立式數(shù)控雕刻機設(shè)計【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 摘 要 機電一體化廣泛地綜合了機械、微電子、自動控制、信息、傳感測試、電力電子、接口、信號變換和軟件編程等技術(shù) ,并將這些技術(shù)有機的結(jié)合成一體 ,它是當(dāng)今世界機械工業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展的主要趨勢。立式數(shù)控雕刻機是一種典型的機電一體化產(chǎn)品 ,在廣告制作行業(yè)具有較大的市場前景。 本文簡要的介紹了雕刻機的起源和發(fā)展現(xiàn)狀，分析了國內(nèi)外雕刻機的特點說明雕刻機的功能和使用范圍；詳細(xì)的分析了雕刻機的總體布局和結(jié)構(gòu)方案，以及主運動和進給運動系統(tǒng)的選擇，以及“三維雕刻”插補法的選擇，分析和實現(xiàn)過程，實現(xiàn)雕刻系統(tǒng)的初步優(yōu)化。 本課題是在 參考現(xiàn)有雕刻機的基礎(chǔ)上，設(shè)計一種機構(gòu)尺寸比較大的數(shù)控雕刻機，適應(yīng)比較大的工藝品的雕刻加工。 關(guān)鍵詞 :雕刻機 數(shù)控系統(tǒng) 機電一體化 三維 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 of an it is s NC is a of in of at to of of of of of as as of is on of a of NC to to 3D, 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 目錄 摘 要 . 1 . 2 目錄 . 3 第一章 緒 論 . 5 控雕刻機 . 5 制雕 刻機的目的和意義 . 5 控雕刻機的特點 . 6 控雕刻機的應(yīng)用領(lǐng)域 . 6 國數(shù)控雕刻機的發(fā)展現(xiàn)狀 . 6 第二章 雕刻機的總體方案設(shè)計 . 8 刻機的工作原理 . 8 體結(jié)構(gòu) . 8 刻機總體布局的基本要求 . 8 響雕刻機布局的基本因素 . 9 標(biāo)系的確定 . 10 維雕刻機的機械結(jié)構(gòu) . 10 給系統(tǒng) . 10 軸組件 . 13 第三章 雕刻機主軸系統(tǒng)的設(shè)計和 計算 . 13 計參數(shù)的確定 . 13 削力、切削扭矩和切削功率計算 . 14 削力、扭矩和功率的計算 . 14 削力、扭矩和功率的計算 . 15 運動系統(tǒng)的設(shè)計計算 . 16 運動系統(tǒng)傳動鏈的組成 . 17 軸電動機的設(shè)計計算 . 17 第四章 進給運動系統(tǒng)的設(shè)計計算 . 19 給系統(tǒng)傳動鏈的組成 . 19 珠絲杠副的設(shè)計計算 . 19 定滾珠絲杠導(dǎo)程. 19 期額定動載荷. 19 定允許的最小螺紋底徑 . 19 定滾珠絲杠副的規(guī)格代號 . 20 定滾珠絲杠副的預(yù)緊力. 20 定滾珠絲杠副支承用軸承型號、規(guī)格 . 20 程補償值 C . 21 珠絲杠工作圖設(shè)計 . 21 動系統(tǒng)剛度和絲杠抗壓剛度 . 22 度驗算及精度選擇 . 23 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 算臨界 壓縮載荷 . 24 算臨界轉(zhuǎn)速. 24 算. 24 本軸向額定載荷驗算 . 24 第五章 工作臺電機的選擇 . 26 大的切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩計算 . 26 載慣量計算 . 26 載加速轉(zhuǎn)矩計算 . 27 大加速轉(zhuǎn)矩. 27 續(xù)工作最大轉(zhuǎn)矩 . 27 大啟動轉(zhuǎn)矩 . 27 第六章 雕刻機零部件的設(shè)計與選擇 . 28 作臺的設(shè)計 . 28 座的設(shè)計 . 28 線導(dǎo)軌的設(shè)計計算 . 29 總 結(jié) . 29 參考文獻 . 31 致 謝 . 32 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 第一章 緒 論 控雕刻機 傳統(tǒng)雕刻加工業(yè)是一門技術(shù)性要求很高的手工技藝，雕刻品的質(zhì)量完全取于雕刻師的技藝水平，所以生產(chǎn)的效率低、成本高，制品的隨意性強、一致性差，嚴(yán)重制約了雕刻行業(yè)的發(fā)展。這使得雕刻機的產(chǎn)生成為必然。雕刻機的功能決定了其使用范圍。從工藝上，雕刻可分為全自由度空間雕刻、三維立體雕刻和二維平面雕刻。其中，全自由度空間雕刻主要用于一些形狀復(fù)雜的工藝品或大型藝術(shù)作品的雕刻工作，如玉雕、木雕工藝品以及冰雕與沙雕等作品。 此類制品往往注重藝術(shù)創(chuàng)作性，制品的構(gòu)成形狀復(fù)雜、隨意性強、工 藝性差。因此這類工藝迄今為止雕刻機尚無能為力，只能采用手工雕刻，制品的質(zhì)量和藝術(shù)性完全依賴于雕刻師的技藝水平。相比之下，在三維立體雕刻和二維平面雕刻機則大有可為。三維立體雕刻類似于三維銑削加工，可以完成精密模具、藝術(shù)浮雕曲面等雕刻加工 ;而二維平面雕刻工藝主要用于標(biāo)牌文字及平面幾何圖形的雕刻加工。目前，三維立體和二維平面雕刻大部分已采用雕刻機完成，克服了傳統(tǒng)手工雕刻存在的缺陷。 根據(jù)控制原理的不同，雕刻機可分為仿形雕刻機和數(shù)控雕刻機 (采用 統(tǒng) )兩大類型。仿形雕刻機的工作原理類似于仿形銑削，在加工前必 須制作仿形模型，這一過程通常需手工完成，周期長、效率低。 數(shù)控雕刻機是數(shù)控技術(shù)和雕刻工藝相結(jié)合的產(chǎn)物，是一種專用的數(shù)控雕刻機。與通用數(shù)控雕刻機類似，數(shù)控雕刻機通過數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)程序代碼控制雕刻機動作，實現(xiàn)雕刻加工的自動化。較傳統(tǒng)的手工雕刻、仿形雕刻，數(shù)控雕刻具有生產(chǎn)效率高、加工精度高、成品率高、對零件的適應(yīng)性強等顯著優(yōu)勢 ;同時，借助于專用的雕刻 件系統(tǒng)，加工控制程序的生成快捷、修改方便。因此，數(shù)控雕刻機現(xiàn)已成為實現(xiàn)雕刻加工自動化、高效率、高精度的有效手段，也是當(dāng)今雕刻機的發(fā)展主流，廣泛應(yīng)用于機 械工業(yè)、廣告?zhèn)髅健⑷粘ＯM以及建筑裝演等眾多領(lǐng)域。 對象和應(yīng)用領(lǐng)域的不同，數(shù)控雕刻機可分為模具雕刻機、木工雕刻機、廣告雕刻機、激光雕刻機等多種類型。它們的加工性能要求出入很大，對雕刻機和數(shù)控系統(tǒng)的要求也各不相同。如模具雕刻機的加工材料為金屬，所以對雕刻機本體的剛性要求較高，而且其加工對象是模具，所以對加工系統(tǒng)的精度要求高 ;而廣告機加工的是一般是塑膠板或有機玻璃等非金屬材料，所以對機床剛性和加工系統(tǒng)的精度都沒有很高要求。但各類雕刻機都有一個共同的特點，也是數(shù)控雕刻機與普通數(shù)控機床的一個顯著區(qū)別，就是由于雕刻刀 的特殊性，每次切削的有效成形面積小，所以零件雕刻的刀具運動軌跡很長，加工時間往往也較長。因此，提高雕刻機的刀具運動速度對縮短零件雕刻時間、提高加工效率具有特別重要的意義。 按照伺服驅(qū)動控制的類型不同，數(shù)控雕刻機又可以分為步進驅(qū)動雕刻機和伺服驅(qū)動雕刻機。步進驅(qū)動屬于開環(huán)控制，控制精度較低，但價格便宜，適用于對加工要求不高的中低檔雕刻機，如木工、廣告業(yè)的雕刻加工。伺服驅(qū)動控制精度高，但價格較貴，主要用于模具加工等高精度雕刻機。 此外，還可根據(jù)運動坐標(biāo)控制的聯(lián)動軸數(shù)，將數(shù)控雕刻機分為三坐標(biāo)數(shù)控雕刻機、五坐標(biāo)數(shù)控雕 刻機等。三坐標(biāo)數(shù)控雕刻機可以控制三個坐標(biāo)軸聯(lián)動，完成浮雕等常規(guī)雕刻加工 ;五坐標(biāo)數(shù)控雕刻機可以聯(lián)動控制 X， Y， 2 三個移動軸和兩個旋轉(zhuǎn)軸，用來完成復(fù)雜形狀零件的雕刻加工。 制雕刻機的目的和意義 建國五十年來，我國的機械工業(yè)雖然已經(jīng)有了較大的發(fā)展，具備了一定的基礎(chǔ)和規(guī)模，買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 初步滿足國民經(jīng)濟和人民生活的需要。但隨著世界科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，我國機械工業(yè)的技術(shù)水平和生產(chǎn)能力與工業(yè)發(fā)達國家相比還存在相當(dāng)大的差距。因此，在我國以新技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和開發(fā)高技術(shù)含量的新產(chǎn)品，已成為當(dāng)前機械工業(yè)以至各傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)密切關(guān)注和改革 的焦點。 機電一體化技術(shù)是機械技術(shù)和電子技術(shù)的有機結(jié)合，它包括機械、電子、計算機和自動控制技術(shù)。它從系統(tǒng)工程的觀點出發(fā)，使產(chǎn)品或系統(tǒng)實現(xiàn)整體優(yōu)化。近年來，世界上各發(fā)達國家競相發(fā)展機電一體化技術(shù)，以提高制造技術(shù)水平，實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)向柔性化、智能化發(fā)展。機電一體化技術(shù)給傳統(tǒng)的機械工業(yè)帶來了革命性的變革和驚人的效益，使產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式和管理體制發(fā)生深刻的變化。機電一體化是當(dāng)今世界機械工業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展的主要趨勢，也是我國機械工業(yè)發(fā)展的必由之路。 控雕刻機的特點 數(shù)控雕刻機的主要特點如下 : 1、自動化程度高 。具體的雕刻過程都是數(shù)控雕刻機自動完成的。 2、產(chǎn)品的尺寸精度高，一致性好。數(shù)控雕刻過程是由計算機控制完成，可以達到很高的精度和表面質(zhì)量 :批量加工時，產(chǎn)品的一致性好，這對于小模具行業(yè)十分重要。 3、拓展了雕刻領(lǐng)域。只需改變控制程序，數(shù)控雕刻機便可以雕刻浮雕、各種復(fù)雜的曲面，支持各種刀具，改善了雕刻表面質(zhì)量，提高了雕刻效率。 4、數(shù)控雕刻機都有鉆銑功能，可用于鉆孔、切邊、加工小模具，性價比高。 控雕刻機的應(yīng)用領(lǐng)域 數(shù)控雕刻機的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，舉例如下 : 1、廣告及禮品制作業(yè)，用于雕刻各類雙色板標(biāo)牌、有機 玻璃、三維廣告牌、雙色人物雕像、浮雕獎?wù)?、有機板浮雕、立體門頭字等。 2、模型制作業(yè)，制作沙盤模型、房屋模型等。 3、模具制作業(yè)，雕刻紐扣浮雕模、印刷燙金模，注塑模、沖壓模、鞋模等。 4、木器業(yè)，用于浮雕圖案設(shè)計及制作。 5、印刷電路板 (產(chǎn)品開發(fā)中的電路制作，鉆孔、銑槽等。 6、印章業(yè)，各類字體各類材料的印章雕刻。 7、電火花加工機床電極雕刻加工。 8、機械加工業(yè)，刻度盤字輪及標(biāo)尺刻度。 9、汽車工業(yè)、輪胎模具，車燈模具及裝飾品模具加工。 而且，隨著各種新型裝飾材料的不斷出現(xiàn)，能用于雕刻的材料越來 越多，使得計算機數(shù)控雕刻機有了更大的用武之地。因此，計算機數(shù)控雕刻機的應(yīng)用范圍還將不斷擴大。 國數(shù)控雕刻機的發(fā)展現(xiàn)狀 隨著近年來我國制造業(yè)的迅速發(fā)展，數(shù)控雕刻機產(chǎn)業(yè)也獲得了良好的發(fā)機遇有效地促進了我國數(shù)控雕刻機的生產(chǎn)和推廣應(yīng)用。我國的數(shù)控雕刻機起步經(jīng)濟型數(shù)控機床，隨著數(shù)控技術(shù)的進步，經(jīng)過十多年的發(fā)展，己形成了多個國品牌的雕刻機，如上海洛克公司生產(chǎn)的啄木鳥數(shù)控雕刻機、北京糟雕公司生產(chǎn)精雕數(shù)控雕刻機和南京科能公司生產(chǎn)的威克數(shù)控雕刻機等。上述各類型雕刻機機床本體結(jié)構(gòu)較為簡單，控制器大多借鑒國外新技術(shù)，采用 基于高檔的微控制或 數(shù)控系統(tǒng)，伺服部分以步進電機細(xì)分驅(qū)動為主，可獲得中等控制精度，但價格比較便宜，因此整機的性價比較高，適用于精度要求不太高的普及應(yīng)用場合對高精度的雕刻加工，目前我國尚以進口數(shù)控雕刻機為主，如意大利的左日本的全量等品牌的數(shù)控雕刻機。這類數(shù)控雕刻機機床本體設(shè)計剛高度好、精度高，采用伺服電機驅(qū)動，加工精度高，控制系統(tǒng)功能全、可靠性，但價格昂貴往往倍于國產(chǎn)產(chǎn)品，因此主要應(yīng)用于模具等高精度加工買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 場合。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 第二章 雕刻機的總體方案設(shè)計 刻機的工作原理 計算機數(shù)控雕刻機實際是一個三維數(shù)控系 統(tǒng)，其工作原理如圖所示 通用微型計算機內(nèi)安裝專用的設(shè)計排版軟件進行圖形、文字的設(shè)計、排版，自動生成加工路徑信息，通過 口或其他數(shù)據(jù)傳輸接口將刀具路徑數(shù)據(jù)傳輸給單片機，數(shù)控系統(tǒng)接收刀具路徑數(shù)據(jù)，完成顯示、和用戶交互等一系列功能后，用特定的算法將輸入的路徑信息轉(zhuǎn)化為數(shù)控信息，控制器把這些信息轉(zhuǎn)化為驅(qū)動步進電機或伺服電機的信號 (脈沖串 )，控制雕刻機 X， Y， 2 三軸的走刀。同時，進行銑削，即可雕刻出在計算機上設(shè)計的各種平面或立體的圖形文字，實現(xiàn)雕刻自動化加工。 體結(jié) 構(gòu) 機械結(jié)構(gòu)作為雕刻機的硬件部分，對雕刻機的加工過程、刻字效果等有著重要的影響。下面對數(shù)控雕刻機的機械結(jié)構(gòu)作詳細(xì)介紹。 刻機總體布局的基本要求 雕刻機總體布局的基本要求有以下幾點 : 1、首先必須滿足如加工范圍、工作精度、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性等等各種要求 ; 2、確保實現(xiàn)既定工藝方法所要求的工件和刀具的相對位置與相對運動。在經(jīng)濟、合理的條件下，盡量采用較短的傳動鏈，以簡化機構(gòu)，提高傳動精度和傳動效率 ; 3、確保雕刻機具有與所要求的加工精度相適應(yīng)的剛度、抗振性、熱變形及噪音水平； 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 4、應(yīng)便于觀察加工過程，便 于操作、調(diào)整和維修，便于輸送、裝卸工件和清理，注意防護，確保安全； 5、結(jié)構(gòu)簡單，合理可靠，便于加工和裝配。 響雕刻機布局的基本因素 在滿足總體布局的基本要求的基礎(chǔ)上，還應(yīng)當(dāng)考慮影響雕刻機布局的基本因素 : 1、表面形成運動的影響 不同形狀的加工表面往往采用不同的刀具來加工，從而表面形成運動的形式和數(shù)目就不同，并導(dǎo)致布局的差異。相同形狀的加工表面，由于工件的技術(shù)要求和生產(chǎn)率要求等不同，也可以采用不同的刀具、不同的表面形成運動來加工，從而形成不同的布局。由此可知，工件表面形成運動直接決定了雕刻機 布局的形式，是影響雕刻機布局的決定性因素。因而，在布局雕刻機時，必須根據(jù)加工要求，全面、綜合地考慮工件的表面形成方法及運動，以期作出具有較好技術(shù)經(jīng)濟效果的布局設(shè)計。 2、雕刻機運動分配的影響 工件表面形成方法及運動相同，而雕刻機的運動分配不同，雕刻機的布局也會不同。對于同一種運動分配的布局，由于導(dǎo)軌的布置和其它結(jié)構(gòu)形式的不同，也將使雕刻機的布局出現(xiàn)變化。在分配雕刻機運動時，一般應(yīng)注意以下幾點 : 1) 移動部件的重量應(yīng)盡量輕。在其它條件相同的情況下，移動部件的重量越小，所需電機功率和傳動件的尺寸也越小 2) 應(yīng)有利于提高加工精度 3）應(yīng)有利于提高雕刻機剛度，縮小占地面積 4）工件的尺寸重量和形狀的影響 工件的表面形成運動及雕刻機部件的運動分配基本相同，而工件尺寸、重量和形狀不同，雕刻機的布局也會有很大差異。另外，還應(yīng)考慮雕刻機性能要求的影響，如振動、噪聲、熱變形、剛度和抗振性，操縱方便形的影響，模塊化設(shè)計法的影響等。 通過查閱相關(guān)的文獻資料，雕刻機基本布局形式通常有下圖所示的兩種方案： 圖 刻機的布局簡圖 圖 刻機的布局形式 這兩種布局都采用龍門式框 架結(jié)構(gòu)，雕刻機的剛度均較高。 布局 (1)方案中，工作臺固定，雕刻頭作橫向和上下移動，立柱作縱向移動。該方案便于變形為不同縱向長度的雕刻機。由于工作臺不動，承載能力好，適合加工較重的工件。在使用外伸支架支撐縱向長工件進行批量加工時，支點高度相同，故支架支撐調(diào)整方便。但雕刻頭運動精度較難保證且立柱移動較笨重。 布局 (2)方案中，立柱固定，雕刻頭作橫向和上下移動，工作臺作縱向移動。由于工作臺移動，承載能力較布局 (1)方案差。若設(shè)計所承載的工件較輕，這種布局方式所需電動機功率和傳動件的尺寸較小，移動較輕便。在使用外 伸支架支撐縱向長工件進行批量加工時，買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 支點高度相同，故支架支撐調(diào)整方便，但支架結(jié)構(gòu)較布局 (1)方案略顯復(fù)雜。該方案的最大優(yōu)勢在于雕刻頭運動精度較易保證。 經(jīng)以上比較，充分考慮到布局的基本要求、影響布局的基本因素及三坐標(biāo)數(shù)控雕刻機的設(shè)計參數(shù)，可采用布局 (2)的方案。 標(biāo)系的確定 雕刻機的坐標(biāo)系采用右手法則，直角卡笛兒坐標(biāo)系統(tǒng)?；咀鴺?biāo)軸為 X 、 Y 、 Z 直角坐標(biāo)，對相應(yīng)每一個旋轉(zhuǎn)運動符號為 A 、 B 、 C ，如圖 2. 3 所示。 Z 軸為平行于雕刻機主軸的坐標(biāo)軸，垂直于工件裝夾面。 圖 手坐標(biāo)系統(tǒng) 維雕刻機的機械結(jié)構(gòu) 該三維雕刻機的機械幾何結(jié)構(gòu)，由以下幾部分組成 : 1、底座部分 作為整機的基礎(chǔ)，承擔(dān)整個機體的重量，要求穩(wěn)定堅固。底座由底下的四只支腳與地面接觸 ; 2、工作臺部分 工作臺部分由工作臺， y 方向的絲杠和導(dǎo)軌，以及支架組成。工作臺作為雕刻工作時承載雕刻物體的部件，表面有 T 形溝槽，由絲杠驅(qū)動，導(dǎo)軌導(dǎo)向 : 3、橫梁部分 橫梁由 x 方向的絲杠和導(dǎo)軌，以及支架組成。橫梁承載機頭的重量，驅(qū)動機頭動，容易彎曲變形，在結(jié)構(gòu)仿真和運動仿真中是重要的分析對象 : 4、機頭 部分 機頭部分由主軸組件， 2 方向的絲杠和導(dǎo)軌，以及支架組成。絲杠驅(qū)動主軸組的上下運動，主軸組件在加工過程中直接帶動雕刻頭的高速旋轉(zhuǎn)運動。 下面從雕刻機的功能角度，介紹一下各部分的結(jié)構(gòu)及設(shè)計 : 給系統(tǒng) 進給系統(tǒng)由伺服驅(qū)動電路、伺服驅(qū)動裝置、機械傳動機構(gòu)及執(zhí)行部件組成。它的作用是接收數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的進給速度和位移指令信號，由伺服驅(qū)動電路作轉(zhuǎn)換和放大后，經(jīng)伺服驅(qū)動裝置和機械傳動機構(gòu)，驅(qū)動機床的工作臺、主軸頭架等執(zhí)行部件實現(xiàn)工作進給和快速運買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 動。數(shù)控系統(tǒng)的伺服進給系統(tǒng)與一般機床的進給系統(tǒng)有本質(zhì)上的區(qū)別，它能根據(jù) 指令信號精確的控制執(zhí)行部件的運動速度和位置，以及幾個執(zhí)行部件按一定規(guī)律運動所合成的運動軌跡。 下面介紹一下雕刻機的進給系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)和電機驅(qū)動。雕刻機的進給運動方式如下 : 工作臺帶動工件做 y 方向的進給運動，機頭沿 x 方向橫梁做進給運動，雕刻頭在直流電機的帶動下做高速旋轉(zhuǎn)，并在 Z 方向做上下運動。刀具和工件的運動的合成就可以得到文字和圖案的輪廓。 x 方向的絲杠左右運動，實現(xiàn)雕刻寬度 ;如下圖所示 圖 刻機 X 方向進給圖 y 方向的絲 杠前后運動，實現(xiàn)雕刻長度 ,如下圖所示： 圖 刻機 向的絲杠上下運動，實現(xiàn)雕刻深度。 各個傳動鏈中均采用絲杠螺母傳動副，保證了運動的傳遞平穩(wěn)和結(jié)構(gòu)的緊。絲杠一端通過聯(lián)軸器與電機軸相聯(lián)，由步進電機驅(qū)動絲杠，將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動。另一端采用軸承為支承。步進電機的旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速，由指令脈沖決定。指令脈沖數(shù)就是電動機的轉(zhuǎn)動買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 步數(shù)，即角位移的大小。只要改變指令脈沖頻率，就可以使步進電動機的旋轉(zhuǎn)速度在很寬范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。它具有以下特點 : 1、位置控制功能 可預(yù) 先發(fā)出具體的脈沖數(shù)量，從而得到需要輸出的角度。 2、無極調(diào)速功能 可根據(jù)發(fā)送脈沖的速度，得到需要的電機的轉(zhuǎn)速。 3、正 /反，急停及鎖定功能 通過對系統(tǒng)的高低電平控制，得到正 /反旋轉(zhuǎn)的效果，在電機鎖定情況下 （電機繞組中存在電流，外部沒有要求旋轉(zhuǎn)的電脈沖 )，仍有靜止力矩的輸出。 4、低轉(zhuǎn)速及高精度位置功能 通過對脈沖速度的控制，可直接得到極低的轉(zhuǎn)速而不需要通過齒輪箱的過渡，從而避免了功率的損耗和角度位置的偏差。 5、長壽命 不需要象普通的直流電動機通過電刷和換相器換相，從而減少了摩擦，增長了壽命。如圖 示 圖 杠與電機軸的連接 剛性聯(lián)軸器用于絲桿與電機的聯(lián)接，可提高兩軸頭連接的固定精度，如圖 示。它的特點有 : 1、可用于小型、瞬間慣量小和高速轉(zhuǎn)動的場合 ; 2、安裝后無反作用力，而且維護簡單 ; 3、提高絲杠的強度時，跳動不會受到影響 ; 4、依靠鎖緊螺栓施加的摩擦緊固，無需鍵 ; 6、在高速轉(zhuǎn)動時可保持平穩(wěn)。 導(dǎo)軌的主要功能是導(dǎo)向和承載作用。導(dǎo)軌使運動部件沿一定的軌跡運動，從而保證各部件的相對位置和相對位置精度。導(dǎo)軌承受運動部件及工件的重量及切削力，在很大程度上決定數(shù)控機 床的剛度、精度與精度保持性。 雕刻機的 x 向和 y 向絲杠兩側(cè)各采用一對圓柱形導(dǎo)軌作為導(dǎo)向件，另外可以分擔(dān)絲杠所承受的機頭和工作臺的重量。圓柱形導(dǎo)軌加工容易，導(dǎo)向精度高，可滿足定位精度的要求。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 Z 絲杠不承受徑向載荷，為保證精度，采用兩根導(dǎo)軌導(dǎo)向。 Z 的固定依靠步進電機的自鎖來實現(xiàn)。 圓形導(dǎo)軌兩端通過螺釘固定在絲杠支架上，并與導(dǎo)軌套形成移動副。如圖 示 圖 杠和圓導(dǎo)軌的支承方式 各個傳動鏈上的絲杠螺母與不同零件以螺釘固定連接，通過與絲杠的相對運動實現(xiàn)傳動 : 1、與工作臺固 定連接，相對于 y 向絲杠運動向絲杠運動向支架固定連接，相對于 2、與機頭向絲杠運動 3、與機頭 向支架固定連接，相對于 Z 向絲杠移動。 軸組件 主軸組件是雕刻機的執(zhí)行件。它的功用是支承并帶動工件或刀具旋轉(zhuǎn)進行切削，承受切削力和驅(qū)動力等載荷，完成表面成形運動。主軸組件由主軸及其支承和安裝在主軸上的傳動件、密封件等組成，要求良好的回轉(zhuǎn)精度、結(jié)構(gòu)剛度、抗振性、熱穩(wěn)定性及精度的保持性。 雕刻機的主軸部分固定在 Z 向絲杠的支架上，采用電主軸高速旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)刀具的切削運動。 自 20 世紀(jì) 80 年代以來，數(shù)控機床、加工中心主 軸向高速化發(fā)展。高速數(shù) 控機床主傳動機構(gòu)已經(jīng)得到極大的簡化，取消了帶傳動和齒輪傳動，機床主軸由內(nèi)裝式電動機直接驅(qū)動，從而把機床主傳動鏈的長度縮短為零，實現(xiàn)了機床主運動的“零傳動”，這種結(jié)構(gòu)稱為電主軸。它具有結(jié)構(gòu)緊湊，機械效率高，可獲得極高的回轉(zhuǎn)速度，振動小等優(yōu)點，因而在現(xiàn)代數(shù)控機床中獲得了愈來愈廣泛的應(yīng)用。本雕刻機由于主軸轉(zhuǎn)速達到 10000r 以應(yīng)用電主軸。 第三章 雕刻機主軸系統(tǒng) 的設(shè)計 和計算 計參數(shù)的確定 由課題所給的設(shè)計參數(shù)，結(jié)合廣告型三維機械雕刻機的總體設(shè)計方案，初步確定該雕刻機機械 部分的主要參數(shù)，如表 示。 表 械設(shè)計參數(shù)表 項目 參數(shù) 單位 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 主軸最高轉(zhuǎn)速 n=10000 r/大進給速度 3000mm/作臺總行程 (Y) 500 軸總行程 (X) 600 軸總行程 (Z) 60 位精度 25 m 脈沖當(dāng)量 用壽命 20000削力、切削扭矩和切削功率計算 三坐標(biāo)數(shù)控機械雕刻機的加工對象主要是針對非金屬材料和鋁合金材料的雕刻加工。這些材料具有較高的強度和良好的塑性。用硬質(zhì)合金直柄立銑刀（0 6 , 2d m m z）和高速鋼標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆（0 3d 在鋁板上進行銑削和鉆削，分別進行切削力、切削扭矩和切削功率的計算。 根據(jù)三維機械雕刻機的加 工范圍和使用功能及在實際生產(chǎn)過程中不同的切削方式所使用時間的分配，經(jīng)過統(tǒng)計，大致可將切削方式分為強力切削（切）、一般切削（雕）、精細(xì)切削（刻）和快速進給。 削力、扭矩和功率的計算 通過查閱孟少農(nóng)主編的機械加工工藝手冊，得到表 側(cè)的經(jīng)驗公式，代入已知參數(shù)進行簡化，可得到僅與切削深度給速度n 側(cè)。 表 削力、扭矩和功率計算公式的簡化 計算公式和參數(shù)選定 計 算 結(jié) 果 銑削力： 0F ( )F F F y uF p f w k 0 . 7 5 0 . 6 24 2 . 7 6 ( )z p fF a v n N 銑削扭矩： z0 . 0 F N m （ ）買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 銑削功率： k 0 7 . 1 4 1 0 F n k W （ ） 其中： C 1 1 6 , 1 , 0 . 7 5 , 0 . 8 5 , 0 . 7 3 , 0 . 1 3 , 0 . 2 5 F F F F F F U q W K 。銑削寬度 a ( )削深度 a ( )進給速度 ( / m i n )a z n m m，銑削速度0 / 1 0 0 0 ( / m i n )v d n m，0d 銑刀外徑 ( 每齒進給量 (mm/z)， z 銑刀齒數(shù)， n 銑刀轉(zhuǎn)速 (r /。 將切削深度給速度n 的變量代入分別計算，得到計算結(jié)果，如下表 示。 表 削力、扭矩和功率的計算 切削方式 工作時百分比t % 參 數(shù) 計算結(jié)果 10% 20 9000 30 般切削 30% 1 1200 15000 300 細(xì)切削 50% 400 20000 600 速進給 10% 3600 900 0 0 0 其中： 絲杠轉(zhuǎn)速，f / ( / m i n )hn v P r絲，預(yù)選絲杠導(dǎo)程 4( )hP mm銑削深度（ 進給速度（ mm/ n 銑刀轉(zhuǎn)速（ r/， 銑削力（ N）， M 銑削扭矩（ 銑削功率（ 削力 、扭矩和功率的計算 通過查閱參考文獻，按上節(jié)的簡化過程，可得到僅與進給速度n 有關(guān)的計算公式，如下表 示。 表 削力、扭矩和功率的計算公式的簡化 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 計算公式和參數(shù)選定 計 算 結(jié) 果 鉆削力： d f ( )k N 0 . 7 0 / ( )zF v n N （ ） 鉆削扭矩： d f k 0 . 8M 0 . 6 8 6 ( / ) N （ ） 鉆削功率： m 0k . 0 1 2 n k （ ）其中： 6 0 0 , 1 . 0 , 0 . 7 , 0 . 3 0 5 , 2 . 0 , 0 . 8 , 0 . 2 5F F F M M M F MC z y C z y k k （加工鋁合金）。進給速度 ( / m i n )f m m,鉆削速度0 / 1 0 0 0 ( / m i n )v d n m，0d鉆頭外徑（ f 進給量（ mm/r）， n 鉆頭轉(zhuǎn)速（ r/將進給速度變量代入分別計算，將得到的計算結(jié)果填入表 于鉆削功率的計算結(jié)果較小，忽略不計。 表 削力、扭矩和功率的計算 切削方式 工作時間百分比 t% 參 數(shù) 計 算 結(jié) 果 10% 300 9000 75 一般切削 30% 480 15000 120 精細(xì)切削 50% 600 20000 150 快速 進給 10% 900 225 0 0 0 其中： 絲杠轉(zhuǎn)速，f / ( / m i n )hn v P r絲， 預(yù)選絲杠導(dǎo)程 4( )hP 進給速度 (mm/n 鉆削轉(zhuǎn)速 (r/鉆削力 (N), M 鉆削扭矩 (鉆削功率( 運動系統(tǒng)的設(shè)計計算 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 本節(jié)主要設(shè)計主運動系統(tǒng)中的電主軸 ，以確定它們的型號和參數(shù)。 數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)除應(yīng)滿足普通機床主傳動的要求外，還提出以下要求： 實現(xiàn)無級變速。數(shù)控機床