五坐标数控电解加工机床设计（Z 、CT轴传动及床身部分） 包括：设计说明书、CAD图纸全套毕业设计

目  录

1 前言………………………………………………………………………………1

2 总体方案论证……………………………………………………………………2

2.1 数控电解机床的特点…………………………………………………………2

2.2 数控电解机床的总体布局……………………………………………………2

2.3 步进电机的开环系统…………………………………………………………3

2.4 机床要达到的要求……………………………………………………………3

2.5 具体要解决的问题……………………………………………………………3

3 机床床身的设计…………………………………………………………………4

3.1 床身材料的选择………………………………………………………………4

3.2 床身上导轨的设计……………………………………………………………4

4 Z 轴传动系统的设计……………………………………………………………5

4.1 传动系统的分析………………………………………………………………5

4.2 滚珠丝杠螺母机构的设计……………………………………………………5

4.3 电机的设计……………………………………………………………………13

4.4 齿轮的设计……………………………………………………………………13

4.5 Z 轴支撑立柱的设计…………………………………………………………17

5 CT轴传动系统的设计……………………………………………………………18

5.1 步进电机的选择………………………………………………………………18

5.2 传动轴的设计…………………………………………………………………18

5.3 齿轮的设计计算………………………………………………………………26

6 结论………………………………………………………………………………30

参考文献……………………………………………………………………………31

致谢…………………………………………………………………………………32

附录…………………………………………………………………………………33

1 前言

近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升，在大中企业已有较多的使用，在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。在这些数控机床中，除少量机床以FMS模式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且相当部分处于使用效率不高，管理方式落后的状态。国内中高端数控系统被德、日垄断据了解，长期以来，国产数控机床始终处于低档迅速膨胀，中档进展缓慢，高档依靠进口的局面，特别是国家重点工程需要的关键设备主要依靠进口，技术受制于人。国外数控机床趋向于网络化。随着计算机技术、网络技术日益普遍运用，数控机床走向网络化、集成化已成为必然的趋势和方向，互联网进入制造工厂的车间只是时间的问题。

电解加工是利用金属在电解液中发生电化学阳极溶解的原理将工件加工成形的一种特种加工方法。加工时，工件接直流电源的正极，工具接负极，两极之间保持较小的间隙。电解液从极间间隙中流过，使两极之间形成导电通路，并在电源电压下产生电流，从而形成电化学阳极溶解。

在今后20年内，电解加工将在新工艺技术的开发研究，包括高频、窄脉冲电流电解加工、柔性电解加工、小间隙电解加工、复合加工等方面得到发展和应用；计算机控制技术将在电解加工设备与过程、参数的控制中得到不断的发展与扩大应用；在微精加工领域，电解加工将展现新的应用前景。在发展电解加工技术的同时，必须重视并解决电解加工过程中的环境保护问题，以达到“绿色制造”、持续发展的目的。

本次毕业设计的课题是五坐标数控电解加工机床设计（Z、CT轴传动及床身部分）。根据机床五个坐标的位置、加工精度等主要的设计原始数据，设计出技术上先进，经济上合理和工作上可靠的五坐标数控电解加工机床。设计好的数控电解机床能进行五坐标联动，可以加工出复杂几何形状的零件，从而降低了零件的加工成本。

课题来源于客户要求，虽然现在数控电解机床已经有一定的运用，但五坐标联动的数控机床运用还不多。为了扩大生产规模，提高效率，并进一步提高加工精度，所以需要设计出五坐标联动的机床来弥补原有机床的不足。要设计出这种机床，要先对机床结构进行工艺性分析,确定整体的设计方案，提出一到两种可行性比较高的初步设计方案；根据目前所提供的工况条件，每天的工作时间、强度等对初步设计方案进行论证，最后根据论证结果选择最合适的设计方案；再进行机床方案图样文件设计：机床零件图，各部分的部件装配图以及机床联系尺寸图。

2总体方案论证

设计的数控电解加工机床能够实现三个相互垂直方向的直线移动，要求工作台X方向行程为130mm，Y方向工作台行程为180mm，主轴Z方向行程为230mm。要求具有能够旋转的主轴（CT）和圆盘工作台（CW），能够实现360度的旋转。要满足加工要求、保证加工精度；尽可能选用通用件、以降低成本；各动力部件用步进电机驱动，数控系统控制。因此根据上述要求确定设计方案。

2.1 数控电解机床的特点

数控机床比传统机床有以下突出的优越性:

    A．可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。

　　B．由于计算机有高超的运算能力，可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面。

    C．可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高3～7倍。

    D．加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要"修配"。

    E．可实现多工序的集中，减少零件 在机床间的频繁搬运。 

而电解加工对于难加工材料、形状复杂或薄壁零件的加工具有显著优势。目前，电解加工已获得广泛应用，如炮管膛线，叶片，整体叶轮，模具，异型孔及异型零件，倒角和去毛刺等加工。并且在许多零件的加工中，电解加工工艺已占有重要甚至不可替代的地位。与其它加工方法相比，电解加工具有如下特点：

A．加工范围广；

B．生产率高，且加工生产率不直接受加工精度和表面粗糙度的限制；

C．加工质量好，可获得一定的加工精度和较低的表面粗糙度；

D．可用于加工薄壁和易变形零件；

E．工具阴极无损耗。

由以上的优点派生出来的好处有：降低了工人的劳动强度，节省了劳动力（一个人可以看管多台机床），减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应等等。

2.2 数控电解机床的总体布局

如图2-1 五坐标数控电解机床包括X轴，Y轴，Z轴，CT轴，CW轴。其中，X、Y、Z三轴是在三个相互垂直方向的直线移动，而CT轴，CW轴做的是旋转运动，能够实现360度的旋转。它们都是由步进电机驱动。Z轴在此机床中主要的作用就是带动CT轴做上下往返运动。CT轴的作用就是在上面装上电解专用工具来加工零件。

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