电火花线切割机控制系统设计

电火花线切割机床设计毕业论文一、概括当我们谈论电火花线切割机床的设计，我们其实是在探讨一种精密工艺的发展与创新。

这种机床在制造业中扮演着非常重要的角色，特别是在需要高精度切割的应用场景中。

本次毕业论文的目的，就是深入探索电火花线切割机床的设计原理与实践，理解其结构特点和操作方式，以推动其在现代制造业中的进一步发展。

论文首先从电火花线切割机床的基本原理开始，简单介绍了其工作原理和应用领域。

接着我们会深入探讨其设计的各个方面，包括机械结构、控制系统、切割工艺等。

设计的每一个环节都至关重要，它们共同决定了机床的性能和精度。

此外我们还将关注机床的实用性和创新性，试图通过设计优化，提高机床的效率和稳定性。

1. 研究背景和意义随着制造业的飞速发展，电火花线切割技术已成为现代工业生产中不可或缺的一部分。

这种技术广泛应用于汽车、航空、模具制造等领域，对高精度零部件的加工起着至关重要的作用。

然而随着市场需求的变化和技术进步的要求，现有的电火花线切割机床在某些方面已经不能满足现代工业的需求。

因此对电火花线切割机床的设计进行深入研究，具有重要的现实意义。

此外随着科技的快速发展，各行各业对产品质量的要求越来越高，这也对电火花线切割技术提出了更高的要求。

因此对电火花线切割机床的设计进行研究，有助于我们更好地满足市场需求，提高我国制造业的竞争力。

那么我们该如何进行设计研究呢？接下来我将为大家详细介绍。

2. 电火花线切割机床的发展现状和趋势随着制造业的飞速发展，电火花线切割机床作为重要的加工设备，一直在不断地进步和发展。

说起电火花线切割机床，我们不禁要关注它的现状以及未来的趋势。

目前电火花线切割机床已经广泛应用于各个领域，特别是在模具制造、航空航天、汽车制造等行业。

它的加工精度高、速度快，能够适应各种复杂形状工件的加工需求。

不过随着科技的进步，电火花线切割机床也在不断地进行技术革新。

我们知道现在的电火花线切割机床越来越智能化，自动化技术的应用使得机床的操作更为简便，加工精度也进一步提高。

基于嵌入式ARM 和DSP 的电火花线切割机床控制系统设计Wire cut electrical discharge machining control systemdesign based on embedded ARM and DSP李 鸿，梁 荣LI Hong, LIANG Rong（宁波工程学院 杭州湾汽车学院，宁波 315336）摘 要：针对电火花线切割单CPU框架监控功能有限、线切割加工精度和效率低等问题，设计一种支持双CPU协作的高效率和高精度电火花线切割机床控制系统。

硬件上以ARM为上位机、DSP为下位机，由ARM集中处理线切割加工过程工艺参数，DSP实时控制工作台多轴联动和线电极加工节拍，通过扩展I/O全覆盖监控电火花线切割机床机电系统。

软件上植入多任务实时RT-Linux操作系统，通过多任务实时调度、人机交互和高速走丝线切割实时控制实现在线插补、齿隙补偿和多轴联动等多进程任务协调。

调试表明，双CPU协作系统运行可靠，能有效监测和反馈线切割加工过程机电系统运行状态，改善在线插补与多轴联动等协同控制性能。

关键词：电火花线切割；ARM；DSP；RT-Linux；控制系统中图分类号：TP23 文献标识码：B 文章编号：1009-0134(2019)11-0084-04收稿日期：2018-12-09基金项目：浙江省大学生科技创新活动计划（新苗人才计划）项目（2018R428030）作者简介：李鸿（1997 -），男，浙江宁波人，本科，主要从事材料成型及控制工程研究工作。

0 引言电火花线切割是利用钼丝电极与金属工件间脉冲放电产生的局部、瞬态高温以实现对导电材料的电蚀加工，在成型过程中电极不与工件直接接触，且无明显的切削力作用，加工性能也不受材料硬度、强度和韧性等因素影响，具有加工精度高、材料适用性强和应用范围广等优点[1～3]。

电火花线切割机床是影响工件电蚀加工精度和效率的关键，目前国外多采用慢走丝线切割机，其加工精度约2μm 、表面粗糙度Ra 可达0.8μm ，而我国普遍使用高速走丝线切割机，其工作原理不同，实际加工效果也与慢走丝线切割存在较大差距。

目录引言 (1)一总体方案设计 (2)（一）总体方案的拟定 (2)（二）主要技术参数的确定 (2)二储丝走丝部件结构设计 (3)（一）储丝走丝部件运动设计 (3)1．对高速走丝机构的要求 (3)2．高速走丝机构的结构及特点 (4)（二）储丝走丝部件主要零件强度计算 (10)1．齿轮传动比的确定 (10)2．齿轮齿数的确定 (10)3．传动件的估算 (12)4．齿轮模数估算 (13)5. 齿轮模数的验算 (14)（三）储丝走丝部件主要零件强度验算 (16)1．齿轮强度的验算 (16)2．主轴的验算 (19)（四）主轴组件结构设计 (21)1．轴承配置形式 (21)2．主轴组件的调整和预紧 (22)三进给传动设计 (22)（一）进给传动运动设计 (22)1．脉冲当量和传动比的确定 (22)（二）滚珠丝杆螺母副的型号选择和滚珠丝杆的选型和校核 (23)1．滚珠丝杆螺母副的型号选择 (23)2．滚珠丝杆的选型和校核 (25)（三）步进电机的选择 (28)1．根据脉冲当量和最大静转矩初选电机型号 (28)2．启动矩频特性校核 (30)（四）进给机构支承设计 (31)1．螺杆的支承形式 (31)2．螺杆的支承方式 (31)四数控系统设计 (32)（一）高频脉冲电源 (32)（二）数字控制系统设计...............................................................（33）(三)控系统硬件的电路设计 (34)1．单片机设计 (34)2．系统扩展 (38)3． I/O 口的扩展 (42)4．显示器的接口设计 (48)5．步进电机控制电路设计 (50)6．光电隔离电路设计 (57)7．部分控制程序 (58)8．其他接口电路设计 (70)参考文献…………………………………………………………………………（）谢辞………………………………………………………………………………（）引言本次毕业设计从2005年2月28号开始到本年的六月中旬结束，长达四个月。

数控电火花线切割机设计数控电火花线切割机是一种专门用于工业制造中的精密加工设备。

在制造过程中，需要对金属材料进行各种形状的切割、孔洞的加工，以及模具和零件的加工。

因此，它拥有数控技术提供的高精度和高效率，能够满足不同工艺和制造需求。

在设计数控电火花线切割机时，需要考虑以下几个方面。

1. 机身结构设计数控电火花线切割机主要由机身、控制系统、工作台、电极和电源组成。

机身的设计直接影响到加工的精度和效率。

因此，厂家需要根据加工需求和机身材料的物理特性，精确计算机身的结构设计，制定出最佳设计方案。

此外，应考虑机台的稳定性、易于维护性和美观度等因素。

2. 控制系统设计数控系统是数控电火花线切割机的核心部件，需要提供准确可靠的控制。

平板、电脑和数值控制器三种控制设备都可以用于控制数控电火花线切割机。

不同控制方式的选用需要考虑加工的复杂性、加工精度和成本等参数。

3. 工作台设计工作台是数控电火花线切割机的加工基础，需考虑的因素包括机床结构、工件夹紧机构、工作范围和光滑度。

一台优良的数控电火花线切割机应具有可调节的工作台高度和光滑表面，可提高加工效率。

4. 电极设计电极是数控电火花线切割机的关键部件，可通过多种材料制作。

电极质量直接决定加工的稳定性和质量。

厂家需要考虑电极型号选配、电极材料选择、电极改装及扭能要求等参数。

5. 电源设计电源是数控电火花线切割机的核心部件，满足加工所需的电能和电流稳定。

它的设计需要考虑到产生的能量、供能的稳定性和滤波效果，以免影响加工的精度和效率。

在电源设计过程中，厂家应同步考虑电源的三相交流接口、电压变换器、反向保护器和电流保护器等。

总之，数控电火花线切割机的设计必须满足精度、效率、快速和稳定的工业加工需求。

只有在精细的设计和优质的组件的基础上，数控磨床才能提供全面的服务，并使加工设备的质量和生产效益得到提高。

电火花线切割加工实验实验指导书引言：电火花线切割是一种常用于金属材料的切割加工方法，通过电火花放电产生的高温和高能量，将材料表面局部熔化、蒸发和燃烧，以达到切割的目的。

本实验旨在通过实践操作，加深学生对电火花线切割工艺的理解，提高操作技能，掌握正确的实验流程和安全注意事项。

一、实验原理1.1 电火花线切割的基本原理电火花线切割是将电能转化为热能，通过电火花放电产生的能量瞬间使材料表面局部熔化、蒸发和燃烧，通过材料的熔化和喷腾达到切割的目的。

电火花线切割工艺通常包括以下几个步骤：电极位置设定、电极的放电间隙调整、放电时间控制、驱动系统控制和冷却系统控制。

1.2 实验装置和设备本实验使用的电火花线切割实验装置包括：电火花机、电极装置、工作台、冷却系统和控制系统。

具体实验步骤如下：二、实验步骤2.1 实验前的准备1) 确保实验室设备和操作区域的安全：a) 检查电火花机和相关设备的工作状态和使用条件，确保符合安全标准；b) 清理操作区域，确保没有杂物和易燃物；c) 穿戴必要的个人防护装备，如防护眼镜、耳塞和防护手套。

2) 准备实验所需材料：a) 要切割的金属材料（如铝合金、钢板等）；b) 适合实验需求的电极。

2.2 实验的具体步骤1) 将待切割材料固定在工作台上，调整工作台使材料平整且紧固。

2) 调整电极位置和放电间隙：a) 选择适当的电极形状和尺寸；b) 将电极装置固定在切割装置上；c) 调整电极与待切割材料的距离，一般为5-10mm。

3) 连接冷却系统：a) 确保冷却系统正常工作；b) 将冷却系统的水管连接到设备上。

4) 打开电火花机和控制系统，并设置合适的放电参数。

5) 进行切割实验：a) 选择合适的放电时间，根据材料的厚度和切割要求进行调整；b) 操作人员需要站在安全位置上，保持距离和正确的姿势；c) 按下启动按钮，开始实验；d) 实验过程中需要注意观察切割的情况，根据需要进行调整。

6) 实验结束后，关闭电火花机和控制系统，断开电源。

1 绪论1.1前言电火花线切割机床是一类在模具制造等行业中广泛应用的典型数控机床。

电火花割加工技术WEDM(Wire Electrieal Diseharse Machining)自问世以来，得到了迅速的发逐步成为机械制造领域中的一个重要组成部分。

高速走丝电火花线切割机床是通过线具电极，对工件进行脉冲性放电加工的。

工作时脉冲电源的正极接工件，负极接电极电极丝由储丝筒带动往复移动，通过控制工件的运动轨迹和速度，从而切割出符合技求的工件。

由于其加工性能与被加工材料无关，而且在加工过程中无切削力，从而容工复杂、精密和高硬度的零件，特别是对薄壁、窄缝零件的加工更具有优势。

工材精密复杂零件、微细零件的加工中占有极其重要的地位。

近年来，在电机模具行业，模具工业的增长，高速冲硬质合金模具的不断推出，模具的大型化和精密化，采用电线切割来加工模具逐渐被广泛认可。

目前国内外的线切割机床约占电加工机床的60％，在低速走丝线切割机床诞生后不久，我国也自行研制出具有首创性的高速走丝线机床。

数十年来，这种机床对我国的制造业发展做出了很大贡献。

由于其价格低廉、比高，因而受到国内许多中小型企业和工厂的青睐，广泛应用于仪器仪表、家用电器车和电机等行业，尤其在加工制造方面发挥了巨大作用。

据统计，目前我国数控高速线切割机床约有10余万台，居世界第一位，2002年国内线切割机床产量1。

5万台，其大部分是高速走丝的线切割机床。

近年来，随着电子技术、计算机技术和控制技术的高速发展，电加工机床的数控也不断地取得了长足的进步。

传统的CNC技术由于通用性差、通讯能力弱以及不便于功能等缺点，已逐渐不适应现代制造业发展的要求。

因此，目前数控技术正在向通用放式实时动态全闭环控制的模式发展，开放式的数控系统已逐渐成为新一代数控系统流。

尽管我国的高速走丝电火花线切割机床与慢速走丝机床相比，在结构、工艺和数术等方面仍有一定差距，但是仍非常适合于加工中等精度和表面粗糙度的零件或模具此提高线切割加工设备的性能(如：实现高速走丝电火花多次切割技术、角度旋转、尖理等功能)对加快我国制造业的发展有着重要意义。

数控线切割DK7732机床设计说明书杨加俊刘贺贺祁繁徐州工程学院要图纸的请加QQ：287579959，附加说明要图纸，有全部的零件图，用solidworks打开。

目录一、简介 (1)二、线切割机床的加工原理 (1)三、主要技术参数 (1)四、机床传动系统 (2)五、创新设计 (4)六、机床电气系统 (4)七、设计过程分析与计算 (6)1.最大动载荷 (6)2.丝杠的选择 (6)3.滚珠丝杠副 (6)（1）特点 (6)(2)滚珠丝杠副的载荷计算 (7)a.工作载荷F (7)b、滚珠丝杠副主要技术参数的确定 (8)①导程Ph (8)②螺母选择 (8)Ⅰ滚珠的工作圈数i和列数j (8)Ⅱ法兰形状 (8)Ⅲ丝杠螺纹长度l (9)Ⅳ校核计算 (9)Ⅴ导轨的选择 (10)八、补充知识 (10)<1>导轨主要性能指标 (10)<2>直线导轨的选择 (11)九、数控系统的选择 (12)十、机床操作步骤和规程 (13)步骤 (13)规程 (13)十一、主要外购件 (13)十二、参考文献 (14)一、简介数控电火花线切割机床，简称线切割机床，是以运动的金属丝为工具电极，在控制系统的控制下，按预先设定的轨迹对工件进行加工。

线切割机床适合加工各种模具，切割微细精密及形状复杂的零件、样板，切割钨片、硅片等。

广泛应用在机械、电子电气等领域。

二、线切割机床的加工原理(1)线切割——数控电火花线切割加工的简称。

(2)工作原理：利用移动的金属丝作工具电极，并在金属丝和工件间通以脉冲电流，利用脉冲放电的腐蚀作用对工件进行切割加工的。

(3)由于它利用的是丝电极，因此，只能作轮廓切割加工。

(4)工作原理如图所示。

图1.线切割机床的加工原理1--数控装置 2--储丝简 3--导轮 4--电极丝 5--工件 6--喷嘴 7--绝缘板 8--脉冲发生器 9--液压泵 10--水箱 11--控制步进电动机(5)当工件与线电极间的间隙足以被脉冲电压击穿时，两者之间即产生火花放电而切割工件。

（数控加工）数控电火花线切割机设计前言1.国内外发展状况我国数控线切割机床的拥有量占世界首位，技术水平和世界先进水平差距也逐渐缩小，尤其近年来计算机技术的应用和线电机电火花技术结合实现了各种复杂复杂形状的模具和零件加工的自动化，其控制精度可达1mm实际加工精度可达0.01mm，表面粗糙度可达Ra1.25~2.5μm..电火花线切割加工技术作为壹种特种加工技术，具有很强的使用价值，其工艺手段在许多情况下是常规制造技术无法取代的，其中主要的原因是电火花线切割加工具有任何硬度的导电金属材料，且加工过程中不受宏观力的作用，从而可保证较好的加工精度和表面质量。

随着现代化技术的飞速发展，电火花线切割机床不仅产量急剧增加，技术水平也明显提高，主要表当下加工指标、加工工艺及其自动化程度方面。

（1）加工指标大大提高目前线切割机床加工精度可达直线度1~2，椭圆度2，拐角处的塌角近似0；加工粗糙度可达=2~3，加工速度可达200，电火花切割加工技术跨入精密、高效、表面粗糙度低的领域。

（2）加工工艺日趋完善为了追求加工指标的进壹步提高，除了改进机床结构脉冲电源以及控制系统外，另壹个重要的方向是研究线切割加工工艺。

（3）自动化程度越来越高最近几年问世的电火花线切割机床几乎全是控制系统，除有程序自动编制装置（包括编程、打印程序清单等）仍有自动加工穿丝孔装置、自动接线装置以及自动上料机构等。

（4）电火花线切割机床的三化①标准化各个制造厂都有企业标准、行业标准，有的国家仍制定同类产品的国家标准；②通用化零部件的通用化对发展系列产品十分重要，因此壹台基型产品研制成功之后就很自然的向俩头系列产品延伸；③系列化为了满足不同用户的需要，必定要发展各种规格、不同功能系列产品2.未来的发展方向：为了提高生产力和改善加工质量，超高精度加工是关键技术。

目前对数控机床的进给速度要求已从6~8m/min提高到大于50~60m/min加速度要求达到（1~5）g，这个指标对具有中间传动和变换环节的传动进给驱动系统是无法实现的。

数控电火花线切割机床的操作一、准备工作1.确保机床处在停止状态，将切割盘固定在机床工作台上。

2.检查切割丝是否安装正确，是否紧固。

3.检查电极是否安装稳固，电极间隙是否合适。

4.打开电火花线切割机床的电源，并关闭急停按钮。

5.确保各个控制开关处于正常工作状态。

二、操作程序设置1.打开数控电火花线切割机床的数控系统，并登录。

2.选择切割程序，点击打开。

3.根据需要进行相应的设置，如切割速度、电压、电流、脉冲时长等。

4.根据工件尺寸和切割要求，在数控系统上输入相应的切割路径。

三、工件固定1.将待加工的工件放置在切割盘上，并用夹具将其固定住。

2.使用卡尺或其他测量工具，对工件进行尺寸测量，确保切割位置准确。

四、手动操作1.打开机床油泵开关，进行液压油回油操作。

2.打开切割电源开关，使电火花线切割机床进入工作状态。

3.手动将切割头移至工件上方，并通过控制开关调整位置。

4.调整切割丝与工件的间隙，使其达到最佳的切割效果。

5.手动操作控制切割头下降，将切割丝与工件接触。

6.按下启动按钮，开始切割。

五、自动操作1.将切割模式切换为自动模式。

2.通过数控系统设置好相应参数，如速度、脉冲等。

3.启动自动程序，机床将按照预设的路径进行切割。

六、监控和调整1.在切割过程中，监控切割状态和切割效果。

2.如发现切割偏差或不良效果，可以通过数控系统进行调整。

3.如需要更换切割丝或电极，停止切割，进行更换操作。

4.检查切割丝的磨损情况，及时更换。

七、结束操作1.切割完成后，关闭切割电源开关，使机床停止工作。

2.关闭数控系统，退出登录。

3.清理工作台，将机床归位。

4.关闭电火花线切割机床的电源，并启动急停按钮。

以上是数控电火花线切割机床的操作步骤，根据具体的机型和切割要求，还可能会有一些差异。

在操作中，要注意安全措施，避免发生意外伤害。

另外，了解并熟练使用数控系统，对于提高切割质量和效率也非常重要。