王烜欽

摘要：本文開發(fā)一種新型的電火花小孔機，三軸數(shù)控，導(dǎo)軌均采用滾動直線導(dǎo)軌，加工孔深徑比200：1，加工孔徑最小為0.2mm。電火花小孔機工作臺X、Y拖板、機架等100多個零件進行三維設(shè)計，然后裝配成整機。其中包含了機械制造工藝中的結(jié)構(gòu)工藝性和裝配工藝性，以及計算機輔助設(shè)計等內(nèi)容，從而培養(yǎng)計算機輔助設(shè)計能力，創(chuàng)造性思維能力。并在開發(fā)過程中，對機械制造工藝有更深刻的理解和掌握。

關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng)；自動調(diào)節(jié)；升降結(jié)構(gòu)

1.引言

航空、電子、機械、儀器儀表、化纖、自動控制及醫(yī)療器械等科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，小孔機的應(yīng)用日趨廣泛。這些小孔機不僅孔徑小而且深徑比也較大。同時這些零件的材料有許多是高硬度高強度的耐熱鋼、不銹鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、金剛石等難加工材料。這些都對小孔的加工的技術(shù)提出了新的要求，迫切需要一種新型、高效的加工深孔的方法。以用于不同情況的小孔加工。探索一種新型的電火花小孔機。為了縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期，減少開發(fā)費用，首先用計算機進行三維幾何造型，這樣可避免直接制造樣機所帶來的問題。

2.整體機械設(shè)計

（1）滑動直線導(dǎo)軌：滑動導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡單，成本中等，精度高，但摩擦大，行程控制精度低。

（2）滾動直線導(dǎo)軌滾動直線導(dǎo)軌副是由導(dǎo)軌、滑塊、鋼球、返向器、保持架、密封端蓋及擋板等組成。當導(dǎo)軌與滑塊作相對運動時，鋼球就沿著導(dǎo)軌上的經(jīng)過淬硬和精密磨削加工而成的四條滾道滾動，在滑塊端部鋼球又通過返向裝置（返向器）進入返向孔后再進入滾道，鋼球就這樣周而復(fù)始地進行滾動運動。返向器兩端裝有防塵密封端蓋，可有效地防止灰塵、屑末進入滑塊內(nèi)部。其所具有的優(yōu)點有：A. 滾動直線導(dǎo)軌副是在滑塊與導(dǎo)軌之間放入適當?shù)匿撉?，使滑塊與導(dǎo)軌之間的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，大大降低二者之間的運動摩擦阻力，從而獲得：動、靜摩擦力之差很小，隨動性極好，即驅(qū)動信號與機械動作滯后的時間間隔極短，有益于提高數(shù)控系統(tǒng)的響應(yīng)速度和靈敏度。驅(qū)動功率大幅度下降，只相當于普通機械的十分之一。與V型十字交叉滾子導(dǎo)軌相比，摩擦阻力可下降約40倍。適應(yīng)高速直線運動，其瞬時速度比滑動導(dǎo)軌提高約10倍。能實現(xiàn)高定位精度和重復(fù)定位精度。B.能實現(xiàn)無間隙運動，提高機械系統(tǒng)的運動剛度。C.成對使用導(dǎo)軌副時，具有“誤差均化效應(yīng)”，從而降低基礎(chǔ)件（導(dǎo)軌安裝面）的加工精度要求，降低基礎(chǔ)件的機械制造成本與難度。D.導(dǎo)軌副滾道截面采用合理比值的圓弧溝槽，接觸應(yīng)力小，承接能力及剛度比平面與鋼球點接觸時大大提高，滾動摩擦力比雙圓弧滾道有明顯降低。E.導(dǎo)軌采用表面硬化處理，使導(dǎo)軌具有良好的可校性；心部保持良好的機械性能。F.簡化了機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計和制造。

整體機構(gòu)由光柵、感應(yīng)同步器等位置檢測裝置測得的實際位置反饋信號，隨時與給定值進行比較，將兩者的差值放大和變換，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)，以給定的速度向著消除偏差的方向運動，直到給定位置與反饋的實際位置的差值等于零為止。閉環(huán)進給系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上比開環(huán)進給系統(tǒng)復(fù)雜，成本也高，對環(huán)境室溫要求嚴。設(shè)計和調(diào)試都比開環(huán)系統(tǒng)難。但是可以獲得比開環(huán)進給系統(tǒng)更高的精度，更快的速度，驅(qū)動功率更大的特性指標。

絲杠的選用主要取決于加工件的精度要求和拖動扭矩要求。被加工件精度要求不高時可采用滑動絲杠，但應(yīng)檢查原絲杠磨損情況，如螺距誤差及螺距累計誤差以及相配螺母間隙。一般情況滑動絲杠應(yīng)不低于6級，螺母間隙過大則更換螺母。采用滑動絲杠相對滾珠絲杠價格較低，但難以滿足本設(shè)計，本設(shè)計的電火花小孔機是加工精度較高的零件。滾珠絲杠摩擦損失小，效率高，其傳動效率可在90%以上；精度高，壽命長；能夠有效的消除絲杠與螺母之間的配合間隙，使拖板往復(fù)運動靈活、精確；啟動力矩和運動時力矩相接近，可以降低電機啟動力矩。因此可滿足較高精度零件加工要求。矩形滑動導(dǎo)軌適合于剛性良好，負載較重的場合；滾動直線導(dǎo)軌適合高速、負載較輕的場合，本設(shè)計中電火花小孔機正是高速、負載較輕的機床。滾動直線導(dǎo)軌與矩形滑動導(dǎo)軌及其滑動件的較大面積比較，相對較小。最小的接觸面積，極大地降低了摩擦，從而使響應(yīng)更迅速，快移速度更高。在剛性和負載要求不高的情況下我們優(yōu)先選用摩損小且高速的滾動直線導(dǎo)軌。故選用小孔機—工作臺—單片機—滾動直線導(dǎo)軌—滾珠絲杠—步進電機方案。

3.三維建模

SolidWorks軟件是世界上第一個基于Windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)，由于技術(shù)創(chuàng)新符合CAD技術(shù)的發(fā)展潮流和趨勢，SolidWorks公司于兩年間成為CAD/CAM產(chǎn)業(yè)中獲利最高的公司。我們使用SolidWorks軟件建模裝配后如下：

4.結(jié)論

本設(shè)計的是一種主動減震機構(gòu)的設(shè)置能夠減小路面顛簸對病人的影響。通過前后自主調(diào)節(jié)機構(gòu)來改變病床的床頭與床尾的高低位置，來抵消救護車上下坡道時病床的傾斜對病人的影響。通過控制系統(tǒng)檢測救護車的加速和減速在啟動或緊急制動，來滿足醫(yī)生對病人體位傾斜的要求，通過調(diào)節(jié)病床床頭與床尾的高低位置來抵消加速和減速過程給病人帶來的加速度，讓病人可以舒適的到達醫(yī)院方便醫(yī)生對病人的治療。

參考文獻：

[1]張曙等.并聯(lián)運動機床[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003.

[2]邢啟恩等.Solid Works 2001中文版實用技術(shù)精粹[M].北京： 清華大學(xué)出版社，2002.1.

[3]王啟平等.機械制造工藝學(xué)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2002

[4]劉仁茂等.精密電火花加工機床四軸三聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)的研制，機械與電子，1999（5）

[5]羅學(xué)科等.數(shù)控電加工機床[M].北京： 化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[6]趙萬生等.實用電加工技術(shù)[M].北京： 機械工業(yè)出版社，2002.