【正文】 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 15 4 機床進給系統(tǒng)方案設(shè)計 進給傳動系統(tǒng)選擇 進給傳動系統(tǒng)的要求 一般來講，機床的進 給傳動系統(tǒng)的 靈敏度、精度、穩(wěn)定性是數(shù)控機床的輪廓加工精度以及定位精度的直接影響因素。就而言，電主軸的潤滑方式通常有脂潤滑與油氣潤滑兩類 ， 用戶可以按其無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 需求任選其一。 （ 2）通過采用交流變頻的技術(shù) ， 電主軸能夠在額定的轉(zhuǎn)速范圍之間發(fā)生無級變速 ，從而 適應(yīng)了機床在工作時的各種不同工作情況以及負載發(fā)生變化的需求。 這對于數(shù)控機床傳動系統(tǒng)來講是一項的重大突破的改革。它還有利于機床動平衡的改善 , 避免了加工過程中的振動及噪音 。通過公式（ ）可知 ，轉(zhuǎn)速 n 與頻率 f 是 正比 關(guān)系。變頻器是通過電腦所給的信息，發(fā)出一種脈沖，再通過脈沖來控制轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)了 1500 至 24000r/min之內(nèi) 的不同轉(zhuǎn)速。因為本次所設(shè)計的數(shù)控雕刻機機床的整體結(jié)構(gòu)比較小，加上高速電主軸價格昂貴，所以主傳動方式采直流電機直聯(lián)帶動主軸機構(gòu)，這種方式結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，運動可靠。對機床橫梁導(dǎo)軌的布局進行了改進，由一般的平面式布局改為空間式布局，提高了機床的穩(wěn)定性和加工精度。 圖（ a） 改進前橫梁導(dǎo)軌布局 圖（ b） 改進后橫梁導(dǎo)軌布局 圖 橫梁導(dǎo)軌布局圖 定梁式數(shù)控雕刻機機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 9 初步設(shè)計數(shù)控雕刻機的機械結(jié)構(gòu)布局如圖 。 3）機床主軸在高 速運轉(zhuǎn)時 , 對于加工 進給的速度快時 , 主軸刀具較容易斷掉 。對于縱向較長工件的批量加工時，需要使用外伸支架支撐的結(jié)構(gòu)，它們的支點高度相同。 本次設(shè)計的機床總體布局將采用龍門架式布置結(jié)構(gòu)。所需加工零件的大小面積，將直接和導(dǎo)軌的布局以及機床工作臺的尺寸相關(guān)。 由于數(shù)控雕刻機的動靜分配存在差異，所以機床對應(yīng)的布局也會不同。 在滿足了機床總體布局基本要求的基礎(chǔ)上，還應(yīng)考慮到影響雕刻機布局的其它基本因素，如下： 要在加工零件的表面銑雕出不同形狀的線路紋路，就要結(jié)合不同的刀具來進行加工，所以機床表面成形運動的數(shù)目及形式也就不同，將直接導(dǎo)致機床布局的差異。本文所設(shè)計的小型數(shù)控雕刻機機床的性能指標(biāo)參數(shù)如下表 11： 表 11 數(shù)控雕刻機系統(tǒng)主要性能指標(biāo)參數(shù) 性能名稱 數(shù)值 加工幅面 120160200mm 工作臺尺寸 X/Y 270278mm 行程 X/Y/Z 50150200mm 最大進給速度 加工刀具最大直徑 主軸電機最高轉(zhuǎn)速 3000r/min 主軸電機功率 400kw 換刀方式 手動換刀 X/Y/Z 定位精度 ～ + X/Y/Z 重復(fù)定位精度 ～ + 總功率 P 1000W 軸聯(lián)動數(shù) 4 脈沖當(dāng)量 ～ +外觀尺寸 400500600 定梁式數(shù)控雕刻機機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 5 2 雕 刻 機總體布局方案設(shè)計 數(shù)控雕 刻 機布局要求及影響因素 數(shù)控雕刻機床主要是用于較小雕刻量或軟金屬材料的工件的加工。這大大提高了生產(chǎn)效率，同時也滿足了大規(guī)模的自動化生產(chǎn)需要。數(shù)控鉆銑床多數(shù)采用了氣墊加磁浮的方式， X、 Y 軸用氣浮導(dǎo)向，工作臺面用氣浮支撐，采用伺服馬達作為工作臺面的定位驅(qū)動，還配有精密的滾珠絲杠以及預(yù)加載荷的雙螺母進行校正調(diào)整。而且， PCB 電路板還可能被斷的鉆頭劃壞損傷，嚴(yán)重影響到電路板制作的質(zhì)量問題。就位置的反饋系統(tǒng)而言，配置了直線光柵或線性磁尺，將它們組成閉環(huán)式反饋回路，讓鉆孔的定位精度達 以下，重復(fù)定位精度在 以下。由主 CPU 控制，從 CPU 再分別控制不同功能與特性的結(jié)構(gòu)部件，確保它們于主 CPU 的控制步調(diào)一致。其中，隨著觸摸屏手機、平板電腦的滲透率不斷提高，未來消費類電子產(chǎn)品零配件制造行業(yè)對數(shù)控雕刻機需求將持續(xù)快速增長，到 2020年，僅消費類電子產(chǎn)品零配件制造行業(yè)，對數(shù)控雕刻機需求量就將達到 38000 臺 [3]。由于數(shù)控雕刻機的應(yīng)用領(lǐng)域日益拓展，它的市場規(guī)模也不斷擴大。它可以完成一般的輕型零件及 電子電路板的加工，也可以進行透刻輪廓等加工。 數(shù)控雕刻機的機械加工精度高、剛性強，它的數(shù)控系統(tǒng)還擁有抗干擾特性，是含有高新科學(xué)技術(shù)的一種加工設(shè)備，其機電一體化水平先進。s world, modern industrial technology are rapidly developing with each passing day. In the field of machinery manufacturing, people are increasingly high requirements for the quality, accuracy and efficiency of the machine parts. Therefore, for a machine with a new generation of machined parts is also increasing. In this trend, driven by CNC machine tools transform the structure optimization design bees very significant. A large number of CNC machine tools just mushroomed into the machinery manufacturing industry. Such as CNC engraving machine plays an important role in the field of mold, PCB circuit board, and advertising signs. In this paper, surveys and studies have been done of the fixed beam CNC engraving machine CNC machine tools development at home and abroad as well as its outlook for manufacturing in the future, and the structure of the CNC machine to do the research and design optimization, the overall layout design machine main drive system design (the electric spindle or motor directly connected to the transmission structure), machine tool feed motion systems (rail and ball screw) structural design, the ball screw calculation of selection and check the bearing and motor the calculation and selection, and finally the use of CAD drawing software to draw the general assembly drawing of the machine, some parts diagram and structure diagram. Key words: CNC engraving and milling machine； spindle； rail； ball screw V 目 錄 摘 要 ............................................................................................................................................III ABSTRACT .................................................................................................................................. IV 目 錄 .............................................................................................................................................V 1 緒論 ............................................................................................................................................. 1 數(shù)控雕刻技術(shù)的產(chǎn)生 .......................................................................................................... 1 本課題研究的內(nèi)容及意義 .................................................................................................. 1 國內(nèi)外研究狀況及其發(fā)展趨勢 .......................................................................................... 1 雕 刻 機機械系統(tǒng)設(shè)計的主要技術(shù)指標(biāo) .............................................................................. 4 2 雕 刻 機總體布局方案設(shè)計 ......................................................................................................... 5 數(shù)控雕 刻 機布局要求及影響因素 ...................................................................................... 5 數(shù)控雕 刻 機總體結(jié)構(gòu)布局 .................................................................................................. 6 數(shù)控雕 刻 機結(jié)構(gòu)的改良對比 .............................................................................................. 7 工作臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .............................................................................................................. 9 本章小結(jié) ............................................................................................................................ 10 3 主傳動系統(tǒng)的 方案設(shè)計 ........................................................................................................... 11 主運動傳動系統(tǒng)設(shè)計 ........................................................................................................ 11 電主軸 ................................................................................................................................ 12 電主軸的介紹 ........................................................................................................... 12 電主軸的結(jié)構(gòu)及其優(yōu)點 ........................................................................................... 12 電主軸的安裝 ..............