资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共45页)
编号：1097315
类型：共享资源
大小：2.03MB
格式：RAR
上传时间：2017-03-24
上传人：小****
认证信息
个人认证
崔**（实名认证）
辽宁
IP属地：辽宁
30
积分
- 关 键 词：
-
定梁式
数控
雕刻
机械
结构设计
- 资源描述：
-
- 内容简介：
-
编号 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 相 关 资料 题目： 定梁式数控雕刻机机械结构设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923164 学生姓名： 范 俊 指导教师： 黄敏 （职称 ： 副教授 ） （职称： ） 2013年 5月 25日 目 录 一、毕业设计（论文）开题报告 二、毕 业设计（论文）外文资料翻译及原文 三、学生 “毕业论文（论文）计划、进度、检查及落实表 ” 四、实习鉴定表 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 开 题 报告 题目： 定梁式数控雕刻机机械结构设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923164 学生姓名： 范 俊 指导教师： 黄敏 （职称： 副教授 ） （职称： ） 2012年 11月 25日 课题来源 自拟。 科学依据 （包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等） （ 1） 课题科学意义 数控雕刻机是一种具备雕刻加工功能的数控机床。大都认为雕刻机是使用小刀具、大功率和高速主轴电机的数控铣床。雕刻机的优势在雕刻，对零件表面的精细加工，是一种高效、高精度的数控机床。随着模具工业和工艺美术品制造业的快速发展，国内外市场对数控雕刻机的需求不断扩大，特别是高端的数控雕铣中心，需求 更为旺盛。在制鞋工业、运动器材工业、汽车轮胎制造业等工业领域有广泛的应用，特别是模具制造业必不可少的机床装备。 （ 2）数控雕刻机的研究状况及其发展前景 数控雕刻机以自身所具有的技术优势，加上合理的价格，已成为我国消费类电子零配件制造、小型精密模具制造、 路板、五金制品、家具制造等行业重要的机床工具。另外，在 基板、工艺礼品、金属电极、金属眼镜框加工等领域，也开始使用数控雕刻机。 随着数控雕刻机应用领域的不断拓展，其市场规模也不断扩大。据罗百辉调查，2002 2006 年，数控雕刻机小批量应用于模具 加工、家具制造行业，处于市场导入期。随着数控雕刻机技术的不断成熟和价格趋于合理，其性价比逐渐得到业界的认可，市场快速扩大。进入 2007 年我国数控雕刻机产销量突破 10000 台，产值超过 15 亿元，标志着国内数控雕刻机产业进入高速成长期；从 2007 2010 年，在模具加工、家具与五金制造等行业需求继续快速增长的同时，由智能手机、平板电脑、电子书、 带动的消费类电子零配件制造业的需求异军突起，推动数控雕刻机行业迅速发展， 2010年国内数控雕刻机产量已突破 台。 随着下游各应用领域对产品加工过程中的高精密 、高效率、低耗能、低耗材的要求不断提升，数控雕刻机自身技术不断成熟，下游新兴应用领域不断涌现，国内人工成本的不断增长，原有老旧设备的更新换代等等，都将对数控雕刻机市场起到积极的推动作用。未来数控雕刻机行业将持续高速增长。结合各下游行业十二五规划制定的发展目标，罗百辉预计到 2015 年全国数控雕刻机产销量将达到 12 万台。 在市场结构方面，消费类电子产品零配件制造、模具制造、五金制品及家具制造等四大行业仍将是数控雕刻机的主要应用领域。其中，随着触摸屏手机、平板电脑的渗透率不断提高，未来消费类电子产品零配件制造行业 对数控雕刻机需求将持续快速增长，到 2015 年，仅消费类电子产品零配件制造行业，对数控雕刻机需求量就将达到 38000 台。 研究内容 了解数控雕刻机的工作原理，国内外的研究发展现状； 完成数控雕刻机机械总体 方案设计； 完成零部件的选型计算、结构强度校核； 熟练掌握有关计算机绘图软件，并绘制装配图和零件图纸，折合 少于 3 张； 完成设计说明书的撰写，并翻译外文资料 1 篇。 拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析 到数控雕刻机加工工厂参观，增强对雕刻机系统和结构的认识，构思机床外部结构。去学校图书馆或上网查找有关数控雕刻机改造的书籍，再对其系统内部零件进行设计：机床主传动系统的设计，机床进给系统的设计，机床主要零部件的设计计算。查阅有关雕刻机的资料，对其主要零件进行校核。撰写设计书名书， 完成雕刻机下体机装配图及各主要零件图的绘制。 研究计划及预期成果 研究计划： 2012 年 11 月 17 日 1 月 13 日：按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写 毕业设计开题报告书 ， 学习并翻译一篇与毕业 设计相关的英文材料。 2013 年 1 月 15 日 3 月 5 日： 拟好论文框架，写好第一章绪论，并构思所需要 的图纸 。 2013 年 3 月 8 日 3 月 12 日：按照要求修改毕业设计开题报告。 2013 年 3 月 14 日 4 月 11 日 ：完成雕刻机机械结构设计，完成机床主传 动系统、进给系统的设计选择及机床主要零部件 的设计计算，完成所需图纸。 2013 年 4 月 12 日 4 月 25 日： 完成有关零部件的选型及校核计算，并校验图纸。 2013 年 4 月 26 日 5 月 20 日：毕业论文撰写和修改工作。 预期成果： 数控雕刻机机械结构总体装配图及主要零部件图，完成设计说明书的撰写。 特色或创新之处 机床底座采用铸造结构，确保了整体的稳定性 。 机床的三轴运动形式采用 刀具 Y/Z 轴进给运动，工作台作 X 轴进给运动的定梁式结构，增强了加工的稳定性，保证了加工精度 。 机床横梁导轨的布局采用垂直向的空间式结构，确保了加工的平稳和精度。 已具备的条件和尚需解决的问题 现已查阅到数控雕刻机改造的相关资料 。 需要查阅课本和相关资料，相互比较，以选取最 佳方案 。 指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日 教研室（学科组、研究所）意见 教研室主任签名： 年 月 日 系意见 主管领导签名： 年 月 日 英文原文 on a In to of of a is in in of So of of be to in is of is In is in on be to in on to on / S as of an in as it as be of as H.; K. & F., 1997). to of it a to to of By to be of be or as of is of it is a by In of as 2001; K. & B., 2000; Y. & L., 1999). A is in as as on 2. of s of he of is us 6as is 1. s 6of (P), of up of U), of S), so it is 2. of B op In of i, i (i = 1,2, ., 6) is on B as B on of s up B is to YB to of B be on P as on of of is of of op 0,0, Z) B, is of s On of we of to of we of 和 is H.; K. & F., 1997). 2. on of To of we a of by of L) 5cm 5 of R) 0cm 0 of is so we 21 as we in in in 21 To we q , , H , H as of We s s in to is 3 8), s is of 21 of N) 1 5of 0of N 121 5of 0be by In of N is as in . = 45 5 / / of = 10 0 / / of of 0; / / is or x =o + or y =o + or z =o + =o + 2 =o + 2 =o + 2 If x, y, z, , , )? of s at he is 1; at of ; / / of (of at , by 21 / / . PN 21 in 六个性能指标 角速度 线速度 角 加 速度 线加速度 力 和 力矩 惯性力 1 30962 28074 25848 23252 . . . . . . . . 59 42390 0 37410 1 32446 . . . . . . . . 119 28942 20 23998 21 19828 . of of of As of is a it to be a so we t to or of G., 2002). we of as is of | | | of + as We of to of s in 1) we as 21 of to J (J , of we of is is it , 3. of 4. of of of is = = of is we of is = 45 48cm = 19is to of is of on of of G., 2002; G. & H., 2002) a b is of be is % (a = b = in 4), we as As as 5 we of is = 45 47cm = 16 20is 21 we of y we of is =458cm =be we is in 21 we of in so it t be by of is of 6 . of of of of on of F be .,2002) we of e of is J=1. 5) as in 6), we as 7 we in of of is 4s be =456cm of =10cm,of be 7. of of of of is .,2002) i is of i=1,2,of s be G+H , of in ), we as to G+H , of by 8 we of is is of is of be =458cm =is to of is is 周次 起止日期 工作计划、进度 每周主要完成内容 存在问题、改进方法 指导教师意见并签字 备 注11月 12日 2月 2日教师下达毕业设计任务，学生初步阅读资料，完成毕业设计开题报告。按照任务书要求查阅论文相关参考资料，其中与设计有关的参考资料不少于10篇，外文不少于5篇，填写毕业设计开题报告书。存在问题：对课题理解程度不够，对其难点分析不够，分析能力缺乏。资料库欠缺。改进方法：在指导老师的帮助下，对课题有较深的了解，并去江大图书馆查阅资料。4012年 12月 3日 月 20日 指导专业实训 机械设计综合实训，机械关键部件设计校核。 存在问题：机械部件设计不够完善，缺少经验。改进方法：了解机械设计的详细过程，翻阅相关例题练习。11月 21日 日 指导毕业实习 相关机械制造厂实习，了解本专业的实践知识，锻炼车间装配实际操作能力。 存在问题：没有实习实训的经验，无法将课本知融会贯通。改进方法：认真参与工作，虚心求教，多动手，多动脑。13 2013年 3月 4日 日 翻译外文资料 翻译机械方面的外文资料存在问题：专业英文水平较低，翻译专业词汇存在困难。改进方法：借助一些翻译软件、专业字典帮助翻译提高翻译准确性性。14 2013年 3月 11日 5日 定梁式数控雕刻机机械结构设计方案分析各种雕刻机、雕铣机的性能，查阅相关资料，根据实际选择总体布局方案，并构想机床总体结构框架。存在问题：缺乏设计经验，各种布局方式众多，较难选择。改进方法：根据实际情况，对比分析，确立合理的总体布局方案。15 2013年 3月 18日 2日 主传动、进给系统结构设计和相关零件计算及校核 对主要零部件结构和尺寸进行设计选型和计算存在问题：主要零部件结构设计不合理，无法承受载荷。改进方法：认真查阅各方面资料，获取数据，改进并校核计算。16 2013年 3月 25日 9日 绘制装配图 初步绘制装配图存在问题：零部件细节结构设计有误差，存在干涉现象，影响传动。改进方法：重新改进零件，检查尺寸，合理布局，校核并绘制相关草图。17 2013年 4月 1日 日 绘制装配图 修改完成装配图存在问题：某些细节未能体现出来，不能完整展示总体装配关系。改进方法：绘制局部视图、剖视图，体现总体装配结构18 2013年 4月 8日 2日 绘制零件图 绘制轴承座、丝杠滑块等零部件图存在问题：某些配合尺寸不全。改进方法：查找相关标准件及外购件具体图样，参考，补全零件配合尺寸。存档编码：无锡太湖学院 2013 届毕业作业周次进度计划、检查落实表系别：信机系 班级： 机械 94 学生姓名： 范俊 课题（设计）名称： 定梁式数控雕刻机机械结构设计 开始日期： 2012年 11月 12日周次 起止日期 工作计划、进度 每周主要完成内容 存在问题、改进方法 指导教师意见并签字 备 注19 2013年 4月 15日 0日 绘制零件图 绘制端盖、衬套等零部件图 存在问题：标注尺寸不全，无图纸标号，加工材料不了解。改进方法：检查标注，补全图号，查阅资料，选择材料。20 2013年 4月 22日 7日 绘制零件图 绘制导轨和在问题：某些尺寸标注存在格式错误，视图表示不全面。改进方法：检查标注，绘制零件三视图及局部剖视图。21 2013年 4月 29日 日 准备设计说明书的编写 整理所有资料，相互对照，排除细节误差，为任务书的编写做准备 存在问题：有些资料不够完善，已完成的资料有些也够完整改进方法：认真检查、整顿已搜集及完成的材料。22 2013年 5月 6日 0日 设计说明书（论文）、摘要和小结编写 完成设计说明书（论文）、摘要和小结存在问题：说明书的格式不规范，摘要不合理要求等。改进方法：根据毕业设计的规范要求更改，重新按要求编写摘要。23月 13日 0日 修改设计说明书（论文）格式上交资料、准备答辩 修改设计说明书开题报告格式存在问题：附录格式不规范，英文摘要要求不合理等。改进方法：根据毕业设计的规范要求更改，并全面整理所以材料。说明： 1、 “工作计划、进度 ”、 “指导教师意见并签字 ”由指导教师填写， “每周主要完成内容 ”， “存在问题、改进方法 ”由学生填写。2、本表由各系妥善归档，保存备查。 编号 无锡太湖学院 毕业设计（论文） 题目： 定梁式数控雕刻机机械结构设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923164 学生姓名： 范 俊 指导教师： 黄敏 （职称：副教授 ） （职称： ） 2013 年 5 月 25 日 无锡太湖学院本科毕业设计（论文） 诚 信 承 诺 书 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 定梁式数控雕刻机机械结构设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 94 学 号： 0923164 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 无锡太湖学院 信 机 系 机械工程及自动化 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题： 1、题目 定梁式数控雕刻机机械结构设计 2、专题 二、课题来源及选题依据 数控雕刻机是一种具备雕刻功能的数控机床，被广泛地应 用于模具工业、零件精密加工等行业。随着模具工业和工艺美术品制造业的快速发展，国内外市场对数控雕刻机的需求不断扩大，特别是高端的数控铣雕中心，需求更为旺盛。本课题拟通过对数控机机械结构的设计，帮助学生加深对本专业的相关知识理解和提高综合运用专业知识能力。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 了解数控雕刻机的工作原理，国内外的研究发展现状 ； 完成数控雕刻机机械结构的总体方案设计 ； 完成零部件的选型计算、结构强度校核 ； 熟练掌握有关计算机绘图软件，并绘制装配图和零件图纸折合 张 ； 完成设计说明书的撰写，并翻译外文资料 1 篇 ； 、接受任务学生： 机械 94 班 姓名 范 俊 五、开始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师 签名 签名 签名 教 研 室 主 任 学科组组长研究所所长 签名 系主任 签名 2012 年 11 月 12 日 要 当今世界，现代化工业技术飞速发展，日新月异。在机械制造领域，人们对于机械零件加工的质量、精度和效率等的要求也越来越高。因此，对于加工零件所需要的机床的跟新换代也与日 俱增。在此趋势的推动下，数控机床的结构优化改造设计变得非常重大。大批的数控机床正如雨后春笋般进军机械制造业。比如数控雕刻机在模具加工、 路板以及广告招牌等领域发挥着重要作用。 本文主要调查和研究了定梁式数控雕刻机在国内外发展状况以及其在未来制造业的前景，并对数控雕刻机的结构做了研究和优化设计，主要包含了数控机床的总体布局方案设计、机床主传动系统设计、（电主轴或电机直联传动结构）、机床进给运动系统（导轨及滚珠丝杠）的结构设计、相关滚珠丝杠的计算选型及校核、轴承和电机的计算及选型，最后利用 图软件绘 制了机床的总装配图、部分零件图及相关结构示意图。 关键词： 数控雕刻机；电主轴；导轨；滚珠丝杠； n s In of of a a of is In NC A NC NC an in of In of NC NC at as as in of NC to do or to of AD to of V 目 录 摘 要 . . 录 . V 1 绪论 . 1 控雕刻技术的产生 . 1 课题研究的内容及意义 . 1 内外研究状况及其发展趋势 . 1 刻 机机械系统设计的主要技术指标 . 4 2 雕 刻 机总体布局方案设计 . 5 控雕 刻 机布局要求及影响因素 . 5 控雕 刻 机总体结构布局 . 6 控雕 刻 机结构的改良对比 . 7 作台的结构设计 . 9 章小结 . 10 3 主传动系统的方案设计 . 11 运动传动系统设计 . 11 主轴 . 12 电主轴的介绍 . 12 电主轴的结构及其优点 . 12 电主轴的安装 . 14 章小结 . 14 4 机床进给系统方案设计 . 15 给传动系统选择 . 15 进给传动系统的要求 . 15 进给传动系统的基本形式 . 15 以上几种传动方案的简介和比较 . 15 珠丝杠系统 . 17 滚珠丝杠副的选择 . 17 滚珠丝杠支承结构 . 17 支承轴承的选择 . 19 滚珠丝杠副的制动装置 . 19 步进电机与进给丝杠的联结结构 . 19 动导轨的安装定位 . 20 章小结 . 20 5 主传动及 X 向进给系统部分零件计算和校核 . 21 传动零部件计算及校核 . 21 主轴参数设计 . 21 主轴系统铣削力的计算 . 21 滚珠丝杠副参数的计算选择 . 22 滚珠丝杠副的强度校核 . 25 伺服电机参数计算和型号选择 . 26 向 进给系统零部件计算及校核 . 28 X 向丝杠的选型及校核 . 28 丝杠轴承的选择及计算 . 29 章小结 . 30 6 展望和结论 . 31 致 谢 . 32 参考文献 . 33 附 录 . 34 定梁式数控雕刻机机械结构设计 1 1 绪论 控雕刻技术的产生 早在二十世纪中叶以前，人们对于零件打孔和铣削的加工手段主要是靠人工作坊式的手动和半自动的金属冲、钻、压等机床设备。不但厚重、笨、大 ， 而且性能差、速度慢、功能少、效率低。 自从 60 年代初以来， 就 工业发达国家的许多 刷电路板）加工设备设计 而言 ，为 了 使产品具有强劲的市场竞争力 以 满足人们的要求，生产厂家纷纷投入了 较大的人力、物力和财力， 就 工设备 的设计过程中 存在的问题 做了深入研究 ， 最后在 60 年代初 获 得了 较大 的成果 。 随后雕刻机、雕铣机、加工中心等一系列数控机床便如雨后 春笋般应运而生。跟据相关资料载述，世上首台 床的问世，是 1952 年在芝加哥机床展览会上出现的 ，而针对于 业加工的 床大概晚于纯金属切削加工机床 10 年左右 ，它 是 60 年代初期出现的，从此便开创了数控雕刻技术的新纪元 1。 课题研究的内容及意义 目前，数控雕刻机主要是用于各类材料的文字雕刻、印刷电路板的制作、各类印章铭牌的制作、艺术浮雕及小型模具加工 (如冲压模、五金模、塑料模、玻璃模 )以及零件的精密雕刻。 由于模具产业和美术品制造业的日益发展，纵观全球，市场上对于数控雕刻机的 需求逐步扩大，首先是相对高端的数控雕刻中心，其需求量最为庞大。数控雕刻机已成为模具制造行业必不可少的加工机床装备。 数控雕刻机的机械加工精度高、刚性强，它的数控系统还拥有抗干扰特性，是含有高新科学技术的一种加工设备，其机电一体化水平先进。同时，它价格适宜，被认为是低投入高回报的一类加工机床。就当今制造类行业来讲，尤其在复杂型腔模的精细加工中， 度快、表面质量好，能够代替价格相对昂贵的加工中心的机加工。 刻机一般采用滚珠丝杠副和直线导轨来作为各向运动的实现元件，它的数 控系统功能全面，采用半闭环伺服电机驱动，其加工精度可达 米，定位精度和重 复定位精度都优于普通的数控机床的加工精度。另外，它的加工范围大，性价比较高，能够普遍用于轻型金属构件的精密加工和模具型腔的曲面加工，也可以用来加工各类工艺品和非金属制品。 目前，虽然数控雕刻机的技术已经相对比较成熟，生产的产品性能也日渐趋于稳定。但是一般都体积庞大，结构复杂，价格昂贵 2。 本课题研究的数控雕刻机是一种小型三轴联动定梁式数控雕刻机 床。它可以完成一般的轻型零件及电子电路板的加工，也可以进行透刻轮廓等加工。该机 床具有占地面积小，加工幅面较大等特点。根据数控雕刻机的自身特点，可以将其分为机械系统、数控系统和软件系统，本文着重研究机械系统设计过程。完成数控雕刻机机械结构总体方案设计及零部件的选型计算、结构强度校核，并绘制装配图和零件图纸。 内外研究状况及其发展趋势 伴随着模具业、广告招牌业、家具制造业的发展日趋扩大，尤其在模具行业中对零件无锡太湖学院学士学位论文 2 表面的加工，要求不断提高。再加上电火花加工存在不足，近年来数控雕刻机在国内有了突破性的发展。 刻机相对于一般加工机床有着技术上的优势，而且它的价格合理，现已成为了市 场上电子零配件的制造、五金产品、家具制造、小型精密模具制造等行业加工机床工具。另外，数控雕刻机也逐步被投入如：大功率 基板、金属电极、美术工艺礼品、眼镜框架加工等领域。由于数控雕刻机的应用领域日益拓展，它的市场规模也不断扩大。根据罗百辉的调查显示， 2002 2006 年，数控雕刻机被用于模具加工、家具制造行业还是小批量，是它导入市场的阶段。 随着数控雕刻机技术的不断成熟和价格趋于合理，其性价比逐渐得到业界的认可，市场快速扩大。进入 2007 年我国数控雕刻机产销量突破 10000 台，产值超过 15 亿元，标志着国 内数控雕刻机产业进入高速成长期；从 2007 2010 年，在模具加工、家具与五金制造等行业需求继续快速增长的同时，由智能手机、平板电脑、电子书、 带动的消费类电子零配件制造业的需求异常突起，推动数控雕刻机行业迅速发展， 2010 年国内数控雕刻机产量已突破 台。 随着下游各应用领域对产品加工过程中的高精密、高效率、低耗能、低耗材的要求不断提升，数控雕刻机自身技术不断成熟，下游新兴应用领域不断涌现，国内人工成本的不断增长，原有老旧设备的更新换代等等，都将对数控雕刻机市场起到积极的推动作用。未来数控雕刻机 行业将持续高速增长。结合各下游行业十二五规划制定的发展目标，罗百辉预计到 2015 年全国数控雕刻机产销量将达到 12 万台。 在市场结构方面，消费类电子产品零配件制造、模具制造、五金制品及家具制造等四大行业仍将是数控雕刻机的主要应用领域。其中，随着触摸屏手机、平板电脑的渗透率不断提高，未来消费类电子产品零配件制造行业对数控雕刻机需求将持续快速增长，到 2015年，仅消费类电子产品零配件制造行业，对数控雕刻机需求量就将达到 38000 台 3。 下面以 加工为例，介绍数控雕刻机在印刷电路板领域的应用。 现在印刷电 路板和它的制造技术的发展已达到了一个较高水平。从印刷电路板的机加工环节上来分析，为了制造出高质量的印刷电路板，目前有激光钻孔技术、光致法成孔、等离子体蚀孔等技术含量高的加工工艺。由于这些加工技术本身有着一定的局限性，所以一般 工作业大多数得依靠数控雕刻机床来进行。 就我国而言，通过几十年的发展， 造行业的技术含量和设备支持都达到了一个较高的水平。那些纯手工加工方法以及电路板的冲孔加工工艺方法在机械加工方法中已经很少出现了，数控雕刻机床和数控铣床用在 造行业早已很常见了，数控雕刻机床和数控铣 床也已列入了当前国内印制板机械加工的主导设备行列里。 数控钻铣床技术就用于 造业而言拥有其独特的特性和优点： 1）大多数采用了先进的控制技术 现在 数控技术，也可称为一主多从的多 制技术。由主 制，从 分别控制不同功能与特性的结构部件，确保它们于主 控制步调一致。 2）数控钻铣的效率高，精度好，速度快，质量高 定梁式数控雕刻机机械结构设计 3 一般来说数控钻铣床的各个电主轴都配置了 Z 轴进给深度控制感应系统。可以随时探测 叠层与电主轴的压力角的距离，从而把它们控制在一个合适的范围里，确保了电主轴的最佳移动距离，使其钻孔的速度达到最高。 Z 轴采用独立驱动方式，电主轴系统使用气浮轴承，很大程度上减少了摩擦力，从而确保了加减速的时间较短，也就提高了加工精度，提高了效率。再加上采用了高动态伺服马达，仅仅只需几毫秒的时间电主轴的速度就能达到最高。 目前，当电主轴达最高运转速度时，其值为 120000r/于加工钻孔直径为 般铣床因工艺的需要，其速度会确保在 55000r/下，速度快反而不利于加工。就位置的反 馈系统而言，配置了直线光栅或线性磁尺，将它们组成闭环式反馈回路，让钻孔的定位精度达 下，重复定位精度在 下。而且，加工出来的无毛刺，不会有斜度，表面光滑整齐。 3）具有自检自控功能 数控钻铣床 ,大多数都具备自我检测，自我反馈，自我调整的功能 。它的设计理念是 ,在主 控制下，有一个从 全闭环控制系统下 ,负责对钻铣床的各个部位进行动态检查 ,发现问题随时在显示器上反馈出来。甚至有的同时显示和报警。工作人员排除故障疏忽的情况下，为使机器不会损坏，有的还可以自动控 制，让机器停止工作，制定它保持待机，从而有效防止了机器发生故障而损坏。同时，每个主轴都安装激光测试径向跳动装置，保证每个主轴都保持在最佳工作状态。钻头的折断在实际生产中经常发生，但若不能及时发现并采取更换措施，应该要钻的孔就有可能为钻。而且， 路板还可能被断的钻头划坏损伤，严重影响到电路板制作的质量问题。 然而，针对这个问题，现在数控钻铣床的主轴系统都安装了断钻检测装置，当钻头断了，数控机床将自动停止运转，并显示提醒断钻的位置，相应的换上好的钻头，还要自动检测所装钻头的直径，并重新进行孔加工。另一方面 ，机床具有了自检功能后，它还能自动控制钻孔的深度，确保钻头尖端和工作台面的距离。从而确保机床的工作台面不会被钻坏损伤。 4）机床工作台面的移动方式采用了气垫加磁浮，确保了机床工作台面不会因为擦碰而被划伤 路板机械加工时所需的负载较小。要求高速、高精度的进给，所以 铣机的进给系统要求阻尼小、摩擦小、灵敏度高，这样才能满足 孔加工时频繁高速的起停运动。因此快速 铣机床的进给系统采用了伺服电机滚珠丝杠导轨的方式，导轨还选择了气浮导轨，它的摩擦系数更小，加工动作更轻便。 当空气轴承出现问题时，数控钻铣机床将处在一种不平衡的状态，这样工作台面很容易被划伤。数控钻铣床多数采用了气垫加磁浮的方式， X、 Y 轴用气浮导向，工作台面用气浮支撑，采用伺服马达作为工作台面的定位驱动，还配有精密的滚珠丝杠以及预加载荷的双螺母进行校正调整。这样机床工作台面移动起来轻盈，快捷，精准。也使得运动加减速过程的时间远远缩短。如若机器有不平衡现象出现，磁浮会吸住机床工作台面，让机器停下来，使得整个工作台面完好无损。而且 X 轴和 Y 轴采用分离式布局，避免了传统的重叠现象。布置 X 轴、 Y 轴在大理石结构的中央 位置，工作台面始终保持在最佳平衡状态，无锡太湖学院学士学位论文 4 相应得也就提高了孔加工的精度。数控钻铣床还可以进行软件的编程限位，不但可以自动测量刀具大小长短，还能对刀具进行管理等。 5）机床的电主轴头数种类多、加工幅面大 现在的数控钻床大多都是 4主轴钻头。这大大提高了生产效率，同时也满足了大规模的自动化生产需要。增加主轴以后，机床台面尺寸也要对应增加。 X、 Y 轴的编程也将相应扩大， (一般在 600600上 )，轴的行程增加了，相应的钻孔面积也将增加。 6）编程的功能多种化 当前市场上的数控钻铣床一般都有 两种以上的编程功能。一种是直接人工编程的照像底片或光绘底片，一种是采用几何工艺语言 行编程，最后一种是用参数化进行编程。目前，最后一种普遍得到运用，它是一种特有的有效的编程工具，能够把任何加工顺序作为用户加工环境来运用和设计编程。只要给出一定的变数值，就可以编制形状相似的工件加工程序 4 刻 机机械系统设计的主要技术指标 通过分析比较以往数控雕铣机及雕刻机的性能参数，发现国内目前数控雕刻机的最高主轴转速通常在 24000r/右，刀具最高切削速度介于 4 到 6m/间，机床主轴电机功率为 瓦上下。本文所设计的小型数控雕刻机机床的性能指标参数如下表 1 表 1数控雕刻机系统主要性能指标参数 性能名称 数值 加工幅面 120160200作台尺寸 X/Y 270278程 X/Y/Z 50150200大进给速度 工刀具最大直径 轴电机最高转速 3000r/轴电机功率 400刀方式 手动换刀 X/Y/Z 定位精度 + +功率 P 1000W 轴联动数 4 脉冲当量 +冲 外观尺寸 400500600 定梁式数控雕刻机机械结构设计 5 2 雕 刻 机总体布局方案设计 控雕 刻 机布局要求及影响因素 数控雕刻机床主要是用于较小雕刻量或软金属材料的工件的加工。要求加工精度较高。它主轴的转速甚至高达 30000r/右。各向移动部件要求运动轻巧、刚性好、灵活性强。对于机床的数控系统而言，它的控制反应速度要迅速、灵敏，其所配置的伺服电机的特性要极佳。 从机械的角度出发去分析，对于数控雕刻机 床而言，它的结构应满足：加工范围广、工作精度高、生产率高和经济性能好等各项要求；另外，它的非移动部件的刚性要好，移动部件而言，首先它要具有良好刚性，还要整体结构轻巧，要具有较好的灵活性；确保雕刻机具有与所要求的加工精度相适应的刚度、抗振性、热变形及噪音水平；应便于观察和检测。在机床的加工过程中还要利于操作、位置的调整和进行维修。方便换刀和装卸所要加工零部件；注意防护，确保安全；机床的机械结构要简单、可靠，机床的各个零部件要便于加工、装配；最好要确保重量轻盈，体积较小，制造成本较低，占地面积要小，总体外型要大 方美观 7。 在满足了机床总体布局基本要求的基础上，还应考虑到影响雕刻机布局的其它基本因素，如下： 要在加工零件的表面铣雕出不同形状的线路纹路，就要结合不同的刀具来进行加工，所以机床表面成形运动的数目及形式也就不同，将直接导致机床布局的差异。因此，在布局雕刻机时，必须根据加工的要求，首先对所要加工零件表面成形的方法及运动进行综合、全面合理地考虑。 加工零件的表面，要成形的加工运动主要可分为铣削、钻孔、切割三类。因此所设计的数控雕刻机必须满足下面几种运动才可以实现各种加工过程 ： (1)X、 Y 两个方向上相互垂直的直线移动。从而实现了钻头在 X、 Y 平面内的定位自由，从而使得刀具在 平面 X、 Y 内按照不同的轨迹路径对零件进行铣雕加工。 (2)与 X、 Y 平面相垂直的 Z 方向上直线移动。使刀具的钻孔加工有个切入的过程。 (3)机床切削的主运动是刀具的高速转动。 由于数控雕刻机的动静分配存在差异，所以机床对应的布局也会不同。而且，就同一种动静分配的布局而言，因为机床导轨的布局加上导轨结构安装结构不一样，雕刻机的布局也会不一样。 因此，对于雕刻机动静分配的规 划，可依照下面的原则来考虑： (1)所选的动静分配将增强机床加工的精度。 (2)机床移动部分的零件的重量最好轻巧。因为就其它条件相同下，机床的移动部分的零件的重量越小，那么它的惯性将越小，其传动件的尺寸以及驱动电机的功率也将越小。这样，雕刻机的运动力学性能将大大提高。 (3)要有助于加强雕刻机结构的刚度，机床的占地面积要尽可能的小。 无锡太湖学院学士学位论文 6 件的形状、硬度、尺寸和其重量所产生的影响 一般来说，雕刻机机构的布局一定程度上也和待加工的零件的尺寸、形状、重量和硬度有关。所需加工零件的大小面积，将直接和导轨 的布局以及机床工作台的尺寸相关。 比如，所需加工零件的面积尺寸很大，机床工作台在于加工同一方向尺寸将会变大，其它一系列部件如与工作台相连接的滑块、滑板及两导轨布局的跨距将越大。所需加工零件的重量越大，所要求机床工作台、导轨等部件的刚度就要提高。由此可见，待加工零件的形状、尺寸、重量等也将是对雕刻机布局产生影响的直接性、决定性因素。 相比而言，一般零件的硬度不会有较大的差别，因此机床工作台的切削力的大小和承载能力也不会产生很大差异，其对于机床的整体布局的影响比较若 8。 控雕 刻 机总体结构布局 数控雕刻机总体结构布局如图 图 控雕刻机机床总体布置图 本次设计的数控雕刻机机床主要由： 机床龙门式结构具有刚性和对称性优良的特点，所以一向是设计高速切削机床结构的首选 。 本次设计的机床总体布局将采用龙门架式布置结构。 机床龙门框架式的基本布局形式一般有如图 , 定梁式数控雕刻机机械结构设计 7 图 A 工作台移动式 图 B 龙门架移动式 图 门式数控雕刻机结构示意图 如图 局方案，龙门架是固定的，数控雕刻机 Y/床 于机床工作台的移动，机床的承载能力将不如布局 如果所需承载加工零件比较轻，那么此类机床布局方式要求的电机功率及传动部件的尺寸就比较小，移动比较快捷、轻便。对于纵向较长工件的批量加工时，需要使用外伸支架支撑的结构，它们的支点高度相同，所以支架支撑的调整较方便，但是支架的结构和布局 显得繁杂。由于机床移动部件的质量比较小，因此该种方案中的数控雕刻机 度易于得到保障。 在图 局方案中，机床工作台是固定的，数控雕刻机 Y/门架作纵向的移动。由于机床工作台是不动的，所以它的承载能力比较好，适合于对重型零件的工件。对于纵向较长工件的批量加工时，需要使用外伸支架支撑的结构，它们的支点高度相同。但机床 且龙门架的移动相对笨重。且加工过程能耗较高，效率较底。 综合上述比较，充分结合参考机床布局的基本要 求、影响机床布局的基本因素以及本次设计的雕刻机的设计参数，最终选用图 局方案。该机床的横梁和立柱还特意设计得较宽 。而且考虑到 不良力矩产生的影响，机床还对 X、 Y、 机床的整体布局上进行考虑，有效、可靠地确保了机床的刚性。 控雕 刻 机结构的改良对比 至于其它结构方面，综合比较以往雕刻机、雕铣机的有关资料，发现以往的一些结构存在某些普遍问题，比如： 1）对于机床各方向上的加工精度不容易保障，零部件的组合装配比较烦杂。 2）加工的切削力 较大的情况下 ，机床 向横梁的垂直程度有偏移误差的现无锡太湖学院学士学位论文 8 象。 3）机床主轴在高 速运转时 , 对于加工 进给的速度快时 , 主轴刀具较容易断掉 。 通过查阅资料、分析研究 ， 对数控雕刻机机械结构作如下改进 : 原来滑块下的直线导轨布局在同一平面内 ， a） 所示， 现把它们布置在互相垂直的空间平面内 , 如图 b）的结构所示 ，此时完全 锁定了 机床 床工作台和直线导轨滑块的相连处布置台阶 ，其 侧面采用螺钉锁定 ，这样 育铸铁的稳定性、耐冲击性和吸振性都很优越，这将大大提高机床床身的结 构强度和刚性。因此本次设计机床的整体式床身底座由孕育铸铁铸造加工而成。采用箱形结构的方式，其底部内部筋板采用井字型筋板配合的网状结构方式。保证了对 台及两边立柱所需的刚性支撑作用，总体上使得机床的动态加工稳定性得到了提高。 工精度难以保证的部位添加调整垫片 ，采用调节的方式确保满足 各向精度的要求 ， 使得各个方向的运动轻快、便捷 9。 图（ a） 改进前横梁导轨布局 图（ b） 改进后横梁导轨布局 图 梁导轨布局图 定梁式数控雕刻机机械结构设计 9 初步设计数控雕刻机的机械结构布局如图 图 控雕刻机机械结构示意图 由于此次设计的数控雕刻 机 机 床的刚性 大部分是为了 克服 机床 移动系统在高速移动的情况下对非移动系统产生强大的冲击力，因此该机床的滚珠丝杠副和导轨系统在设计选型时要尽量考虑加粗，这样，机床的刚性将有利于加强 。 正因为采用了以上一系列措施，本次设计的数控雕刻机机床的最大优点是可以对比较细小、轻便的零件进行加工，而且加工精度较高，对软金属可进 行高速切削加工 。 作台的结构设计 综合考虑到机床的总体美观及安全性能等各个方面的因素，机床的滚珠丝杠和导轨系统不可以裸露在外面，因此需要在机床工作台的下方布置一个防护罩。所以机床的工作台将不能与滚珠丝杠的滑块和导轨底座直接连接，之间需有一块 固定机床工作台。机床工作台与 定在机床底座上。其装配关系如下图 无锡太湖学院学士学位论文 10 图 作台布局图 为了减轻数控雕刻机机床移动部件的质量，机床工作 台的材质选用铝合金，轻便牢固，易于加工，而且铝的材料特性较好，不易生锈，提高了机床使用的可靠性。 章小结 本章主要讲述了本次设计的雕刻机总体机械结构的布局，包括介绍了影响机床机械结构布局的一些因素，并分析了它们的区别，优缺点。对机床横梁导轨的布局进行了改进，由一般的平面式布局改为空间式布局，提高了机床的稳定性和加工精度。根据实际情况，还对机床工作台移动的实现方式进
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号