【正文】 百分比 t% 強力切削 10% 300 9000 75 一般切削 30% 480 15000 120 精細切削 50% 600 20200 150 快速進給 10% 900 225 0 0 0 其中： n絲 — 絲杠轉(zhuǎn)速， f / ( / min)hn v P r?絲 ， 預選絲杠導程 4( )hP mm? ， fv — 進給速度 (mm/min),n — 鉆削轉(zhuǎn)速 (r/min), zF — 鉆削力 (N), M— 鉆削扭矩 (Nm),mP — 鉆削功率 (kW)。 鉆削力、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 fv 和鉆頭轉(zhuǎn)速 n有關的 計算公式，如下表 4所示。 表 2 銑削力、扭矩和功率計算公式的簡化 Table 2 Milling force, torque and power of simplified calculation formula 計 算 公 式 和 參 數(shù) 選 定 計 算 結 果 銑削力： 0 .7 5 0 .6 24 2 .7 6 ( )z p fF a v n N??? 銑削扭矩： zM 3 .0 F N m?? ?????????? ??? （ ） 銑削功率： 7mZp 3 .1 4 1 0 F n k W?? ? ????（ ） 其中： C 11 6 , 1 , 0. 75 , 0. 85 , 0. 73 , 0. 13 , 0. 25 F F F F F F FX Y U q W K? ? ? ? ? ? ? ? 。這些材料具有較高的強度和良好的塑性。雕刻機在工作時，先將加工對象固定在工作臺上，選擇合適的刀具裝夾在電主軸上，能夠?qū)崿F(xiàn) X、 Y、 Z 軸 3 個方向進給運動由可編程序控制器實現(xiàn)自動控制，來完成工件的自 動加工。如下圖 7所示 圖 7 絲杠和圓導軌的支承方式 The bearing way of screw and circular 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。圓柱形導軌加工容易，導向精度高，可滿足定位精度的要求。 導軌的主要功能是導向和承載作用。 2）安裝后無反作用力，而且維護簡單 。 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。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)。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。刀具和工件的運動的合成就可以得到文字和圖案的輪廓。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，驅(qū)動機床的工作臺、主軸頭架等執(zhí)行部件實現(xiàn)工作進給和快速運動。橫梁承載機頭的 重量，驅(qū)動機頭動，容易彎曲變形，在結構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方向的絲杠和導軌，以及支架組成。 圖 3 右手坐標系統(tǒng) The system of right coordinate 三維雕刻機的機械結構 該三維雕刻機的機械幾何結構，由以下幾部分組成 : 1)底座部分 作為整機的基礎，承擔整個機體的重量，要求穩(wěn)定堅固。 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數(shù)控雕刻機的設計參數(shù)，采用布局 (2)的方案。由于工作臺移動，承載能力較布局 (1)方案差。由于工作臺不動，承載能力好，適合加工較重的工件。另外，還應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，模塊化設計法的影響等。 (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。 影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上，還應當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，并導致布局的差異。 雕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 雕刻機的機械結構 雕刻機的工作原理 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 1所示 圖 1 數(shù)控雕刻機工作原理 Working principle of CNC engraving 通用微型計算機內(nèi)安 裝專用的設計排版軟件進行圖形、文字的設計、排版， 自動生成加工路徑信息，通過 USB 接口或其他數(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。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。 9）汽車工業(yè)、輪胎模具，車燈模具及裝飾品模具加工。 5）印刷電路板 (PCB)新產(chǎn)品開發(fā)中的電路制作，鉆孔、銑槽等。 數(shù)控雕刻機的應用領域 數(shù)控雕刻機的應用領域廣泛，舉例如下 : 1）廣告及禮品制作業(yè)，用于雕刻各類雙色板標牌、有機玻璃、三維廣告牌、雙色人物雕像、浮雕獎章、有機板浮雕、立體門頭字等。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)是十分重要的。機電一體化是當今世界機械工業(yè)技術和產(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。 機電一體化技術是機械技術和電子技術的有機結合，它包括機械、電子、計算機和自動控制技術。五坐標數(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，用來完成復雜形狀零件的雕刻加工。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。切易于操作，具有很大的可行性。 數(shù)控雕刻機技術廣泛應用于模具模型、工藝品、印刷電路板的制作和廣告。如模具雕刻機的加工材料為金屬，所以對機床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 。同時，借助于專用的雕刻 CAD/CAM 軟件系統(tǒng)，加工控制程序的生成快捷、修改方便。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。三維立體雕刻類似于三維銑削加工，可以完成精密模具、藝術浮雕曲面等雕刻加工 。其中，全自由度空間雕刻主要用于一些形狀復雜的工藝品或大型藝術作品的雕刻工作，如玉雕、木雕工藝品以及冰雕與沙雕等作品。 數(shù)控雕刻機及其發(fā)展現(xiàn)狀 數(shù)控雕刻機 傳統(tǒng)雕刻加工業(yè)是一門技術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，嚴重制約了雕刻行業(yè)的發(fā)展。隨后美國、日本和法國等國也開始研制。從最初的刻字機，刻章機再到三維雕刻機，制作工藝也日漸成熟，應用范圍也日漸廣泛。一”。 Numerical control system。 目 錄 摘要 ...........................................................1 關鍵詞 .........................................................1 1前言 ..........................................................2 雕刻機概述 ..................................................2 雕刻機起源 ................................................2 數(shù)控雕刻機及其發(fā)展現(xiàn)狀 ......................................3 數(shù)控雕刻機 ................................................3 研制雕刻機的目的和意義 ....................................4 數(shù)控雕刻機的特點 ..........................................4 數(shù)控雕刻機 的應用領域 ......................................5 我國數(shù)控雕刻機的發(fā)展現(xiàn)狀 ..................................5 2雕刻機的機械結構 ..............................................6 雕刻機的工作原理 ............................................6 整體結構 ....................................................7 雕刻 機總體布局的基本要求 ..................................7 影響雕刻機布局的基本因素 .................................7 坐標系的確定 .............................................8 三維雕刻機的機械結構 ......................................9 進給系統(tǒng) ....................................................9 進給系統(tǒng) ...................................................13 3 三坐標數(shù)控雕刻機的機械系統(tǒng)的設計 ............................14 設計參數(shù)的確定 ............................................14 切削力、切削扭矩和切削功率計算 ............................14 銑削力、扭矩和功率的計算 .................................14 鉆削力、扭矩和功率的計算 .................................15 主運動系統(tǒng)的設計計算 ......................................16 主運動系統(tǒng)傳動鏈的組成 ...................................16 主軸電動機的設計計算 ....................................17 進給運動系統(tǒng)的設計計算 .....................................18 進給系統(tǒng)傳動鏈的組成 ....................................19 滾珠絲杠副的設計計算 .....................................19 工作臺進給電動機的設計計算 ...............................22 工作臺直線導軌副的設計計算 ..............................23 插補法 .....................................................23 4結論 .............................