【正文】 渡壓塊成 45度布局），這樣 夾緊力 就能夠均勻地傳遞到彈簧漲套 4上面 ，此時(shí) 彈簧漲套外壁向外部 彎曲 變形 ， 從而將 外圍 與支座基體頂 緊 ，同時(shí) 彈簧漲套 內(nèi)壁向里收縮變形 ，從而把 主軸緊緊抱住。 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 4 機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)選擇 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的要求 一般來(lái)講，機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的 靈敏度、精度、穩(wěn)定性是數(shù)控機(jī)床的輪廓 加工精度以及定位精度的直接影響因素。然而，造成傳動(dòng)系統(tǒng)非線性的主要原因是傳動(dòng)系統(tǒng)的摩擦死區(qū)、傳動(dòng)間隙。本次設(shè)計(jì)的進(jìn)給機(jī)構(gòu)系統(tǒng)采取的是直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 以上幾種傳動(dòng)方案的簡(jiǎn)介和比較 （ 1）滾珠絲杠螺母副 滾珠絲杠螺母副擁有如下的特點(diǎn)： 1）系統(tǒng)傳動(dòng)過(guò)程中的效率高，摩擦損失較??； 2）在絲杠螺母之間加以預(yù)緊后，能夠有效地消除間隙，大大提高了進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)剛度； 3）系統(tǒng)傳動(dòng)過(guò)程中的摩擦阻力較小，而且?guī)缀鹾瓦M(jìn)給系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng) 速度無(wú)關(guān)，動(dòng)和靜摩擦力的變化也較小，較難出現(xiàn)低速爬行情況； 4）系統(tǒng)長(zhǎng)期工作不會(huì)產(chǎn)生較大的磨損，其使用壽命較長(zhǎng)，保持精度特性良好。其中，采用具有制動(dòng)裝置的伺服電動(dòng)機(jī)來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)是最簡(jiǎn)單有效的解決方法。絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 通過(guò)油膜 的 推動(dòng)螺母 將作 直線運(yùn)動(dòng)，反之，螺母轉(zhuǎn)動(dòng) 時(shí)，可 使絲杠 作 直線移動(dòng)。 4）油膜層具有一定剛度，減少了反向間隙。 （ 3）齒輪齒條副 大型數(shù)控機(jī)床不宜采用絲杠傳動(dòng)，因長(zhǎng)絲杠制造困難，且容易彎曲下 垂，影響傳動(dòng)精度；同時(shí)軸向剛度與扭轉(zhuǎn)剛度也難提高。采用齒輪齒條副傳動(dòng)時(shí)，必須采取措施消除齒側(cè)間隙，當(dāng)傳動(dòng)負(fù)載小時(shí)，也可采用雙片薄齒輪調(diào)整法，分別與齒條齒槽的左、右兩側(cè)貼緊，從而消除齒側(cè)間隙。對(duì)于高速加工機(jī)床來(lái)說(shuō)，雖然可以通過(guò)加大螺距提高進(jìn)給速度，但是難以提高加速度。 直線電動(dòng)機(jī)的不足之處，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （ 1）與同容量旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)相比，直線電動(dòng)機(jī)的效率和功率因數(shù)要低，特別在低速時(shí)更明顯。 Z 軸采用圓柱導(dǎo)軌 [12]。但是，隨著絲杠精度的提高，其價(jià)格也將大大上升。 本設(shè)計(jì)中工作臺(tái)的絲桿選用的是滾珠絲桿副。要想使進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有足夠的剛性，就要選用直徑粗大的絲杠。 Y軸滾珠絲杠的公稱直徑為 32mm。 提高絲杠螺母座的局部剛度和接觸強(qiáng)度一般可以通過(guò) 適當(dāng)加大 其與 機(jī)床結(jié)合部件的 有關(guān)接觸面積來(lái)實(shí)現(xiàn)。其二 是把推力軸承或 者向心推力軸承和向心軸承組合使用，它的軸向剛度有所 提高，但 是 軸承的摩擦阻力和發(fā)熱 增大了 而且 還 增加了 軸承支架的結(jié)構(gòu)尺寸。 而且 它的產(chǎn)品成對(duì)出售， 使用極為方便，而且在 它 出廠時(shí) ， 內(nèi)外環(huán)的厚度 都已經(jīng)選配好，裝配時(shí)只要用螺母和端蓋將內(nèi)環(huán)和外環(huán)壓緊，就可以 得 到 出廠時(shí)已經(jīng)調(diào)整好的預(yù)緊力。 （ 2） 雙推一支承方式 即絲杠一端固定，另一端支承。固定端軸承都可以同時(shí)承受軸向力和徑向力，這種支承方式，可以對(duì)絲杠施加適當(dāng)?shù)念A(yù)拉力，提高絲杠支承剛度，可以部分補(bǔ)償絲杠的熱變形。此種方式可以對(duì)絲杠施加較大的預(yù)拉力，提高絲杠支承剛度，補(bǔ)償絲杠的熱變形 本次數(shù)控雕刻機(jī)床 X、 Y向絲杠均采用一端固定，另一端簡(jiǎn)支承的方式。由于軸向載荷是滾珠絲杠的主要載荷，徑向載荷通常是臥式絲杠自身重量。數(shù)控機(jī)床在選用此類角接觸球軸承時(shí)，一般都要把 2個(gè)以上的軸承配對(duì)組合起來(lái)，再加以預(yù)緊力才能使用。 步進(jìn) 電機(jī)經(jīng)彈性聯(lián)軸器帶動(dòng)絲杠 , 實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的移動(dòng)。 當(dāng) 機(jī)床 工作臺(tái)上升時(shí) , 單向逆止軸承像普通軸承一樣 , 沒(méi)有 逆止 的 作用 , 伺服電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)并用螺母帶動(dòng)工作臺(tái)向上運(yùn)動(dòng)。 這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，作用可靠，運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定。 。 步進(jìn)電機(jī)與進(jìn)給絲杠的 聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu) 在數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)中， 要保證 步進(jìn)電機(jī)和滾珠絲杠的聯(lián)結(jié)傳動(dòng) 結(jié)構(gòu)沒(méi)有間隙，這樣才可以 準(zhǔn)確地執(zhí)行脈沖的指令， 使得脈沖 不會(huì)丟 掉，從 而 避免造成的“失步”，最終使得 機(jī)床的傳動(dòng)精度與加工精度 不會(huì)被影響 。因 為 單向逆止軸承的外環(huán) 是 通過(guò)鍵與摩擦阻尼裝置 相互 連 結(jié) 在一起 的 ， 軸承的 外環(huán)被摩擦阻尼裝置 所 產(chǎn)生的摩擦扭矩剎住 , 從而防止了逆 向 傳動(dòng)。單向逆止軸承僅允許一方向旋轉(zhuǎn) , 而另一方向止動(dòng)。當(dāng)在數(shù)控機(jī)床上選取這類軸承時(shí)，為了便于對(duì)軸承和滾珠螺母之間不同軸度的吸收，一般都選取 DF組配的方式。 由于要求數(shù)控雕刻機(jī)擁有運(yùn)動(dòng)靈活的進(jìn)給系統(tǒng)，對(duì)于微小位移 (絲杠微小轉(zhuǎn)角 )的響應(yīng)要靈敏，所以要選用摩擦力矩小、軸向剛度強(qiáng)、運(yùn)轉(zhuǎn)精度高的滾動(dòng)軸承。 數(shù)控雕刻機(jī) X、 Y向的滾珠絲杠副的支承結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 。由于絲杠不動(dòng)，可避免受臨界轉(zhuǎn)速的限制，避免了細(xì)長(zhǎng)滾珠絲杠高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)的種種問(wèn)題。同時(shí)絲杠熱變形可以自由地向一端伸長(zhǎng)。固定端軸承同時(shí)承受軸向力和徑向力。 從而 增加了滾珠的數(shù)目并相應(yīng)減小滾珠的直徑。為了提高支承的軸向剛度， 應(yīng) 選擇適當(dāng)?shù)臐L動(dòng)軸承。此外，要想提高進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)剛度， 滾珠絲杠 的支承的結(jié)構(gòu)剛度和它正確的安裝方式也是重要 的因素。因此一般是在兼顧二者的情況下 ， 選取最佳直徑。滾珠絲杠的摩擦系數(shù)小，傳動(dòng)效率高。本機(jī)床所選 3個(gè)方向滾珠絲杠副的精度等級(jí)均為 3級(jí)。在開(kāi)環(huán)和半閉環(huán)數(shù)控機(jī)床中，滾珠絲杠的精度將直接影響機(jī)床的定位精度和隨動(dòng)精度。 （ 3）在金屬加工機(jī)床上，由于電動(dòng)機(jī)直接和導(dǎo)軌、工作臺(tái)做成一體，必須采取措施以防止磁力和熱變形對(duì)加工的影響。 3）旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)必須通過(guò)絲杠、齒條等轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)環(huán)節(jié)對(duì)精度、剛度、快速性和穩(wěn)定性的影響無(wú)法避免；并且，這些轉(zhuǎn) 換機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)中必然會(huì)帶來(lái)噪聲。 （ 4）直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 采用直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)與旋轉(zhuǎn) 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)相比，它具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1）采用直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，不需要絲杠、齒輪齒條等轉(zhuǎn)換裝置即能直接實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，因此，它大大簡(jiǎn)化了進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了傳動(dòng)效率。齒輪齒條副傳動(dòng)用于行程較長(zhǎng)的大型機(jī)床上，可以得到較大的傳動(dòng)比，進(jìn)行高速直線運(yùn)動(dòng)，剛度及機(jī)械效率也高。 6）承載能力與供油壓力成正比，與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。 2）油膜可以吸振，提高了運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。就高速加工數(shù)控機(jī)床而言，這點(diǎn)至關(guān)重要。全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 但是因?yàn)樗嬖谶\(yùn)動(dòng)的可逆性，即一方面它能將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成直線運(yùn)動(dòng)，相應(yīng)的反過(guò)來(lái)它也可以把直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，它不能夠?qū)崿F(xiàn)自鎖。 （ 2）通過(guò)齒輪、齒條副的過(guò)渡，將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的基本形式 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)一般可以分為直線運(yùn)動(dòng)以及圓周運(yùn)動(dòng)這兩大類。 （ 2）機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的非線性以及傳動(dòng)部件精度，它們將直接影響機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的加工輪廓精度和位置定位精度。 圖 電主軸安裝示意圖 本章小結(jié) 本章主要敘述了機(jī)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，采用了電機(jī)與主軸直聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)切削，包括其傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)和直流電機(jī)的特性。 電主軸的安裝 電主軸在 機(jī)床上的安裝如圖 。 電主軸在工作中轉(zhuǎn)速極高 ， 為了能夠讓高速運(yùn)行的電主軸快速地散去熱量 ，一般在 電主軸的外壁加以不斷循環(huán)冷卻液。 （ 4）電主軸與其它結(jié)構(gòu)形式 的主軸系統(tǒng)相比 ，其 更有利于實(shí)現(xiàn)響應(yīng)快、轉(zhuǎn)動(dòng)高速化的需求 ，而且電主軸的 動(dòng)態(tài)精度以及穩(wěn)定性更加優(yōu)秀。與機(jī)械主軸相比較 ， 電主軸具備以下優(yōu)點(diǎn)。 這種結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了主軸高速化的轉(zhuǎn)速 ，能夠強(qiáng)有力地改善提高了 主軸的高速綜合性能。 通俗來(lái)講，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子也就是機(jī)床的主軸部件 ， 機(jī)床的主軸部件的腔體就是電機(jī)的機(jī)座。 對(duì)于在不同機(jī)床中的適用程度，電主軸又可分為好多類，如 : 鉆銑主軸、雕刻機(jī)主軸、加工中心主軸、磨床加工電主軸等等。 電主軸 電主軸的介紹 目前，高速電主軸是高速切削機(jī)床的關(guān)鍵核心部件之一 , 其 結(jié)構(gòu)是將機(jī)床的主軸與變頻電機(jī)軸做為一體，合二為一 , 也就是把變頻 主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子直接裝在主軸部件結(jié)構(gòu)的內(nèi)部 , 因此也把它稱 做內(nèi)裝式電主軸 ,它們之間將 不需使用齒輪或皮帶作為傳動(dòng)副 , 其結(jié)構(gòu)也就 實(shí)現(xiàn)了機(jī)床主軸部件系統(tǒng)的 “ 零傳動(dòng) ” 。變頻器 的速度調(diào)節(jié) 就是通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)電源頻率 來(lái)實(shí)現(xiàn) 的 ， 它 是一種理想的 、 高效率、高性能的調(diào)速手段。不同 種類 的變頻器 可以處理的電源功率是不同 的， 大概范圍在幾瓦到幾兆瓦 。另外，其還具備改變交流電 壓的輔助功能。直流電機(jī)通過(guò)彈性?shī)A頭直接與刀具連接。即在整個(gè)調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩的變化關(guān)系或是轉(zhuǎn)速隨控制電壓的變化關(guān)系都是線性的。當(dāng)前其 在高速雕削機(jī)床領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 3 主傳動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系 統(tǒng)設(shè)計(jì) 數(shù)控雕刻機(jī)的主傳動(dòng)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)主雕刻運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng) ，其 特點(diǎn)是：主軸 的 轉(zhuǎn)速 較 高 ， 傳遞的功率較大 ，因此是 數(shù)控機(jī)床 中的一種重要 部分。其裝配關(guān)系如下圖 ： 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 圖 工作臺(tái)布局圖 為了減輕數(shù)控雕刻機(jī)機(jī)床移動(dòng)部件的質(zhì)量，機(jī)床工作 臺(tái)的材質(zhì)選用鋁合金，輕便牢固，易于加工，而且鋁的材料特性較好，不易生銹，提高了機(jī)床使用的可靠性。 正因?yàn)椴捎昧艘陨弦幌盗写胧?，本次設(shè)計(jì)的數(shù)控雕刻機(jī)機(jī)床的最大優(yōu)點(diǎn)是可以對(duì)比較細(xì)小、輕便的零件進(jìn)行加工，而且加工精度較高，對(duì)軟金屬可進(jìn) 行高速切削加工 。保證了對(duì) X向工作 臺(tái)及兩邊立柱所需的剛性支撐作用，總體上使得機(jī)床的動(dòng)態(tài)加工穩(wěn)定性得到了提高。 機(jī)床工作臺(tái)和直線導(dǎo)軌滑塊的相連處布置臺(tái)階 ，其 側(cè)面采用螺釘鎖定 ，這樣 X向就被鎖定了。 數(shù)控雕 刻 機(jī)結(jié)構(gòu)的改良對(duì)比 至于其它結(jié)構(gòu)方面，綜合比較以往雕刻機(jī)、雕銑機(jī)的有關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)以往的一些結(jié)構(gòu)存在某些普遍問(wèn)題，比如： 1）對(duì)于機(jī)床各方向上的加工精度不容易保障，零部件的組合裝配比較煩雜。且加工過(guò)程能耗較高，效率較底。 在圖 B的 布局方案中，機(jī)床工作臺(tái)是固定的，數(shù)控雕刻機(jī) Y/Z軸系統(tǒng)作橫向的左右和豎直的上下移動(dòng)，龍門架作縱向的移動(dòng)。由于機(jī)床工作臺(tái)的移動(dòng)，機(jī)床的承載能力將不如布局 B的承載能力優(yōu)良 。 圖 數(shù)控雕刻機(jī)機(jī)床總體布置圖 本次設(shè)計(jì)的數(shù)控雕刻機(jī)機(jī)床主要由： 控機(jī) 。所需加工零件的重量越大，所要求機(jī)床工作臺(tái)、導(dǎo)軌等部件的剛度就要提高。 (3)要有助于加強(qiáng)雕刻機(jī)結(jié)構(gòu)的剛度，機(jī)床的占地面積要盡可能的小。 因此，對(duì)于雕刻機(jī)動(dòng)靜分配的規(guī) 劃，可依照下面的原則來(lái)考慮： (1)所選的動(dòng)靜分配將增強(qiáng)機(jī)床加工的精度。使刀具的鉆孔加工有個(gè)切入的過(guò)程。 加工零件的表面，要成形的加工運(yùn)動(dòng)主要可分為銑削、鉆孔、切割三類。在機(jī)床的加工過(guò)程中還要利于操作、位置的調(diào)整和進(jìn)行維修。它主軸的轉(zhuǎn)速甚至高達(dá) 30000r/min 左右。只要給出一定的變數(shù)值，就可以編制形狀相似的工件加工程序 [46]。 X、 Y 軸的編程也將相應(yīng)擴(kuò)大， (一般在 600mm 600mm 以上 )，軸的行程增加了，相應(yīng)的鉆孔面積也將增加。數(shù)控鉆銑床還可以進(jìn)行軟件的編程限位，不但可以自動(dòng)測(cè)量刀具大小長(zhǎng)短，還能對(duì)刀具進(jìn)行管理等。也使得運(yùn)動(dòng)加減速過(guò)程的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)縮短。因此快速 PCB 鉆銑機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)采用了伺服電機(jī)－滾珠絲杠－導(dǎo)軌的方式，導(dǎo)軌還選擇了氣浮導(dǎo)軌，它的摩擦系數(shù)更小，加工動(dòng)作更輕便。另一方面 ，機(jī)床具有了自檢功能后，它還能自動(dòng)控制鉆孔的深度，確保鉆頭尖端和工作臺(tái)面的距離。同時(shí)，每個(gè)主軸都安裝激光測(cè)試徑向跳動(dòng)裝置，保證每個(gè)主軸都保持在最佳工作狀態(tài)。 3）具有自檢自控功能 數(shù)控鉆銑床 ,大多數(shù)都具備自我檢測(cè)，自我反饋，自我調(diào)整的功能 。對(duì)于加工鉆孔直徑為 小孔時(shí)?？梢噪S時(shí)探測(cè) PCB 的 疊層與電主軸的壓力角的距離，從而把它們控制在一個(gè)合適的范圍里，確保了電主軸的最佳移動(dòng)距離，使其鉆孔的速度達(dá)到最高。那些純手工加工方法以及電路板的沖孔加工工藝方法在機(jī)械加工方法中已經(jīng)很少出現(xiàn)了，數(shù)控雕刻機(jī)床和數(shù)控銑床用在 PCB 制造行業(yè)早已很常見(jiàn)了，數(shù)控雕刻機(jī)床和數(shù)控銑 床也已列入了當(dāng)前國(guó)內(nèi)印制板機(jī)械加工的主導(dǎo)設(shè)備行列里。 現(xiàn)在印刷電 路板和它的制造技術(shù)的發(fā)展已達(dá)到了一個(gè)較高水平。結(jié)合各下游行業(yè)十二五規(guī)劃制定的發(fā)展目標(biāo)，羅百輝預(yù)計(jì)到 2020 年全國(guó)數(shù)控雕刻機(jī)產(chǎn)銷量將達(dá)到 12 萬(wàn)臺(tái)。 隨著數(shù)控雕刻機(jī)技術(shù)的不斷成熟和價(jià)格趨于合理，其性價(jià)比逐漸得到業(yè)界的認(rèn)可，市場(chǎng)快速擴(kuò)大。 CNC 雕刻機(jī)相對(duì)于一般加工機(jī)床有著技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)，而且它的價(jià)格合理，現(xiàn)已成為了市 場(chǎng)上電子零配件的制造、五金產(chǎn)品、家具制造、小型精密模具制造等行業(yè)加工機(jī)床工具。根據(jù)數(shù)控雕刻機(jī)的自身特點(diǎn)，可以將其分為機(jī)械系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，本文著重研究機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程。但是一般都體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴 [2]。就當(dāng)今制造類行業(yè)來(lái)講，尤其在復(fù)雜型腔模的精細(xì)加工中， CNC雕刻機(jī)的加工精度高、速度快、表面質(zhì)量好，能夠代替價(jià)格相對(duì)昂貴的加工中心的機(jī)加工。 由于模具產(chǎn)業(yè)和美術(shù)品制造業(yè)的日益發(fā)展，縱觀全球，市場(chǎng)上對(duì)于數(shù)控雕刻機(jī)的 需求逐步擴(kuò)大，首先是相對(duì)高端的數(shù)控雕刻