【正文】 為了確保兩條導(dǎo)軌能夠平行，通常把其中一條導(dǎo)軌作為基準(zhǔn)導(dǎo)軌。 當(dāng)機(jī)床工作臺上升時 , 單向逆止軸承像普通軸承一樣 , 沒有逆止的作用 , 伺服電機(jī)帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動并用螺母帶動工作臺向上運(yùn)動。此種方式可以對絲杠施加較大的預(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，另一端簡支承的方式。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。 本設(shè)計中工作臺的絲桿選用的是滾珠絲桿副。對于高速加工機(jī)床來說，雖然可以通過加大螺距提高進(jìn)給速度，但是難以提高加速度。絲杠轉(zhuǎn)動時，通過油膜的推動螺母將作直線運(yùn)動，反之，螺母轉(zhuǎn)動時，可使絲杠作直線移動。然而，造成傳動系統(tǒng)非線性的主要原因是傳動系統(tǒng)的摩擦死區(qū)、傳動間隙。 （ 5）由于電機(jī)主軸采用直聯(lián)一體式，不存在中間傳動的環(huán)節(jié) ，因此 電主軸工作時將運(yùn)行地更為平穩(wěn) ，幾乎 沒有外來的沖擊現(xiàn)象 ，由于 主軸軸承所能夠承受的動、負(fù)載荷比較小 ，所以這種結(jié)構(gòu)也 延長了它的精度壽命。因此，對于研發(fā)出性能更加優(yōu)越的高速電主軸迫在眉睫 [10]。其中，輸入的交流電轉(zhuǎn)換為直流電是通過整流器來實現(xiàn)，直流電再轉(zhuǎn)換成所需頻率的交流電是由逆變器來實現(xiàn)。 電主軸是一種新型技術(shù)，是為高速數(shù)控機(jī)床主軸系統(tǒng)的高速轉(zhuǎn)動而專門研發(fā)出來的一種新型產(chǎn)物。因此本次設(shè)計機(jī)床的整體式床身底座由孕育鑄鐵鑄造加工而成。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，所以支 架支撐的調(diào)整較方便，但是支架的結(jié)構(gòu)和布局 B方案相比顯得繁雜。因為就其它條件相同下，機(jī)床的移動部分的零件的重量越小，那么它的慣性將越小，其傳動件的尺寸以及驅(qū)動電機(jī)的功率也將越小。對于機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)而言，它的控制反應(yīng)速度要迅速、靈敏，其所配置的伺服電機(jī)的特性 要極佳。而且 X 軸和 Y 軸采用分離式布局，避免了 傳統(tǒng)的重疊現(xiàn)象。甚至有的同時顯示和報警。由于這些加工技術(shù)本身有著一定的局限性，所以一般 PCB 加工作業(yè)大多數(shù)得依靠數(shù)控雕刻機(jī)床來進(jìn)行。 國內(nèi)外研究狀況及其發(fā)展趨勢 伴隨著模具業(yè)、廣告招牌業(yè)、家具制造業(yè)的發(fā)展日趨擴(kuò)大，尤其在模具行業(yè)中對零件畢業(yè)設(shè)計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 表面的加工，要求不斷提高。跟據(jù)相關(guān)資料載述，世上首臺 CNC 機(jī)床的問世，是 1952 年在芝加哥機(jī)床展覽會上出現(xiàn)的 ，而針對于 PCB 工業(yè)加工的 CNC 機(jī)床大概晚于純金屬切削加工機(jī)床 10 年左右 ，它 是 60 年代初期出現(xiàn)的，從此便開創(chuàng)了數(shù)控雕刻技術(shù)的新紀(jì)元 [1]。在機(jī)械制造領(lǐng)域，人們對于機(jī)械零件加工的質(zhì)量、精度和效率等的要求也越來越高。同時，它價格適宜，被認(rèn)為是低投入高回報的一類加工機(jī)床。根據(jù)羅百輝的調(diào)查顯示， 2020～ 2020 年，數(shù)控雕刻機(jī)被用于模具加工、家具制造行業(yè)還是小批量，是它導(dǎo)入市場的階段。 2）數(shù)控鉆銑的效率高，精度好，速度快，質(zhì)量高 畢業(yè)設(shè)計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 一般來說數(shù)控鉆銑床的各個電主軸都配置 了 Z 軸進(jìn)給深度控制感應(yīng)系統(tǒng)。 然而，針對這個問題，現(xiàn)在數(shù)控鉆銑床的主軸系統(tǒng)都安裝了斷鉆檢測裝置，當(dāng)鉆頭斷了，數(shù)控機(jī)床將自動停止運(yùn)轉(zhuǎn)，并顯示提醒斷鉆的位置，相應(yīng)的換上好的鉆頭，還要自 動檢測所裝鉆頭的直徑，并重新進(jìn)行孔加工。增加主軸以后，機(jī)床臺面尺寸也要對應(yīng)增加。因此，在布局雕刻機(jī)時，必須根據(jù)加工的要求，首先對所要加工零件表面成形的方法及運(yùn)動進(jìn)行綜合、全面合理地考慮。 比如，所需加工零件的面積尺寸很大，機(jī)床工作臺在于加工同一方向尺寸將會變大，其它一系列部件如與工作臺相連接的滑塊、滑板及兩導(dǎo)軌布局的跨距將越大。但機(jī)床 Z軸系統(tǒng)刀具的運(yùn)動精度難以得到保證，而且龍門架的移動相對笨重。 圖 數(shù)控雕刻機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖 由于此次設(shè)計的數(shù)控雕刻 機(jī) 機(jī) 床的剛性 大部分是為了 克服 機(jī)床 移動系統(tǒng)在高速移動的情況下對非移動系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力，因此該機(jī)床的滾珠絲杠副和導(dǎo)軌系統(tǒng)在設(shè)計選型時要盡量考慮加粗，這樣，機(jī)床的剛性將有利于加強(qiáng) 。 這種方式所采用的直流電機(jī)所具有的特點如下： （ 1）特性保持線性關(guān)系 無論機(jī)械特性還是調(diào)節(jié)特性都呈現(xiàn)良好的線性度。因此，改變電動機(jī)轉(zhuǎn)速可以通過改變頻率 f 來實現(xiàn)，當(dāng)頻率 f 在 0～ 50Hz 的范圍內(nèi)變動時 ， 電動機(jī) 轉(zhuǎn)速的調(diào)畢業(yè)設(shè)計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 節(jié)范圍比較大。相對于傳統(tǒng)機(jī)床采用的皮帶式或齒輪傳動式的主軸系統(tǒng)相比，它克服了它們在主軸高速轉(zhuǎn)動下發(fā)生 打滑、噪音大和振動、傳動慣量大、穩(wěn)定性差等缺點。一般來講，如果采用脂潤滑的方式 ，那么 其相應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)的速度就油氣潤滑相比要低 [11]。 在數(shù)控機(jī)床上，能夠?qū)崿F(xiàn)直線進(jìn)給運(yùn)動的主要有以下三種形式： （ 1）通過絲杠（一般為靜壓絲杠或滾珠絲杠）螺母副，把電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變成直線運(yùn)動。 5）油膜層介于螺母與絲杠之間，對絲杠的誤差有“均化”作用，即可以使絲杠的傳動誤差小于絲杠本身的制造誤差。 （ 2）直線電動機(jī)，特別是直線感應(yīng)電動機(jī)的起動推力受電源電壓的影響較大，故對驅(qū)動器的要求較高，應(yīng)采用措施保證或改變電動機(jī)的有關(guān)特性來減少或消除這種影響。但是，隨著直徑的增大，其轉(zhuǎn)動慣量也 大大增大。 滾珠絲杠副支承方式通常有以下幾種： （ 1） 雙推一自由方式 即絲杠一端固定，另一端自由。所以，對于滾珠絲杠的軸向剛度以及精度的要求比較高。 這種結(jié)構(gòu)的缺點是在工作臺垂直向下傳動時 , 傳動力 必須先克服這個額外加上去的摩擦扭矩，增加了一定的能耗 [13]。包括進(jìn)給系統(tǒng)的各種結(jié)構(gòu)及其比較和所采取的布局方式，滾珠絲杠副的選擇、安裝布局的比較及所采用的安裝方式，導(dǎo)軌的安裝布局。 畢業(yè)設(shè)計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 更重要的是，它具有較高的阻尼性能，而高的阻尼性能，又可以提高機(jī)床的抗震性。 滾珠絲杠副的制動裝置 因為滾珠絲杠副的逆?zhèn)鲃有时容^高 ,而它的 逆向傳動又不可以自鎖 , 所以 當(dāng)滾珠絲杠處于垂直安置狀態(tài)時必須另外配有制動裝置， 這樣就可以 防止伺服電機(jī)停止了轉(zhuǎn)動 , 運(yùn)動部件 由于自身重量而產(chǎn)生了逆向傳動 , 也能夠防止由于偶然因素而造成的事故。 （ 3） 雙推一雙推方式 即絲杠兩端均固定。絲杠螺母座和絲杠支承座都應(yīng)該有可靠的剛度和精度。為了獲得高精度、高剛度的進(jìn)給系統(tǒng)，應(yīng)選用精度高的滾珠絲杠傳動副。但其傳動不夠平穩(wěn)，傳動精度不高，而且還不能自鎖。因此當(dāng)它用于水平放置或者垂直傳動的高速度、大慣量的傳動中一定要配有制動裝置。而且簡單介紹了高新技術(shù)電主軸，包括其優(yōu)點、結(jié)構(gòu)布局、安裝形式等。 （ 1）主軸是通過內(nèi)裝式電機(jī)聯(lián)結(jié)直接驅(qū)動的，除去了齒輪、皮帶、聯(lián)軸器等中間媒介的變速及傳動裝置 ，這 種結(jié)構(gòu)的 特點是：結(jié)構(gòu)緊湊簡單、噪聲低、效率高、產(chǎn)生振動低和加工精度高等等。這種結(jié)構(gòu)的 優(yōu)點是：重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、動態(tài)特性好、慣性小、穩(wěn)定性好。 主軸轉(zhuǎn)速是通過用變頻器來改變電動機(jī)的電源頻率，從而控制主軸的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)的，確保主軸的轉(zhuǎn)速范圍控制在 1500 到 24000r/min 之內(nèi)，從而實現(xiàn)了無級轉(zhuǎn)速。 本章小結(jié) 本章主要講述了本次設(shè)計的雕刻機(jī)總體機(jī)械結(jié)構(gòu)的布局，包括介紹了影響機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)布局的一些因素，并分析了它們的區(qū)別，優(yōu)缺點。 2）加工的切削力較大的情況下 ，機(jī)床 Z軸滑座與 Y向橫梁的垂直程度有偏移誤差的現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 象。 機(jī)床龍門式結(jié)構(gòu)具有剛性和對稱性優(yōu)良的特點，所以一向是設(shè)計高速切削機(jī)床結(jié)構(gòu)的首選 。 (3)機(jī)床切削的主運(yùn)動是刀具的高速轉(zhuǎn)動。 雕 刻 機(jī)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計的主要技術(shù)指標(biāo) 通過分析比較以往數(shù)控雕銑機(jī)及雕刻機(jī)的性能參數(shù)，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)目前數(shù)控雕刻機(jī)的最高主軸轉(zhuǎn)速通常在 24000r/min 左右，刀具 最高切削速度介于 4 到 6m/min 之間，機(jī)床主軸電機(jī)功率為 千瓦上下。 當(dāng)空氣軸承出現(xiàn)問題時，數(shù)控鉆銑機(jī)床將處在一種不平衡的狀態(tài)，這樣工作臺面很容易被劃傷。一般銑床因工藝的需要，其速度會確保在 55000r/min 以下，速度快反而不利于加工。 在市場結(jié)構(gòu)方面，消費類電子產(chǎn)品零配件制造、模具制造、五金制品及家具制造等四大行業(yè)仍將是數(shù)控雕刻機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域。 本課題研究的數(shù)控雕刻機(jī)是一種小型三軸聯(lián)動定梁式數(shù)控雕刻機(jī) 床。 關(guān)鍵詞： 數(shù)控雕刻機(jī)；電主軸；導(dǎo)軌；滾珠絲杠； 畢業(yè)設(shè)計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 Abstract In today39。 本文主要調(diào)查和研究了定梁式數(shù)控雕刻機(jī)在國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r以及其在未來 制造業(yè)的前景，并對數(shù)控雕刻機(jī)的結(jié)構(gòu)做了研究和優(yōu)化設(shè)計，主要包含了數(shù)控機(jī)床的總體布局方案設(shè)計、機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計、（電主軸或電機(jī)直聯(lián)傳動結(jié)構(gòu)）、機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動系統(tǒng)（導(dǎo)軌及滾珠絲杠）的結(jié)構(gòu)設(shè)計、相關(guān)滾珠絲杠的計算選型及校核、軸承和電機(jī)的計算及選型，最后利用 CAD 繪圖軟件繪制了機(jī)床的總裝配圖、部分零件圖及相關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖。但是一般都體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴 [2]。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)計到 2020 年全國數(shù)控雕刻機(jī)產(chǎn)銷量將達(dá)到 12 萬臺。對于加工鉆孔直徑為 小孔時。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，加工動作更輕便。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]。使刀具的鉆孔加工有個切入的過程。 圖 數(shù)控雕刻機(jī)機(jī)床總體布置圖 本次設(shè)計的數(shù)控雕刻機(jī)機(jī)床主要由： 控機(jī) 。 數(shù)控雕 刻 機(jī)結(jié)構(gòu)的改良對比 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)存在某些普遍問題，比如： 1）對于機(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。其裝配關(guān)系如下圖 ： 畢業(yè)設(shè)計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 圖 工作臺布局圖 為了減輕數(shù)控雕刻機(jī)機(jī)床移動部件的質(zhì)量，機(jī)床工作臺的材質(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。直流電機(jī)通過彈性夾頭直接與刀具連接。 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副 , 其結(jié)構(gòu)也就 實現(xiàn)了機(jī)床主軸部件系統(tǒng)的 “ 零傳動 ” 。與機(jī)械主軸相比較 ， 電主軸具備以下優(yōu)點。 圖 電主軸安裝示意圖 本章小結(jié) 本章主要敘述了機(jī)床主軸傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，采用了電機(jī)與主軸直聯(lián)的方式實現(xiàn)傳動切削，包括其傳動優(yōu)點和直流電機(jī)的特性。畢業(yè)設(shè)計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 但是因為它存在運(yùn)動的可逆性，即一方面它能將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變成直線運(yùn)動，相應(yīng)的反過來它也可以把直線運(yùn)動轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，它不能夠?qū)崿F(xiàn)自鎖。齒輪齒條副傳動用于行程較長的大型機(jī)床上，可以得到較大的傳動比，進(jìn)行高速直線運(yùn)動，剛度及機(jī)械效率也高。在開環(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精度。此外，要想提高進(jìn)給系統(tǒng)的傳動剛度，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。同時絲杠熱變形可以自由地向一端伸長。當(dāng)在數(shù)控機(jī)床上選取這類軸承時，為了便于對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。非金屬彈性元件聯(lián)軸器制造方便，方便得到各種結(jié)構(gòu)形狀。 畢業(yè)設(shè)計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 5 主傳動及 X向進(jìn)給系統(tǒng)部分零件計算和校核 主傳動零部件計算及校核 主軸參數(shù)設(shè)計 （ 1）主軸上、下軸頸的設(shè)計 查 171。 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)傳動結(jié)構(gòu)沒有間隙，這樣才可以準(zhǔn)確地執(zhí)行脈沖的指令，使得脈沖不會丟掉，從而避免造成的“失步”，最終使得機(jī)床的傳動精度與加工精度不會被影響。 由于要求數(shù)控雕刻機(jī)擁有運(yùn)動靈活的進(jìn)給系統(tǒng)，對于微小位移 (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)精度高的滾動軸承。固定端軸承同時承受軸向力和徑向力。因此一般是在兼顧二者的情況下 ， 選取最佳直徑。 （ 3）在金屬加工機(jī)床上，由于電動機(jī)直 接和導(dǎo)軌、工作臺做成一體，必須采取措施以防止磁力和熱變形對加工的影響。 6）承載能力與供油壓力成正比，與轉(zhuǎn)速無關(guān)。 （