用于WEDG的旋转进丝主轴机构设计及实验验证

摘要

仪器设备不断精密化，加大了特殊材料和形状微小三维结构工件的使用量，相关加工技术获得了蓬勃发展。其中微细电火花加工技术以非接触加工、无宏观切削作用力、使用范围广、加工成本低及容易实现等特点，逐渐引起人们的关注。线电极放电磨削（WEDG）技术的出现，有效解决了微细工具电极在线制作问题，促使了微细电火花加工技术的快速发展。
　　微细工具电极是微细电火花加工技术的关键部分，直径小于100μ m的微细工具电极多需在线制作，且加工过程中存在电极损耗。因此设计一种可夹持小直径待修电极，同时可实现电极损耗自动补偿功能的高精度微细电火花加工主轴机构，对于微细电火花加工技术的自动化程度及微结构产品的批量化加工有着重要的意义。
　　通过国内外相关技术的调研及现有设备使用情况，得出主轴机构具体结构、功能需求。并以微细电极丝的夹持、高精度旋转及损耗自动补偿为出发点，按功能分模块设计、分析微细电火花加工主轴。提出一种可实现直径150μ m电极丝稳定夹持、高精度旋转及损耗自动补偿的主轴机构设计方案。
　　该主轴机构采用微V型槽夹持与两瓣弹性夹头分别作为常闭夹子与常开夹子夹持方式，通过常闭夹子在线装配调试与高精度旋转轴承的选取实现电极丝高精度旋转，采用蠕动进给方式实现电极丝损耗的自动补偿。利用ansys有限元分析软件对主轴机构关键零部件的应力大小、分布及最大变形量进行了分析，辅助判断零件结构、尺寸使用的可行性。
　　安装调整主轴机构，通过实验验证微细电火花加工主轴机构功能可行性。选用直径0.15mm、长300mm的拉拔微细钨电极丝，在厚度0.1mm镍片上加工微孔，验证主轴机构微细电极丝夹持、高精度旋转及损耗自动补偿功能。

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第一章 绪论

1.1课题研究背景

1.2 课题的选取

1.3 国内外研究现状

1.4 本课题研究的主要内容

第二章 旋转进丝主轴机构方案设计

2.1引言

2.2功能需求分析

2.3原理设计与方案分析

2.4机构方案设计考虑因素总结分析

2.5总体方案确定

2.6本章小结

第三章 旋转进丝主轴机构结构设计与分析

3.1引言

3.2主轴机构总体结构

3.3常闭夹子模块结构分析

3.4常开夹子模块结构分析

3.5伺服、损耗补偿模块结构分析

3.6旋转精度与绝缘的实现

3.7本章小结

第四章 旋转进丝主轴机构性能测试

4.1引言

4.2常闭夹子模块装配调试

4.3主轴机构各模块组合装配

4.4主轴机构功能验证性实验

4.5本章小结

第五章 结论

5.1研究总结

5.2研究工作的展望

参考文献

致谢

附录 攻读硕士学位期间所获学术成果