工作台设计方案及分析
2.1.数控电火花线切割机床的机构组成及其作用
图2.1是电火花线切割机床结构图。   
                    图2.1 电火花线切割机床机构图
可知电火花线切割机床主要由坐标工作台、高速走丝机构、床身、工作液系统、脉冲电源和控制器等部分组成。其中X, Y坐标工作台是用来装夹被加工工件，X轴、Y轴由控制器发出进给信号，分别控制两步进电动机，运行预定的轨迹。
2.1.1 高速走丝机构
高速走丝机构主要由储丝筒组合件上、下拖板、齿轮副、丝杠副、换向装置和绝缘件等部分组成。高速走丝机构主要用来带动电极丝按一定的线速度移动，并将电极丝整齐地排绕在储丝筒上。
2.1.2 电极丝的运动系统
丝架导轮机构与走丝机构组成了电极丝的运动系统。丝架的主要功用是在电极丝按给定的线速度运动时，对电极丝起支撑作用，使电极丝工作部分与工做台平面保持一定的几何角度。导轮位于丝架悬臂的端部，丝架通过导轮对电极丝起支撑作用。丝架按功能可分为固定式、升降式和偏移式三种类型；按结构可分为悬臂式和龙门式。
2.1.3 工作液循环与过滤系统
工作液系统用以在电火花线切割加工过程中，供给有一定绝缘性质的工作介质一一工作液，以冷却电极丝和工件，排除电蚀产物等，这样才能保证火花放电持续进行。一般线切割机床的工作液系统包括:工作液箱、工作液泵、流量控制阀、进液管、回液管及过滤网等。其中工作液地清洁程度对加工地稳定性起着重要的作用。
2.1.4 电火花线切割脉冲电源
电火花线切割脉冲电源通常又叫高频电源，是数控电火花线切割机床的主要组成部分，是影响线切割加工工艺指标的主要因素之一。线切割脉冲电源的基本组成线切割脉冲电源是由脉冲发生器、推动级、功放及直流电源四部分组成。
2.2 坐标工作台的组成
  坐标工作台主要由拖板、导轨、丝杠运动副、齿轮副或蜗轮传动副四部分组成。
1.拖板
  拖板主要由下拖板、中拖板、上拖板和工作台四部分组成。通常下拖板与床身固定连接；中拖板置于下拖板之上，运动方向为坐标Y方向；上拖板置于中拖板之上，运动方向为坐标X方向；工作台通过绝缘体与上拖板相连接。其中，上、中拖板一端呈悬臂形式，以放置拖动电机。
2.导轨
  坐标工作台的纵、横拖板是沿着导轨往复移动的。因此，对导轨的精度、刚度和耐磨性有较高的要求。此外，导轨应使拖板运动灵活、平稳。线切割机床常选用滚动导轨。因为滚动导轨可以减少导轨间的摩擦阻力，便于工作台实现精确和微量移动，而且润滑方法也简单。缺点是接触面之间不易保持油膜，抗振能力较差。滚动导轨有滚珠导轨、滚柱导轨和滚针导轨等几种形式。
3.丝杠传动副
  丝杠传动副的作用是将传动电机的旋转运动变为拖板的直线位移运动。要使丝杠副传动精确，丝杠与螺母应当精确，应保证在6级精度或高于6级精度。
4.齿轮副
  步进电机与丝杠间传动通常是采用齿轮副来实现。由于齿侧间隙、轴和轴承之间的间隙及传动链中的弹性变形的影响，当步进电机主轴上的主动齿轮改变传动方向时，会出现传动空程。为了减少和消除齿轮传动空程，应当采用以下措施：
（1）采用尽量少的齿轮减速级数，力求从结构上减少齿轮传动精度的误差。
（2）采用齿轮副中心距可调整结构，通过改变步进电机的固定位置实现。
（3）将被动齿轮或介轮沿轴向剖分为双轮的形式。装配时应保证两齿轮廓分别与主动齿轮廓的两侧面接触，当步进电机变换旋转方向时，丝杠上都能迅速得到相应反映。
2.3.主要参数：
查阅国家标准《电火花线切割机床参数》（GB 7925-87），暂定设计型号为：DK7763，该型号的电火花线切割机床的主要参数为：
工作台：横向行程630mm；纵向行程800mm；切削工件最大厚度500mm；切割工件总重量960kg；步进电机步距角1.5度；粗糙度<2.5 Ra/μm。
2.4.方案确定：
2.4.1床身的结构
  采用滑枕式
  这种结构形式类似金属切割机床中的牛头刨床。它的结构简单、制造比较容易，适用于中、大型电火花成型加工机床。
其他可选用的结构有：
（1）悬臂式 这种结构的特点是，装夹和找正电极与工件相互位置方便。但它的悬臂和立柱上的导轨磨损不均匀，刚度和精度都较低。这种解雇形式，一般应用与精度要求布告的中型电火花成型加工机床。
（2）框形立柱式 这种结构的主轴头安装在立柱导轨上，可做上下座标移动。工作台亦可做纵、横向的座标移动。它的优点是刚性好、导轨受压均匀，比较易于制造和装配，维修也比较容易。目前在中小型电火花成型加工机床中广泛应用。
（3）台式 这种结构的床身和立柱连为一体，刚度和精度都可满足要求 ，而且结构紧凑、占地面积小，适用于小型电火花成型加工机床。
（4）龙门式 这种结构立柱做成龙门式，类似金属切割机床中的龙门刨床。工作台一般都固定在床身上，而主轴头可做纵、横向座标移动。根据需要，也可在横梁上安装多个主轴头同时加工。它的优点是结构刚性好，适于大型电火花成型加工机床。它的缺点是制造困难，对电极和工件的找正不方便。
（5）便携式 这种结构非常简单，主要是为了蚀除折断在工件中的丝锥和工具。此外，还可以用来加工切削刀具上的键槽和扩孔。
2.4.2 X-Y工作台
  1 电机的选取；步进电机
  2 电机放置形式：采用悬臂形式，这种结构所占面积小；电机的维修容易。
  3丝杠：目前数控电火花线切割机床中广泛采用滚珠丝杠副。其滚动摩擦系数小，传动效率高。可根据需要施加不同的预紧力，来消除螺母和丝杠之间的间隙。由于螺母，丝杠，刚球经过淬火处理，所以其磨损小，寿命高，能是高定位精度和重复定位精度的传动。
  4导轨：采用直线滚动导轨因为他能承受垂直方向上下和水平方向的左右四个方向的额定相等的载荷。与之配对的轴承采用滚动轴承，
  5轴承：滚动轴承中，在轴向承载能力和刚度方面，以专门承受轴向力的推力球轴承为最高。所以选推力球轴承。
  6齿轮：采用渐开线圆柱齿轮。

2.5 坐标工作台的传动精度对工艺指标的影响
  电火花线线切割加工的尺寸精度，在很大程度上取决于坐标工作台的传动精度。因此在设计和制造线切割机床的过程中，必须充分考虑到机床在长期使用中，能够维持必要的刚度和精度，以满足生产上对加工质量的要求。
  坐标工作台的传动精度主要决定于：
（1）传动机构部件的精度 如丝杠、螺母、齿轮、蜗轮、蜗杆、导轨等部件的制造精度。
（2）配合间隙 主要包括丝杠副、齿轮副、蜗轮辐及键等机构配合间隙。
（3）装备精度 主要是丝杠与螺母的三线对中，齿轮之间的均匀齿合，蜗轮蜗杆的吻合相切，纵、横向两拖板的丝杠与导轨的平行度，以及两个拖板导轨之间的垂直度。
（4）机床工作环境的影响 如温度、湿度、防尘、振动等等影响。
  用于精密加工的线切割机床，一般采用6级精密丝杠。如与螺母配合后，轴向有间隙，反向有空程，将会带来传动误差。配合间隙过小，丝杠传动吃力，传动电机负荷过重，有可能引起失步，造成误差；配合间隙过大，丝杠虽然转动灵活，但反向空程大，亦造成误差。
  丝杠与螺母的装配精度，对坐标工作台的移动精度影响很大，丝杠与螺母三线不直时，工作台的移动距离会出现误差，特别是丝杠旋转几分之一圈时，误差较大，可达0.02毫米左右。丝杠与导轨不平行，不但会使移动量减少 ，而且带来三线不直的问题。即使工作台在某一点时丝杠与螺母对中，移动到另一点就不对中了。三线不直时，切割出来的圆弧会产生表面波纹。这些都直接影响加工精度。
  传动齿轮副与键等传动链的间隙同样会造成移动量不稳定，也影响加工精度。纵、横向拖板导轨的垂直度也影响加工精度，特别是影响椭圆度。