電火花小孔機工作臺設計

王烜欽

摘要：本文開發一種新型的電火花小孔機，三軸數控，導軌均采用滾動直線導軌，加工孔深徑比200：1，加工孔徑最小為0.2mm。電火花小孔機工作臺X、Y拖板、機架等100多個零件進行三維設計，然后裝配成整機。其中包含了機械制造工藝中的結構工藝性和裝配工藝性，以及計算機輔助設計等內容，從而培養計算機輔助設計能力，創造性思維能力。并在開發過程中，對機械制造工藝有更深刻的理解和掌握。

關鍵詞：控制系統；自動調節；升降結構

1.引言

航空、電子、機械、儀器儀表、化纖、自動控制及醫療器械等科學技術和工業生產的發展，小孔機的應用日趨廣泛。這些小孔機不僅孔徑小而且深徑比也較大。同時這些零件的材料有許多是高硬度高強度的耐熱鋼、不銹鋼、硬質合金、陶瓷、金剛石等難加工材料。這些都對小孔的加工的技術提出了新的要求，迫切需要一種新型、高效的加工深孔的方法。以用于不同情況的小孔加工。探索一種新型的電火花小孔機。為了縮短新產品的開發周期，減少開發費用，首先用計算機進行三維幾何造型，這樣可避免直接制造樣機所帶來的問題。

2.整體機械設計

（1）滑動直線導軌：滑動導軌結構簡單，成本中等，精度高，但摩擦大，行程控制精度低。

（2）滾動直線導軌滾動直線導軌副是由導軌、滑塊、鋼球、返向器、保持架、密封端蓋及擋板等組成。當導軌與滑塊作相對運動時，鋼球就沿著導軌上的經過淬硬和精密磨削加工而成的四條滾道滾動，在滑塊端部鋼球又通過返向裝置（返向器）進入返向孔后再進入滾道，鋼球就這樣周而復始地進行滾動運動。返向器兩端裝有防塵密封端蓋，可有效地防止灰塵、屑末進入滑塊內部。其所具有的優點有：A. 滾動直線導軌副是在滑塊與導軌之間放入適當的鋼球，使滑塊與導軌之間的滑動摩擦變為滾動摩擦，大大降低二者之間的運動摩擦阻力，從而獲得：動、靜摩擦力之差很小，隨動性極好，即驅動信號與機械動作滯后的時間間隔極短，有益于提高數控系統的響應速度和靈敏度。驅動功率大幅度下降，只相當于普通機械的十分之一。與V型十字交叉滾子導軌相比，摩擦阻力可下降約40倍。適應高速直線運動，其瞬時速度比滑動導軌提高約10倍。能實現高定位精度和重復定位精度。B.能實現無間隙運動，提高機械系統的運動剛度。C.成對使用導軌副時，具有“誤差均化效應”，從而降低基礎件（導軌安裝面）的加工精度要求，降低基礎件的機械制造成本與難度。D.導軌副滾道截面采用合理比值的圓弧溝槽，接觸應力小，承接能力及剛度比平面與鋼球點接觸時大大提高，滾動摩擦力比雙圓弧滾道有明顯降低。E.導軌采用表面硬化處理，使導軌具有良好的可校性；心部保持良好的機械性能。F.簡化了機械結構的設計和制造。

整體機構由光柵、感應同步器等位置檢測裝置測得的實際位置反饋信號，隨時與給定值進行比較，將兩者的差值放大和變換，驅動執行機構，以給定的速度向著消除偏差的方向運動，直到給定位置與反饋的實際位置的差值等于零為止。閉環進給系統在結構上比開環進給系統復雜，成本也高，對環境室溫要求嚴。設計和調試都比開環系統難。但是可以獲得比開環進給系統更高的精度，更快的速度，驅動功率更大的特性指標。

絲杠的選用主要取決于加工件的精度要求和拖動扭矩要求。被加工件精度要求不高時可采用滑動絲杠，但應檢查原絲杠磨損情況，如螺距誤差及螺距累計誤差以及相配螺母間隙。一般情況滑動絲杠應不低于6級，螺母間隙過大則更換螺母。采用滑動絲杠相對滾珠絲杠價格較低，但難以滿足本設計，本設計的電火花小孔機是加工精度較高的零件。滾珠絲杠摩擦損失小，效率高，其傳動效率可在90%以上；精度高，壽命長；能夠有效的消除絲杠與螺母之間的配合間隙，使拖板往復運動靈活、精確；啟動力矩和運動時力矩相接近，可以降低電機啟動力矩。因此可滿足較高精度零件加工要求。矩形滑動導軌適合于剛性良好，負載較重的場合；滾動直線導軌適合高速、負載較輕的場合，本設計中電火花小孔機正是高速、負載較輕的機床。滾動直線導軌與矩形滑動導軌及其滑動件的較大面積比較，相對較小。最小的接觸面積，極大地降低了摩擦，從而使響應更迅速，快移速度更高。在剛性和負載要求不高的情況下我們優先選用摩損小且高速的滾動直線導軌。故選用小孔機—工作臺—單片機—滾動直線導軌—滾珠絲杠—步進電機方案。

3.三維建模

SolidWorks軟件是世界上第一個基于Windows開發的三維CAD系統，由于技術創新符合CAD技術的發展潮流和趨勢，SolidWorks公司于兩年間成為CAD/CAM產業中獲利最高的公司。我們使用SolidWorks軟件建模裝配后如下：

4.結論

本設計的是一種主動減震機構的設置能夠減小路面顛簸對病人的影響。通過前后自主調節機構來改變病床的床頭與床尾的高低位置，來抵消救護車上下坡道時病床的傾斜對病人的影響。通過控制系統檢測救護車的加速和減速在啟動或緊急制動，來滿足醫生對病人體位傾斜的要求，通過調節病床床頭與床尾的高低位置來抵消加速和減速過程給病人帶來的加速度，讓病人可以舒適的到達醫院方便醫生對病人的治療。

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