摘要: 电火花线切割加工（wire-EDM）是一种基于电火花加工技术的适应性流程加工技术，它可以被用在具有二维到三维复杂形状的而且是导电的原材料的加工上。电火花线切割加工最常见的应用是在压模、挤压模、粉末冶金的铸模和标准摸板的装配工中。这样就可以加工出以往依靠花费很高磨床或昂贵的传统意义上的电火花的电极来进行加工的工件。由于电火花线切割加工技术是机电一体化技术，是机械、电工、电子、数控、自动控制、计算机应用等多门学科、专业知识的综合运用。
我的设计课题是DK7732数控高速走丝电火花线切割机及控制系统设计。DK为数控电加工机床，77为电火花线切割机床，32为机床工作台宽度。http://www.16sheji8.cn/
此次设计包括机床的总体布局设计，横向进给、纵向进给设计，其中还包括齿轮的强度计算，滚珠丝杆较核，轴承寿命的验算。控制系统部分包括步进电机控制电路和脉冲电源电路，这是数控电火花加工机床的重点设计部分，也是难点。步进电机电路设计包括硬件电路设计和软件系统设计。详细说明了芯片的扩展、键盘显示器接口的设计等等。脉冲电源电路采用高低压复式脉冲电源，它是由晶体管及分立元件组成的电路，输出高低压复式脉冲，可以同时供给两个放电间隙加工，提高生产效率。
关键字：数控高速电火花线切割加工、主轴运动、步进电机、脉冲电源。
Abstract: Wire electrical-discharge machining(wire-EDM) is an adaptation of the basic EDM process, which can be use for cutting complex two-and-three-dimensional shapes through electrically conducting materials. Wire-EDM is most commonly used for the fabrication of press stamping dies, extrusion dies, powder composition dies, profile gages, and templates. Complicated cutouts can be made in difficult-to-machine metals without the need for high-cost grinding or expensive shaped EDM electrodes, Because the technology of wire electrical-discharge machining is the technology of mechatronics, and it is the integrate application of many subjects and professional knowledge, for example mechanism, electrician, electron, numerical control, auto control and computer application.
My design subject is DK7732 numerical control electrical-discharge perforation molding machining tool. DK means numerical control machining tool. 77 means wire electrical-discharge perforation molding machining tool. 32 means the width of tool’s worktable.
The design contains collectivity distribution design, landscape orientation feed design, portrait feed design, circumgyrate worktable design. It still includes intension calculation of gear wheel, the checking of ball bearing pole and the calculation of axis gearing life-span. The controlling system part contains the circuit of step-by-step electromotor control and the circuit of pulse electrical source. This part is the most important part of numerical control electrical-discharge machining tool, and it is very hard for me. The design of step-by-step electromotor control includes hardware circuit design and software system design. It explains the enlarging of CMOS chip and the design of keyboard display interface. The circuit is composed by transistor and unattached elements, it exports high and low voltage pulse, which can apply with two electrical-discharge interval and improve productivity.http://www.16sheji8.cn/
Key words: Numerical control wire electrical-discharge machining, principle axis motion, step-by-step electromotor, pulse electrical source
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http://www.16sheji8.cn/
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。毕业设计是一名在校大学生最后的一次也是最重要的一次设计，说其重要主要是因为它将检验你在大学生活中所学知识的扎实程度，期间你必须复习所学过的一些课程，学习一些要用到的新的知识，它还将练习你的动手能力，思考能力，创新能力，是你在大学学习生活的一次升华，是一个提升阶段，更是走向工作岗位的一次练兵，因此我们都对此极为重视，更是投入了极大的热情与努力来更好的完成它。
本次设计在颜竞成教授的悉心指导下分四个阶段按部就班的有条不紊的进行。第一阶段是搜集整理阶段。在本阶段主要是搜集足够的资料信息并对设计题目进行分析和实地调查，做到心中清楚。本设计其实从2004年元旦就开始了，截止到2004年3月份第一张外观图绘制成功为止。第二阶段是机械部分设计阶段，本阶段主要应用大学里面所学到的饿专业知识来进行运丝机构设计和坐标工作台的横向和纵向进给机构设计。另外还要进行储丝筒的三维零件设计。本阶段主要是从三月份到五月份。五月份到六月份则是第三阶段：控制系统设计阶段。主要进行电器电路设计，包括步进电机驱动设计和脉冲功率放大电路设计。本阶段也是一个学习的阶段，对自己不太熟悉的领域的一次学习。六月份开始就是最后一个阶段：整理复习阶段，主要从事前几个阶段的整理温习，写说明书。以及毕业答辩前的各项具体细节的准备。
所以说每个阶段都是十分紧张而有难度的，有些问题是由于设计的难度，有些还是因为自己知识上的欠缺和基础不扎实造成的。可以说这次毕业设计是个查缺补漏的机会。尤其是在同学的协助下，特别是在颜教授的指导下，遇到困难不逃避，主动请教，主动学习，独立思考提出新方案，困难一个个的解决，才有了本次设计的成功。这次毕业设计锻炼了我团体协作精神和独立作业的能力。专业设计基础，对自己将来都是一次具有深远影响的事情。http://www.16sheji8.cn/
一、 总体方案设计
(一)总体方案的拟定
1．电火花线切割机床具有定位、纵向和横向的直线插补功能；还能要求暂停，进行循环加工等。因此，数控系统选取连续控制系统。
2．电火花线切割机床属于经济型数控机床，在保证一定的加工精度的前提下，应简化结构，降低成本。因此，进给伺服系统应采用步进电机开环控制系统。
3．根据电火花线切割机床最大的加工尺寸，加工精度，控制速度和经济性要求，一般采用8位微机。在8位微机中，MCS-51系列单片机具有集成度高，可靠性好，功能强，速度快，抗干扰能力强，具有很高的性能价格比。因此，可以选择MCS-51系列单片机扩展系统。
4．根据系统的功能要求，微机控制系统中除了CPU外，还包括扩展程序存储器，扩展数据存储器，I/O接口电路；包括能输入加工程序和控制命令的键盘，能显示加工数据和机床状态信息的显示器；包括光隔离电路和步进电机驱动电路。此外，系统中还应该包括脉冲发生电路和其它辅助电路。
5．纵向和横向进给是两套独立的传动链，它们由步进电机、齿轮副、丝杆螺母副组成，起传动比应满足机床所要求的。
6．为了保证进给伺服系统的传动精度和平稳性，选用摩擦小、传动效率高的滚珠丝杆螺母副，并应有预紧机构，以提高传动刚度和消除间隙。齿轮副也应有消除齿侧间隙的饿机构。
7．采用滚动道轨可以减少道轨见的摩擦阻力，便于工作台实现精确和微量移动，且润滑方法简单。
在上述的基础上，有条件的还可以进一步实现钼丝的角度调节，使加工过程更加细致。
（二）主要技术参数的确定
技术参数主要包括运动参数，尺寸参数和动力参数。DK7732电火花线切割机床的主要技术参数如下：
工作台行程/mm 500*320
最小切削厚度/mm 30（可调）
加工表面粗糙度Ra/μm 2.5
切割速度/mm /min 100
加工精度/mm 0.015
切割工件最大厚度/mm 300http://www.16sheji8.cn/
