文档包括:
说明书一份。48页。18200字左右。
任务书一份。
开题报告一份。
计划周记进度检查表一份。
图纸共9张，如下所示
A0-总装配图.dwg
A0-机头部装图.dwg
A1-拖板.dwg
A1-滑座.dwg
A3-丝杠.dwg
A3-安装座.dwg
A3-弹簧拉板.dwg
A3-电主轴.dwg
A4-直线导轨副.dwg
毕 业 设 计论 文 任 务 书
一、题目及专题：
1、题目 定梁式数控雕铣机结构设计
2、专题
二、课题来源及选题依据
数控雕铣机是一种具备雕刻和铣削加工功能的数控机床，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铣机的需求不断扩大，特别是高端的数控雕铣中心，需求更为旺盛对于很多人而言,数控雕铣机的概念还比较陌生。但是实际上,很多消费者已接触到雕铣机的应用。比如iphone4的外壳就是通过数控雕铣机直接加工出来的。
数控雕铣机(CNC engraving and milling machine)是数控机床的一种。一般认为数控雕铣机是使用小刀具、大功率和高速主轴电机的数控铣床。雕铣机的前身是雕刻机,雕刻机的优势在雕,如果加工材料硬度比较大也会显得力不从心,而如果采用高速加工中心来加工这应运而生。雕铣机的出现可以说填补了两者之间的空白。数控雕铣机既可以雕刻,也可铣削, 是一种高效高精的数控机床,是我国高端制造业的新产品。
三、本设计（论文或其他）应达到的要求：
（1）了解数控雕铣机的工作原理，国内外的研究发展现状；
（2）完成定梁式数控雕铣机的总体方案设计
（3）完成零部件的选型计算、结构强度校核；
（4）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A0不少于3张；
（5）完成设计说明书的撰写，并翻译外文资料
摘 要
雕铣机的出现弥补了通用数控机床 （铣床、钻床等）加工功能单一，加工中心加工小型产品成本过高的不足。数控雕铣机既可以雕刻,也可铣削, 是一种高效高精的数控机床，为我国制造业的发展提供了一种性价比很高的新型机床产品，是我国机床工业中的新产品
本文介绍数控雕铣机机械结构设计过程，包括机床总体方案设计、主传动系统设计，X向和Z向进给传动系统的机械结构设计。在主传动系统设计中，主要分析了电主轴机械结构，电主轴的冷却和润滑的方式，3KW主轴安装座的机械机构。Z向进给传动系统中主要分析了丝杠、轴承，导轨的安装。计算主要有：主轴切削力计算，主轴系统重力计算对滚珠丝杠的选择计算和Z轴伺服电机的选择计算支承轴承的选择。最后完成机床装配图、部装图、零件图等。
关键词：数控雕铣机；电主轴；伺服电机；滚珠丝杠；导轨
Abstract
The Emergence of engraving and milling machine makes up for deficiencies of general CNC machine tools (milling machine, drilling machine , etc.) .The shortcomings are single processing function and high cost of machining center processing of small products . The CNC engraving and milling machine,a highly efficient high-precision CNC machine tools, can not only be used to sculpturing but also milling providing a highly valued new machine products for the development of China's manufacturing industry ,which is the new product of new-style high-end manufacturing industry in China's machine tool industry.
This paper introduces the design process of the mechanical structure on the CNC engraving and milling machine , including the overall program design of the machine tool, the design of the main drive system in X and Z axis to the feed the transmission system of mechanical structure . In the design of the main transmission system, this paper mainly analysis the mechanical structure of electric spindle ,the way of cooling and lubrication of the electric spindle , a mechanical mechanism of 3 kW spindle soleplate , the feed drive system in the Z direction mainly analysis the installation of the screw, guide rail bearing, and the relevant fixing and supporting . There are calculation of spindle cutting force, calculation of spindle system of gravity ,calculation of the choice of ball screw , calculation of Z axis servo motor selection and calculation of the rolling bearing selection. Finally, complete machine assembly drawing, part assembly drawing, part drawing etc.
Key words: CNC engraving and milling machine; spindle; servo motor; ball screw;Guide;
目 录
摘 要 III
ABSTRACT IV
目 录 V
1 绪 论 1
1.1 数控雕铣机的概述 1
1.2 数控雕铣机和数控铣床及加工中心的比较 1
1.3 雕铣机与雕刻机的比较 2
1.4 国内数控雕铣机的发展和现状 3
1.5 本章小结 6
2 数控雕铣机总体方案设计 7
2.1 机床总体结构设计 7
2.2 主运动方案设计 8
2.3 进给运动方案设计 9
2.3.1 数控机床进给传动系统的基本形式 9
2.3.2 以上几种传动方案的简介和比较 9
2.4 本次设计主要技术参数 10
2.5 本章小结 10
3 主轴部件设计 11
3.1 电主轴的基本结构 11
3.2 主轴系统的计算 11
3.3 主轴设计 13
3.4 轴承选用及寿命校验 14
3.4.1 轴承受力分析 14
3.4.2 轴承寿命检验 14
3.4.3 轴承的寿命L 16
3.5 电主轴的冷却与润滑及安装 16
3.6 本章小结 17
4 Z向进给传动设计计算 18
4.1 滚珠丝杠副的选择 18
4.2 Z向进给伺服电机功率的计算及选择 23
4.3 滚珠丝杠的支承结构及制动装置 27
4.4联轴器的类型和选择 28
4.5 Z向导轨 28
4.6 本章小结 29
5 X向进给运动计算 30
5.1滚珠丝杠的选型与校核 30
5.1.1 计算丝杠最大动载荷 30
5.1.2 滚珠丝杠螺母副的选型 30
5.1.3 传动效率计算 30
5.1.4 刚度计算 30
5.1.5 稳定性校核 31
5.2 电动机的计算与选型 31
5.2.1 初选步进电动机 31
5.2.2 校核步进电动机转矩 32
5.3 本章小结 34
6 结 论 35
6.1 课题研究的主要结论 35
6.2 展望 35
致 谢 36
参考文献 37
附 录 38
课题来源
自拟题目
科学依据
（1）课题科学意义：
数控雕铣机是一种具备雕刻和铣削加工功能的数控机床，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铣机的需求不断扩大，特别是高端的数控雕铣中心，需求更为旺盛对于很多人而言，数控雕铣机的概念还比较陌生。但是实际上很多消费者已接触到雕铣机的应用。比如iphone4的外壳就是通过数控雕铣机直接加工出来的。数控雕铣机(CNC engraving and milling machine)是数控机床的一种。一般认为数控雕铣机是使用小刀具、大功率和高速主轴电机的数控铣床。雕铣机的前身是雕刻机,雕刻机的优势在雕，如果加工材料硬度比较大也会显得力不从心，雕铣机的出现可以说填补了两者之间的空白。数控雕铣机既可以雕刻，也可铣削，是一种高效高精的数控机床，是我国高端制造业的新产品。
（2）研究状况及其发展前景：
雕铣机这个概念最先是由广东科杰佳铁自动化有限公司提出并且实现的，国外并没有雕铣机的概念。雕铣机和雕刻机一般多用龙门式结构，龙式结构又分为动梁式和定梁式两种，目前雕铣机以定梁式居多。数控雕铣机集雕刻、铣削、钻孔为一体，克服了雕刻机不能雕、砖、铣，数数控铣床不能雕刻的缺点，广泛控雕刻机不能铣、钻，数控铣床不能雕刻的缺点，广泛的用于各种材料的文字雕刻、艺术浮雕、印刷电路板制作、个性印章铭牌制作及小型模具加工(如塑料模、冲压模、纽扣模、五金模、玻璃模)和精密钻孔，目前虽然数控雕铣机的技术已经比较成熟, 生产的产品性能趋于稳定。但是大都体积庞大，结构复杂，价格昂贵，从机床展及市场情况来看，目前国产数控雕铣机几乎全从机床展及市场情况来看，目前国产数控雕铣机几乎全从机床展及市场情况来看，目前国产数控雕铣机几乎全面采用国产电主轴，我国雕铣电主轴市场已经形成一定的产业规模，如江苏星晨、无锡博华、无锡阳光、安阳莱必泰、广州昊志等都能生产出为雕铣机配套的从普通级到高精密级的不同层次的电主轴通过调研发现，国内生产厂家制造的雕铣机规格以600或650型为主,售价大多在14万此规格雕铣机主要以加工各类模具和铜电极等为主。主轴多为国产电主轴,转速24000 r/min左右，功率3一5kw，这样的电主轴在转速上满足了“雕”的需求,在功率上又兼顾了“铣”的要求。导轨丝杠多采用上银、银泰等台湾品牌，由于这类机床加工的零件连续加工的时间较长，对快移的要求不高，所以三轴快移速度多在12m/min左右；控制系统多采用宝元、新代和FAGoR等系统，也有些有实力的企业采用自主开发的系统。雕铣机选择配置一般有对刀仪、转台、直排刀库、伞式刀库、电器柜。
研究内容
（1）了解数控雕铣机的工作原理，国内外的研究发展现状。
（2）完成数控雕铣机的总体方案设计。
（3）完成零部件的选型计算、结构强度校核。
（4）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A0不少于3张。
（5）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
通过去厂里增强对数控雕铣机系统和结构的认识；拆装并测绘数控机床，使自己对数控雕铣机有了感性的认识；参阅借来的参考资料，使自己有了理性认识，并对雕铣机进行实体观察，认真研究定梁式数控雕铣机总体结构，了解雕铣机工作原理，对其系统内部零件进行设计，与指导老师交流和同学讨论来完成对定梁式数控雕铣机结构的毕业设计。经济上的可行性：大量的减轻了高额的实验所需要的费用，暂且只考虑个人的人力投资。技术可行性：Cad是我们作为机械专业的学生所常用的必备软件。
研究计划及预期成果
（1）研究计划：
2012年11月12日-2012年12月2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，完成一篇英文文献翻译。
2012年12月3日-2013年1月20日：进行专业实训。
2012年1月21日-2013年2月10日：填写毕业实习实训报告。
2013年2月11日-2013年2月16日：进行需求分析和可行性分析，构建论文框架完成第一章节绪论部分，按格式要求确定参考文献和四篇英文文献。
2013年2月18日-3月9日：总体方案设计，画出装配图。
2013年3月11日-3月23日：开始雕铣机主传动系统设计，画出部装图。
2013年3月25日-4月13日：进给传动系统设计，完成各个零件图。
2013年4月15日-5月10日：撰写毕业论文和相关资料。
2013年5月13日-5月25日：完善毕业论文以及相关资料，为答辩做好充分的准备。
（2）预期成果：
按照计划安排进行本设计，完成的雕铣机上体机基本可以实现预期功能,。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A0不少于3张，完成设计说明书的撰写，并翻译外文资料1篇。
特色或创新之处
（1）主题明确，有针对性，稳定，易操作，通用性强。
（2）使用简易，功能完善。
已具备的条件和尚需解决的问题
尚未解决的问题：
①高速下Z轴的稳定性的问题是决定机床加工精度的关键因素。
②恰当地选择机架材料，刚度、强度、稳定性满足 要求的前提下获得好的经济性。
③如何从机械上做到上面又轻钢性又好的矛盾。
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