【正文】 百分比 t% 強(qiáng)力切削 10% 300 9000 75 一般切削 30% 480 15000 120 精細(xì)切削 50% 600 20200 150 快速進(jìn)給 10% 900 225 0 0 0 其中： n絲 — 絲杠轉(zhuǎn)速， f / ( / min)hn v P r?絲 ， 預(yù)選絲杠導(dǎo)程 4( )hP mm? ， fv — 進(jìn)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(xiàn)，按上節(jié)的簡化過程，可得到僅與進(jìn)給速度 fv 和鉆頭轉(zhuǎn)速 n有關(guān)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(jié) 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(qiáng)度和良好的塑性。雕刻機(jī)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(jìn)給運(yùn)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(dǎo)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(yùn)動實現(xiàn)傳動 : 1）與工作臺固定連接，相對于 y 向絲杠運(yùn)動向絲杠運(yùn)動向支架固定連接，相對 于 2）與機(jī)頭向絲杠運(yùn)動 3）與機(jī)頭 向支架固定連接，相對于 Z向絲杠移動。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。 導(dǎo)軌的主要功能是導(dǎo)向和承載作用。 2）安裝后無反作用力，而且維護(hù)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(jìn)電動機(jī)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(jī)軸相聯(lián)，由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動絲杠，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動。刀具和工件的運(yùn)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(jìn)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(jī)械傳動機(jī)構(gòu)，驅(qū)動機(jī)床的工作臺、主軸頭架等執(zhí)行部件實現(xiàn)工作進(jìn)給和快速運(yùn)動。橫梁承載機(jī)頭的 重量，驅(qū)動機(jī)頭動，容易彎曲變形，在結(jié)構(gòu)仿真和運(yùn)動仿真中是重要的分析對象 : 4)機(jī)頭部分 機(jī)頭部分由主軸組件， 2方向的絲杠和導(dǎo)軌，以及支架組成。 圖 3 右手坐標(biāo)系統(tǒng) The system of right coordinate 三維雕刻機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu) 該三維雕刻機(jī)的機(jī)械幾何結(jié)構(gòu)，由以下幾部分組成 : 1)底座部分 作為整機(jī)的基礎(chǔ)，承擔(dān)整個機(jī)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(biāo)數(shù)控雕刻機(jī)的設(shè)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(yīng)考慮雕刻機(jī)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。 (2)雕刻機(jī)運(yùn)動分配的影響 工件表面形成方法及運(yùn)動相同，而雕刻機(jī)的運(yùn)動分配不同，雕刻機(jī)的布局也會不同。 影響雕刻機(jī)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(jī)布局的基本因素 : (1)表面形成運(yùn)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(yùn)動的形式和數(shù)目就不同，并導(dǎo)致布局的差異。 雕刻機(jī)總體布局的基本要求 雕刻機(jī)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(jì)性等等各種要求 。 2 雕刻機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu) 雕刻機(jī)的工作原理 計算機(jī)數(shù)控雕刻機(jī)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(jī)工作原理 Working principle of CNC engraving 通用微型計算機(jī)內(nèi)安 裝專用的設(shè)計排版軟件進(jìn)行圖形、文字的設(shè)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(jī)，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(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的信號 (脈沖串 )，控制雕刻機(jī) X， Y， 2 三軸的走刀。我國的數(shù)控雕刻機(jī)起步經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，隨著數(shù)控技術(shù)的進(jìn)步，經(jīng)過十多年的發(fā)展，己形成了多個國品牌的雕刻機(jī)，如上海洛克公司生產(chǎn)的啄木鳥數(shù)控雕刻機(jī)、北京糟雕公司生產(chǎn)精雕數(shù)控雕刻機(jī)和南京科能公司生產(chǎn)的威克數(shù)控雕刻機(jī)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(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 數(shù)控雕刻機(jī)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(jī)玻璃、三維廣告牌、雙色人物雕像、浮雕獎?wù)?、有機(jī)板浮雕、立體門頭字等。數(shù)控雕刻過程是由計算機(jī)控制完成，可以達(dá)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(jī)電一體化是當(dāng)今世界機(jī)械工業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展的主要趨勢，也是我國機(jī)械工業(yè)發(fā)展的必由之路。 機(jī)電一體化技術(shù)是機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，它包括機(jī)械、電子、計算機(jī)和自動控制技術(shù)。五坐標(biāo)數(shù)控雕刻機(jī)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。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(jī)。切易于操作，具有很大的可行性。 數(shù)控雕刻機(jī)技術(shù)廣泛應(yīng)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(jī)的加工材料為金屬，所以對機(jī)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(jī)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(shù)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(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。 數(shù)控雕刻機(jī)及其發(fā)展現(xiàn)狀 數(shù)控雕刻機(jī) 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(qiáng)、一致性差，嚴(yán)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(jī)，刻章機(jī)再到三維雕刻機(jī)，制作工藝也日漸成熟，應(yīng)用范圍也日漸廣泛。一”。 Numerical control system。 目 錄 摘要 ...........................................................1 關(guān)鍵詞 .........................................................1 1前言 ..........................................................2 雕刻機(jī)概述 ..................................................2 雕刻機(jī)起源 ................................................2 數(shù)控雕刻機(jī)及其發(fā)展現(xiàn)狀 ......................................3 數(shù)控雕刻機(jī) ................................................3 研制雕刻機(jī)的目的和意義 ....................................4 數(shù)控雕刻機(jī)的特點 ..........................................4 數(shù)控雕刻機(jī) 的應(yīng)用領(lǐng)域 ......................................5 我國數(shù)控雕刻機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 ..................................5 2雕刻機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu) ..............................................6 雕刻機(jī)的工作原理 ............................................6 整體結(jié)構(gòu) ....................................................7 雕刻 機(jī)總體布局的基本要求 ..................................7 影響雕刻機(jī)布局的基本因素 .................................7 坐標(biāo)系的確定 .............................................8 三維雕刻機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu) ......................................9 進(jìn)給系統(tǒng) ....................................................9 進(jìn)給系統(tǒng) ...................................................13 3 三坐標(biāo)數(shù)控雕刻機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計 ............................14 設(shè)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(yùn)動系統(tǒng)的設(shè)計計算 ......................................16 主運(yùn)動系統(tǒng)傳動鏈的組成 ...................................16 主軸電動機(jī)的設(shè)計計算 ....................................17 進(jìn)給運(yùn)動系統(tǒng)的設(shè)計計算 .....................................18 進(jìn)給系統(tǒng)傳動鏈的組成 ....................................19 滾珠絲杠副的設(shè)計計算 .....................................19 工作臺進(jìn)給電動機(jī)的設(shè)計計算 ...............................22 工作臺直線導(dǎo)軌副的設(shè)計計算 ..............................23 插補(bǔ)法 .....................................................23 4結(jié)論 .............................