螺距的搭配为滚筒每旋转一圈拖板移动 0.275mm。所以，该储丝筒适用于钼丝直径在 0.12 0.25mm 范围内变化的情况。储丝筒运转时应平稳，无不正常振动。滚筒外圆振摆应小于 0.03mm，反向间隙应小于 0.05mm，轴向窜动应彻底消除。储丝筒本身作高速正反向转动，电机、滚筒及丝杠的轴承应定期拆洗并加润滑脂，换油期限可根据使用情况具体决定。其余中间传动轴、齿轮、V 形导轨及丝杠、螺母等每班应注润滑油一次。随机附有摇手把一只，可插入滚筒尾部的齿轮槽中摇动储丝简，以便绕丝。（1）储丝筒旋转组合件 储丝筒旋转组合件主要由储丝筒、联轴器、丝筒轴、轴承、轴承座等组成。1）储丝筒。储丝筒是电极丝稳
41、定移动和整齐排绕的关键部件之一，一般用 45 号钢制造。为减小转动惯量，筒壁应尽量薄，按机床规格不同，筒壁厚度的选用范围为1.55mm。为进一步降低转动惯量，储丝筒也可选用铝镁合金材料制造。储丝筒壁厚要均匀，工作表面要有较好的表面粗糙度，一般 Ra 为 0.8m。为保证丝筒组合件动态平衡，应严格控制内孔、外圆对支撑部分的同轴度。储丝筒与丝筒轴装配后的径向跳动量应不大于 0.01mm。一般装配后，以轴的两端中心孔定位，重磨储丝筒外圆和与轴承配合的轴径。2）联轴器。走丝机构中运动组合件的电机轴与丝筒轴，一般是利用联轴器将二者联在一起。由于储丝筒运行时频繁换向，联轴器瞬间受到正反剪切力很大，因此在结
42、构上多采用弹性联轴器和摩擦锥式联轴器。 弹性联轴器，如图 4.50 所示。弹性联轴器结构简单，惯性力矩小，换向较平稳，无金属撞击声，可减小对储丝筒轴的冲击。弹性材料采用橡胶、塑料或皮革。这种联轴器的优点是，允许电动机轴与储丝筒轴稍有不同心和不平行，一般最大同心度允差为0.20.5mm，最大平行度允差为 1。此联轴器缺点是由它联接的两根轴在传递扭矩时会有相对转动。 摩擦锥式联轴器，如图 4.51 所示。摩擦锥式联轴器可带动转动惯量较大的大、中型线切割机床储丝筒旋转组合件。此种联轴器可传递较大的扭矩，同时在传动负荷超载时，摩擦面之间的滑动还可起到过载保护作用。因为锥形摩擦面会对电机和储丝筒产生轴向
43、力，所以在电机轴的滚动支撑中，应选用推力向心球轴承和单列圆锥滚子轴承。另外，还要正确选用弹簧的规格。弹力过小，摩擦面打滑，使传动不稳定或摩擦面过热引起烧伤；弹力过大，会增大轴向力，影响丝筒轴的正常运转。图 4.50 弹性联轴器 图 4.51 摩擦锥式联轴器 磁力联轴器是依靠磁性力无接触式联接的，保留了传统联轴器的优点。下面是两种磁力联轴器的具体结构。套筒式磁力联轴器，如图 4.52 所示。此种联轴器主动磁极 3 和从动磁极 2 均可为圆筒状或以若干块磁铁排列成圆筒状，并用粘结剂分别将其固定于主动轴套 4 外表面上和从动轴套 1 内表面上，主动轴 6 和被动轴 7 与套筒 4 和 1 之间用键
44、5、8 联接。主动磁极和从动磁极之间有一定间隙，其目的为：两磁极之间无摩擦，靠磁场联接；被联接两轴因受制造及安装误差，承载后变形及温度变化等因素影响，往往不能严格对中心。而两磁极间留有一定间隙，可补偿这一不足，还可适当降低加工及装配要求。该套筒式联轴器因磁场面积大，可以传递较大扭矩。其磁场联接力可以通过改变主动轴套和从动轴套的配合长度来进行调整。圆盘式磁力联轴器，如图 4.53 所示。此种联轴器主动磁极 3 和从动磁极 2 均可为圆盘状或以若干块磁铁排列成圆形射线状，并用粘结剂分别将其固定于主动轴套 4 和从动轴套1 的大端面上。由于圆盘式联轴器磁场面积小，所以传递扭矩较小，并且体积也相应较小
45、。其磁场联接力可以通过改变主动磁极和从动磁极之间的距离来进行调整。由于磁力联轴器轴与轴之间没有零件直接联接，而是靠磁场联接来传递扭矩，因此电机换向时，转动惯量被磁力线的瞬时扭曲抵消；在超负荷时，相对磁极旋转错位，键 8、5联接的主动轴 7 与从动轴 6 可以自动打滑脱开，起到安全离合器的作用，不会损坏任何零部件。图 4.52 套筒式磁力联轴器 图 4.53 圆盘式磁力联轴器主动磁极 3 和从动磁极 2 均用强的永磁材料制成，例如，铁氧体、钕铁硼、稀土合金等。 在 DK7725 数控线切割机床的储丝走丝机构中，储丝筒与电动机之间的联轴器采用的是磁力联轴器。 （2）上下拖板 走丝机构的上下拖板多采
46、用下面两种滑动导轨。一种是燕尾型导轨，这种结构紧凑，调整方便。旋转调整杆带动楔条，可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。另一种是如图 4.54 所示的三角、矩形组合式导轨。导轨的配合间隙由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拖板一边装有运丝电动机，储丝筒沿轴向两边负荷差较大。为保证上拖板能平稳地往复移动，应把下拖板设计得较长以使走丝机构工作时，上拖板部分可始终不滑出下拖板，从而保持拖板的刚度、机构的稳定性及运动精度。 图 4.54 三角、矩形组合式导轨结构（三）线架、导轮部件的结构线架的主要功用是在电极丝按给定线速度运动时，对电极
47、丝起支撑作用，并使电极丝工作部分与工作台平面保持一定的几何角度。线架与储丝走丝机构组成了电极丝的运动系统。1对线架的要求（1）具有足够的刚度和强度，在电极丝运动(特别是高速走丝) 时，不应出现振动和变形。（2）线架的导轮有较高的运动精度，径向偏摆和轴向窜动不超过 5m。（3）导轮与线架本体、线架与床身之间有良好的绝缘性能。（4）导轮运动组合件有密封措施，可防止带有大量放电产物和杂质的工作液进入导轮轴承（5）线架不但能保证电极丝垂直于工作台平面，在具有锥度切割功能的机床上，还具备能使电极丝按给定要求保持与工作台平面呈一定角度的功能。 2线架本体结构线架按功能可分为固定式、升降式和偏移式三种类型；按结构可分为悬臂式和龙门式两种类型。悬臂式固定线架主要由线架本体、导轮运动组合件及保持器等组成。目前，中、小型线切割机床的线架本体常采用单柱支撑、双臂悬梁式结构。由于支撑电极丝的导轮位于悬臂的端部，同时电极丝要保持一定的张力，因此应加
