电火花小孔机工作台设计

王烜钦

摘要：本文开发一种新型的电火花小孔机，三轴数控，导轨均采用滚动直线导轨，加工孔深径比200：1，加工孔径最小为0.2mm。电火花小孔机工作台X、Y拖板、机架等100多个零件进行三维设计，然后装配成整机。其中包含了机械制造工艺中的结构工艺性和装配工艺性，以及计算机辅助设计等内容，从而培养计算机辅助设计能力，创造性思维能力。并在開发过程中，对机械制造工艺有更深刻的理解和掌握。

关键词：控制系统；自动调节；升降结构

1.引言

航空、电子、机械、仪器仪表、化纤、自动控制及医疗器械等科学技术和工业生产的发展，小孔机的应用日趋广泛。这些小孔机不仅孔径小而且深径比也较大。同时这些零件的材料有许多是高硬度高强度的耐热钢、不锈钢、硬质合金、陶瓷、金刚石等难加工材料。这些都对小孔的加工的技术提出了新的要求，迫切需要一种新型、高效的加工深孔的方法。以用于不同情况的小孔加工。探索一种新型的电火花小孔机。为了缩短新产品的开发周期，减少开发费用，首先用计算机进行三维几何造型，这样可避免直接制造样机所带来的问题。

2.整体机械设计

（1）滑动直线导轨：滑动导轨结构简单，成本中等，精度高，但摩擦大，行程控制精度低。

（2）滚动直线导轨滚动直线导轨副是由导轨、滑块、钢球、返向器、保持架、密封端盖及挡板等组成。当导轨与滑块作相对运动时，钢球就沿着导轨上的经过淬硬和精密磨削加工而成的四条滚道滚动，在滑块端部钢球又通过返向装置（返向器）进入返向孔后再进入滚道，钢球就这样周而复始地进行滚动运动。返向器两端装有防尘密封端盖，可有效地防止灰尘、屑末进入滑块内部。其所具有的优点有：A. 滚动直线导轨副是在滑块与导轨之间放入适当的钢球，使滑块与导轨之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，大大降低二者之间的运动摩擦阻力，从而获得：动、静摩擦力之差很小，随动性极好，即驱动信号与机械动作滞后的时间间隔极短，有益于提高数控系统的响应速度和灵敏度。驱动功率大幅度下降，只相当于普通机械的十分之一。与V型十字交叉滚子导轨相比，摩擦阻力可下降约40倍。适应高速直线运动，其瞬时速度比滑动导轨提高约10倍。能实现高定位精度和重复定位精度。B.能实现无间隙运动，提高机械系统的运动刚度。C.成对使用导轨副时，具有“误差均化效应”，从而降低基础件（导轨安装面）的加工精度要求，降低基础件的机械制造成本与难度。D.导轨副滚道截面采用合理比值的圆弧沟槽，接触应力小，承接能力及刚度比平面与钢球点接触时大大提高，滚动摩擦力比双圆弧滚道有明显降低。E.导轨采用表面硬化处理，使导轨具有良好的可校性；心部保持良好的机械性能。F.简化了机械结构的设计和制造。

整体机构由光栅、感应同步器等位置检测装置测得的实际位置反馈信号，随时与给定值进行比较，将两者的差值放大和变换，驱动执行机构，以给定的速度向着消除偏差的方向运动，直到给定位置与反馈的实际位置的差值等于零为止。闭环进给系统在结构上比开环进给系统复杂，成本也高，对环境室温要求严。设计和调试都比开环系统难。但是可以获得比开环进给系统更高的精度，更快的速度，驱动功率更大的特性指标。

丝杠的选用主要取决于加工件的精度要求和拖动扭矩要求。被加工件精度要求不高时可采用滑动丝杠，但应检查原丝杠磨损情况，如螺距误差及螺距累计误差以及相配螺母间隙。一般情况滑动丝杠应不低于6级，螺母间隙过大则更换螺母。采用滑动丝杠相对滚珠丝杠价格较低，但难以满足本设计，本设计的电火花小孔机是加工精度较高的零件。滚珠丝杠摩擦损失小，效率高，其传动效率可在90%以上；精度高，寿命长；能够有效的消除丝杠与螺母之间的配合间隙，使拖板往复运动灵活、精确；启动力矩和运动时力矩相接近，可以降低电机启动力矩。因此可满足较高精度零件加工要求。矩形滑动导轨适合于刚性良好，负载较重的场合；滚动直线导轨适合高速、负载较轻的场合，本设计中电火花小孔机正是高速、负载较轻的机床。滚动直线导轨与矩形滑动导轨及其滑动件的较大面积比较，相对较小。最小的接触面积，极大地降低了摩擦，从而使响应更迅速，快移速度更高。在刚性和负载要求不高的情况下我们优先选用摩损小且高速的滚动直线导轨。故选用小孔机—工作台—单片机—滚动直线导轨—滚珠丝杠—步进电机方案。

3.三维建模

SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统，由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势，SolidWorks公司于两年间成为CAD/CAM产业中获利最高的公司。我们使用SolidWorks软件建模装配后如下：

4.结论

本设计的是一种主动减震机构的设置能够减小路面颠簸对病人的影响。通过前后自主调节机构来改变病床的床头与床尾的高低位置，来抵消救护车上下坡道时病床的倾斜对病人的影响。通过控制系统检测救护车的加速和减速在启动或紧急制动，来满足医生对病人体位倾斜的要求，通过调节病床床头与床尾的高低位置来抵消加速和减速过程给病人带来的加速度，让病人可以舒适的到达医院方便医生对病人的治疗。

参考文献：

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