【正文】 結構示意圖 由于此次設計的數(shù)控雕刻 機 機 床的剛性 大部分是為了 克服 機床 移動系統(tǒng)在高速移動的情況下對非移動系統(tǒng)產生強大的沖擊力，因此該機床的滾珠絲杠副和導軌系統(tǒng)在設計選型時要盡量考慮加粗，這樣，機床的剛性將有利于加強 。 加工精度難以保證的部位添加調整墊片 ，采用調節(jié)的方式確保滿足 各向精度的要求 ， 使得各個方向的運動輕快、便捷 [9]。采用箱形結構的方式，其底部內部筋板采用井字型筋板配合的網狀結構方式。 孕育鑄鐵的穩(wěn)定性、耐沖擊性和吸振性都很優(yōu)越，這將大大提高機床床身的結 構強度和剛性。 通過查閱資料、分析研究 ， 對數(shù)控雕刻機機械結構作如下改進 : ， 原來滑塊下的直線導軌布局在同一平面內 ，如圖 （ a） 所示， 現(xiàn)把它們布置在互相垂直的空間平面內 , 如圖 （ b）的結構所示 ，此時完全 鎖定了 機床 Z軸滑座的各相偏移誤差。 2）加工的切削力較大的情況下 ，機床 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)設計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 象。而且考慮到 不良力矩產生的影響，機床還對 X、 Y、 Z三個方向上的兩根直線滾動導軌之間的跨距進行了加寬，從機床的整體布局上進行考慮，有效、可靠地確保了機床的剛性。 綜合上述比較，充分結合參考機床布局的基本要求、影響機床布局的基本因素以及本次設計的雕刻機的設計參數(shù)，最終選用圖 A的 布局方案。但機床 Z軸系統(tǒng)刀具的運動精度難以得到保證，而且龍門架的移動相對笨重。由于機床工作臺是不動的，所以它的承載能力比較好，適合于對重型零件的工件。由于機床移動部件的質量比較小，因此該種方案中的數(shù)控雕刻機 Z軸系統(tǒng)刀具的運動、精度易于得到保障。如果所需承載加工零件比較輕，那么此類機床布局方式要求的電機功率及傳動部件的尺寸就比較小，移動比較快捷、輕便。 機床龍門框架式的基本布局形式一般有如圖 A,B兩種結構： 畢業(yè)設計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 圖 A 工作臺移動式 圖 B 龍門架移動式 圖 龍門式數(shù)控雕刻機結構示意圖 如圖 A的 布局方案，龍門架是固定的，數(shù)控雕刻機 Y/Z軸系統(tǒng)作橫向的左右和豎直的上下移動，機床 X工作臺將作縱向移動。 機床龍門式結構具有剛性和對稱性優(yōu)良的特點，所以一向是設計高速切削機床結構的首選 。 數(shù)控雕 刻 機總體結構布局 數(shù)控雕刻機總體結構布局如圖 。由此可見，待加工零件的形狀、尺寸、重量等也將是對雕刻機布局產生影響的直接性、決定性因素。 比如，所需加工零件的面積尺寸很大，機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、滑板及兩導軌布局的跨距將越大。 畢業(yè)設計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 零件的形狀、硬度、尺寸和其重量所產生的影響 一般來說，雕刻機機構的布局一定程度上也和待加工的零件的尺寸、形狀、重量 和硬度有關。這樣，雕刻機的運動力學性能將大大提高。 (2)機床移動部分的零件的重量最好輕巧。而且，就同一種動靜分配的布局而言，因為機床導軌的布局加上導軌結構安裝結構不一樣，雕刻機 的布局也會不一樣。 (3)機床切削的主運動是刀具的高速轉動。 (2)與 X、 Y 平面相垂直的 Z 方向上直線移動。因此所設計的數(shù)控 雕刻機必須滿足下面幾種運動才可以實現(xiàn)各種加工過程： (1)X、 Y 兩個方向上相互垂直的直線移動。因此，在布局雕刻機時，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動進行綜合、全面合理地考慮。方便換刀和裝卸所要加工零部件；注意防護，確保安全；機床的機械結構要簡單、可靠，機床的各個零部件要便于加工、裝配；最好要確保重量輕盈，體 積較小，制造成本較低，占地面積要小，總體外型要大方美觀 [7]。 從機械的角度出發(fā)去分析，對于數(shù)控雕刻機床而言，它的結構應滿足：加工范圍廣、工作精度高、生產率高和經濟性能好等各項要求；另外，它的非移動部件的剛性要好，移動部件而言，首先它要具有良好剛性，還要整體結構輕巧，要具有較好的靈活性；確保雕刻機具有與所要求的加工精度相適應的剛度、抗振性、熱變形及噪音水平；應便于觀察和檢測。各向移動部件要求運動輕巧、剛性好、靈活性強。要求加工精度較高。 雕 刻 機機械系統(tǒng)設計的主要技術指標 通過分析比較以往數(shù)控雕銑機及雕刻機的性能參數(shù)，發(fā)現(xiàn)國內目前數(shù)控雕刻機的最高主軸轉速通常在 24000r/min 左右，刀具 最高切削速度介于 4 到 6m/min 之間，機床主軸電機功率為 千瓦上下。目前，最后一種普遍得到運用，它是一種特有的有效的編程工具，能夠把任何加工順序作為用戶加工環(huán)境來運用和設計編程。 6） 編程的功能多種化 當前市場上的數(shù)控鉆銑床一般都有兩種以上的編程功能。增加主軸以后，機床臺面尺寸也要對應增加。 5）機床的電主軸頭數(shù)種類多、加工幅面大 現(xiàn)在的數(shù)控鉆床大多都是 46 個主軸鉆頭。布置 X 軸、 Y 軸在大理石結構的中央位置，工作臺面始終保持在最佳平衡狀態(tài)，畢業(yè)設計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 相應得也就提高了孔加工的精度。如若機器有不平衡現(xiàn)象出現(xiàn)，磁浮會吸住機床工作臺面，讓機器停下來，使得整個工作臺面完好無損。這樣機床工作臺面移動起來輕盈，快捷，精準。 當空氣軸承出現(xiàn)問題時，數(shù)控鉆銑機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。要求高速、高精度的進給，所以 PCB 鉆銑機的進給系統(tǒng)要求阻尼小、摩擦小、靈敏度高，這樣才能滿足 PCB 的孔加工時頻繁高速的起停運動。從而確保機床的工作臺面不會被鉆壞損傷。 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，當鉆頭斷了，數(shù)控機床將自動停止運轉，并顯示提醒斷鉆的位置，相應的換上好的鉆頭，還要自 動檢測所裝鉆頭的直徑，并重新進行孔加工。鉆頭的折斷在實際生產中經常發(fā)生，但若不能及時發(fā)現(xiàn)并采取更換措施，應該要鉆的孔就有可能為鉆。工作人員排除故障 疏忽的情況下，為使機器不會損壞，有的還可以自動控制，讓機器停止工作，制定它保持待機，從而有效防止了機器發(fā)生故障而損壞。它的設計理念是 ,在主 CPU 的控制下，有一個從 CPU 在全閉環(huán)控制系統(tǒng)下 ,負責對鉆銑床的各個部位進行動態(tài)檢查 ,發(fā)現(xiàn)問題隨時在顯示器上反饋出來。而且，加工出來的PCB 板無毛刺，不會有斜度，表面光滑整齊。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。 目前，當電主軸達最高運轉速度時，其值為 120200r/min。 Z 軸采用獨立驅動方式，電主軸系統(tǒng)使用氣浮軸承，很大程度上減少了摩擦力，從而確保了加減速的時間較短，也就提高了加工精度，提高了效率。 2）數(shù)控鉆銑的效率高，精度好，速度快，質量高 畢業(yè)設計說明書論文 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 軸進給深度控制感應系統(tǒng)。 數(shù)控鉆銑床技術就用于 PCB 制造業(yè)而言擁有其獨特的特性和優(yōu)點： 1）大多數(shù)采用了先進的控制技術 現(xiàn)在 PCB工業(yè)中人們使用的數(shù)控鉆銑床大多數(shù)采用了先進的主從結構的多微計算機 C數(shù)控技術，也可稱為一主多從的多 CPU 控制技術。 就我國而言，通過幾十年的發(fā)展， PCB 制造行業(yè)的技術含量和設備支持都達到了一個較高的水平。從印刷電路板的機加工環(huán)節(jié)上來分析，為了制造出高質量的印刷電路板，目前有激光鉆孔技術、光致法成孔、等離子體蝕孔等技術含量高的加工工藝。 下面以 PCB 的加工為例，介 紹數(shù)控雕刻機在印刷電路板領域的應用。 在市場結構方面，消費類電子產品零配件制造、模具制造、五金制品及家具制造等四大行業(yè)仍將是數(shù)控雕刻機的主要應用領域。未來數(shù)控雕刻機行業(yè)將持續(xù)高速增長。進入 2020 年我國數(shù)控雕刻機產 銷量突破 10000 臺，產值超過 15 億元，標志著國內數(shù)控雕刻機產業(yè)進入高速成長期；從 2020～ 2020 年，在模具加工、家具與五金制造等行業(yè)需求繼續(xù)快速增長的同時，由智能手機、平板電腦、電子書、 GPS 等帶動的消費類電子零配件制造業(yè)的需求異常突起，推動數(shù)控雕刻機行業(yè)迅速發(fā)展， 2020 年國內數(shù)控雕刻機產量已突破 萬臺。根據(jù)羅百輝的調查顯示， 2020～ 2020 年，數(shù)控雕刻機被用于模具加工、家具制造行業(yè)還是小批量，是它導入市場的階段。另外，數(shù)控雕刻機也逐步被投入如：大功率 LED 鋁基板、金屬電極、美術工藝禮品、眼鏡框架加工等領域。再加上電火花加工存在不足，近年來數(shù)控雕刻機在國內有了突破性的發(fā)展。完成數(shù)控雕刻機機械結構總體方案設計及零部件的選型計算、結構強度校核，并繪制裝配圖和零件圖紙。該機床具有占地面積小，加工幅面較大等特點。 本課題研究的數(shù)控雕刻機是一種小型三軸聯(lián)動定梁式數(shù)控雕刻機 床。 目前，雖然數(shù)控雕刻機的技術已經相對比較成熟，生產的產品性能也日漸趨于穩(wěn)定。 CNC 雕刻機一般采用滾珠 絲杠副和直線導軌來作為各向運動的實現(xiàn)元件，它的數(shù)控系統(tǒng)功能全面，采用半閉環(huán)伺服電機驅動，其加工精度可達 毫米，定位精度和重 復定位精度都優(yōu)于普通的數(shù)控機床的加工精度。同時，它價格適宜，被認為是低投入高回報的一類加工機床。數(shù)控雕刻機已成為模具制造行業(yè)必不可少的加工機床裝備。 本課題研究的內容及意義 目前，數(shù)控雕刻機主要是用于各類材料的文字雕刻、印刷電路板的制作、各類印章銘牌的制作、藝術浮雕及小型模具加工 (如沖壓模、五金模、塑料模、玻璃模 )以及零件的精密雕刻。 隨后 雕刻機、雕銑機、加工中心等一系列數(shù)控機床便如雨后春筍般應運而生。不但厚重、笨、大 ， 而且性能差、速度慢、功能少、效率低。 關鍵詞： 數(shù)控雕刻機；電主軸；導軌；滾珠絲杠； 畢業(yè)設計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 Abstract In today39。比如數(shù)控雕刻機在模具加工、 PCB 電路板以及廣告招牌等領域發(fā)揮著重要作用。在此趨勢的推動下，數(shù)控機床的結構優(yōu)化改造設計變得非常重大。在機械制造領域，人們對于機械零件加工的質量、精度和效率等的要求也越來越高。畢業(yè)設計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 編號 無錫太湖學院 畢業(yè)設計（論文） 題目： 定梁式數(shù)控雕刻機機械結構設計 信機 系 機械工程及自動化 專業(yè) 學 號： 學生姓名： 指導教師： （職稱：副教授 ） （職稱： ） 2020年 5月 25日畢業(yè)設計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 無錫太湖學院本科畢業(yè)設計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設 計（論文） 定梁式數(shù)控雕刻機機械結構設計 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，其內容除了在畢業(yè)設計（論文）中特別加以標注引用，表示致謝的內容外，本畢業(yè)設計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 機械 94 學 號： 0923164 作者姓名： 2020 年 5 月 25 日 畢業(yè)設計說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 摘 要 當今世界，現(xiàn)代化工業(yè)技術飛速發(fā)展，日新月異。因此，對于加工零件所需要的機床的跟新?lián)Q代也與日俱增。大批的數(shù)控機床正如雨后春筍般進軍機械制造業(yè)。 本文主要調查和研究了定梁式數(shù)控雕刻機在國內外發(fā)展狀況以及其在未來 制造業(yè)的前景，并對數(shù)控雕刻機的結構做了研究和優(yōu)化設計，主要包含了數(shù)控機床的總體布局方案設計、機床主傳動系統(tǒng)設計、（電主軸或電機直聯(lián)傳動結構）、機床進給運動系統(tǒng)（導軌及滾珠絲杠）的結構設計、相關滾珠絲杠的計算選型及校核、軸承和電機的計算及選型，最后利用 CAD 繪圖軟件繪制了機床的總裝配圖、部分零件圖及相關結構示意圖。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 eff