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立式旋转走丝电火花线切割机采用电极丝既旋转又直线运动的复合走丝方式,是一种全新的电火花线切割加工技术,具有独特的工艺优势。但是,以往研制的此类机床都采用往复走丝,旋转机构较复杂,可靠性差,而且电极丝的重复使用也限制了加工精度的进一步提高。
本文结合我国现阶段的市场需求,以提高加工质量和实用性为目标,创新地提出了立式旋转单向走丝电火花线切割机的概念。电极丝旋转与单向走丝相结合,使得机床的旋转机构较简单,可靠性更好,并且电极丝一次性使用,有望得到更好的加工质量。
研究中充分利用相关理论成果,以工艺性和实用性为指导,通过分析确定了新型机床的电极丝旋转速度为60~900r/min,直线走丝速度小于0.2m/s。以此为基础,详细设计出新型机床的总体布局、走丝机构、走丝控制系统和床身结构。设计中,创造性地采用差动行星锥齿轮和双轮对转装置实现了走丝机构的拉丝功能,并通过对三维模型的运动仿真验证了这种设计的可行性;新提出一种适合旋转电极丝的张力控制方案,通过分析控制系统的传递特性证明了该控制方案的可行性;在床身设计中采用有限元分析和优化手段,设计出一种承载能力大、刚度较好的新型床身结构。最后,利用Pro/ENGINEER软件建立了三维虚拟机床,并对机床进行了虚拟装配、结构分析和运动仿真,全面检验了新型机床的设计。
通过课题研究,证明了立式旋转单向走丝电火花线切割机床的概念在工程上是可行的,设计成果对进行一步的研究和发展具有实际意义。