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微型雕刻機(jī)總體及數(shù)控系統(tǒng)選用設(shè)計_畢業(yè)設(shè)計-在線瀏覽

2024-09-20 06:03本頁面
  

【正文】 ..............................3 主要設(shè)計任務(wù) ..................................................3 2 雕刻機(jī) 的機(jī)械結(jié)構(gòu) .................................................4 雕刻機(jī)的工作原理 ................................................4 整體結(jié)構(gòu) ........................................................4 雕刻機(jī)總體布局的基本要求 ......................................4 影響雕刻機(jī)布局的基本因素 .....................................6 坐標(biāo)系的確定 .................................................6 三維雕刻機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu) ..........................................6 進(jìn)給系統(tǒng) ........................................................7 典型零件工藝分析 ...............................................10 3 三坐標(biāo)數(shù)控雕刻機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計 ................................12 設(shè)計參數(shù)的確定 ................................................12 切削力、切削扭矩和切削功率計算 ................................12 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 20xx 4 銑削力、扭矩和功率的計算 .....................................13 鉆削力、扭矩和功率的計算 .....................................14 主運(yùn)動系統(tǒng)的設(shè)計計算 ..........................................15 主軸組件 .....................................................15 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 ........................................16 進(jìn)給運(yùn)動系統(tǒng)的設(shè)計計算 .........................................17 進(jìn)給系統(tǒng)傳動鏈的組成 ........................................17 滾珠絲杠副的設(shè)計計算 .........................................17 工作臺進(jìn)給電動機(jī)的設(shè)計計算 ...................................21 工作臺直線導(dǎo)軌副的設(shè)計計算 ..................................22 4 數(shù)控系統(tǒng)的選用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 23 NC 選型 ........................................................23 插補(bǔ)法 ........................................................36 控制程序 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 5 總結(jié) ............................................................41 參考文獻(xiàn) ..........................................................42 致 謝 ............................................................43 附 錄 ............................................................44 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 20xx 5 雕刻機(jī)概述 1. 1. 1 雕刻機(jī)起源 雕刻可以追溯到遠(yuǎn)古時期,母系氏族時期的半坡氏族的“人面網(wǎng)紋盆”便是雕刻的雛形。本文詳細(xì)介紹了數(shù)控系統(tǒng)及驅(qū)動單元的原理及其優(yōu)缺點(diǎn) ,如何選擇性價比最好、最合適的數(shù)控系統(tǒng)及驅(qū)動單元。計算主要 有兩個方面:對滾珠絲杠和 X 軸電機(jī)的選擇計算和校核。 本文調(diào)查研究了雕刻機(jī)的發(fā)展,介紹臺式數(shù)控龍門雕刻機(jī) X 的設(shè)計過程,包括機(jī)床總體方案設(shè)計、主傳動系統(tǒng)設(shè)計和 X 向進(jìn)給傳動系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計說明書 畢業(yè)設(shè)計說明書 微型雕刻機(jī)總體及數(shù)控系統(tǒng)選用設(shè)計 摘要: 隨著微電子技術(shù)和微型計算機(jī)的飛速發(fā)展,微型雕刻機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛。機(jī)電一體化廣泛地綜合了機(jī)械、微電子、自動控制、信息、傳感測試、電力電子、接口、信號變換和軟件編程等技術(shù),并將這些技術(shù)有機(jī)的結(jié)合成一體,它是當(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。 X 向進(jìn)給傳動系統(tǒng)中主要分析了絲杠的安裝,以及相關(guān)固定和支承。此外,我還進(jìn)行了數(shù)控系統(tǒng)的選擇,數(shù)控系統(tǒng)是機(jī)床自動化的重要組成部分 ,其性能直接影響到加工的精度、效率及生產(chǎn)企業(yè)的效益。 本課題是在參考現(xiàn)有雕刻機(jī)的基礎(chǔ)上,設(shè)計一種機(jī)構(gòu)尺寸比較簡單的數(shù)控雕刻機(jī),適用性比較大的工藝品的雕刻加工。在我國北宋時期便發(fā)明了活字印刷,《夢溪筆談》有記 :“其法用膠泥刻字,薄為錢唇,每字為一印,火燒令堅一”。隨著時代的發(fā)展,我國的雕刻藝 術(shù)日益精深,玉雕、象牙雕、紅木雕、篆刻泥人雕等手工雕刻技術(shù)都可堪稱一絕。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。 雕刻機(jī) (Engraving Plotter),顧名思義就是用機(jī)器代替人工進(jìn)行雕刻的設(shè)備。隨后美國、日本和法國等國也開始研制。微電子技術(shù)和微型計算機(jī)技術(shù)帶動整個高技術(shù)群體飛速發(fā)展,從而使雕刻機(jī)產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。 數(shù)控雕刻機(jī)及其發(fā)展現(xiàn)狀 數(shù)控雕刻機(jī) 數(shù)控雕刻機(jī)是數(shù)控技術(shù)和雕刻工藝相結(jié)合的產(chǎn)物,是一種專用的數(shù)控機(jī)床。較傳統(tǒng)的手工雕刻、仿形雕刻,數(shù)控雕刻具有生產(chǎn)效率高、加工精度高、成品率高、對零件的適應(yīng)性強(qiáng)等顯著優(yōu)勢 。因此,數(shù)控雕刻機(jī)現(xiàn)已成為實現(xiàn)雕刻加工自動化、高效率、高精度的有效手段,也是當(dāng)今雕刻機(jī)的發(fā)展主流,廣泛應(yīng)用于機(jī)械工業(yè)、廣告?zhèn)髅?、日常消費(fèi)以及建筑裝演等眾多領(lǐng)域。它們的加工性能要求出入很大,對機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)的要求也各不相同。而廣告機(jī)加工的是一般是塑膠板或有機(jī)玻璃等非金屬材料,所以對機(jī)床剛性和加工系統(tǒng)的精度都沒有很高要求。因此,提高雕刻機(jī)的刀具運(yùn)動速度對縮短零件雕刻時間、提高加工效率具有特別重要的意義。步進(jìn)驅(qū)動屬于開環(huán)控制,控制精度較低,但價格便宜,適用于對加工要求不高的中低檔雕刻機(jī),如木工、廣告業(yè)的雕刻加工。 此外,還可根據(jù)運(yùn)動坐標(biāo)控制的聯(lián)動軸數(shù),將數(shù)控雕刻機(jī)分為三坐標(biāo)數(shù)控雕刻機(jī)、五坐標(biāo)數(shù)控雕刻機(jī)等。五坐標(biāo)數(shù)控雕刻機(jī)可以聯(lián)動控制 X, Y, Z 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。它從系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)出發(fā),使產(chǎn)品或系統(tǒng)實現(xiàn)整體優(yōu)化。機(jī)電一體化技術(shù)給傳統(tǒng)的機(jī)械工業(yè)帶來了革命性的變革和驚人的效益,使產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式和管理體制發(fā)生深刻的變化。 數(shù)控雕刻機(jī)的特點(diǎn) 數(shù)控雕刻機(jī)的主要特點(diǎn)如下 : 自動化程度高。 產(chǎn)品的尺寸精度高,一致性好。 拓展了雕刻領(lǐng)域。 數(shù)控雕刻機(jī)都有鉆銑功能,可用于鉆孔、切邊、加工小模具,性價比高。 模型制作業(yè),制作沙盤模型、房屋模型等。 木器業(yè),用于浮雕圖案設(shè)計及制作。 印章業(yè),各類字體各類材料的印章雕刻。 機(jī)械加工業(yè),刻度盤字輪及標(biāo)尺刻度。 而且,隨著各種新型裝飾材料的不斷出現(xiàn),能用于雕刻的材料越來越多,使得計算機(jī)數(shù) 控雕刻機(jī)有了更大的用武之地。 我國數(shù)控雕刻機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 隨著近年來我國制造業(yè)的迅速發(fā)展,數(shù)控雕刻機(jī)產(chǎn)業(yè)也獲得了良好的發(fā)機(jī)遇有效地促進(jìn)了我國數(shù)控雕刻機(jī)的生產(chǎn)和推廣應(yīng)用。上述各類型雕刻機(jī)機(jī)床本體結(jié)構(gòu)較為簡單,控制器大多借鑒國外新技術(shù),采用基于高檔的微控 制或 PC 的數(shù)控系統(tǒng),伺服部分以步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動為主,可獲得中等控制精度,但價格比較便宜,因此整機(jī)的性價比較高,適用于精度要求不太高的普及應(yīng)用場合對高精度的雕刻加工,目前我國尚以進(jìn)口數(shù)控雕刻機(jī)為主,如意大利的左日本的全量等品牌的數(shù)控雕刻機(jī)。 設(shè)計一臺微型雕刻機(jī),用于工程應(yīng)用,雕刻機(jī)具有三個自由度方向的運(yùn)動。根據(jù)雕刻機(jī)的設(shè)計要求設(shè)計主軸結(jié)構(gòu),主要包括雕刻機(jī)主軸的傳動和執(zhí)行機(jī)構(gòu); 2. 雕刻機(jī)零件的工藝分析; 3. 繪制雕刻機(jī)的零件圖; 4. 數(shù)控系統(tǒng)選用及控制設(shè)計。 ; 5.工作環(huán)境 10 oC~50 oC; 6. 電氣控制部分的設(shè)計按相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計; 7. 數(shù)控系統(tǒng)推薦選用市場上比較成熟的產(chǎn)品,能與設(shè)計的雕刻機(jī)巧妙結(jié)合。同時,進(jìn)行銑削,即可雕 刻出在計算機(jī)上設(shè)計的各種平面或立體的圖形文字,實現(xiàn)雕刻自動化加工。下面對數(shù)控雕刻機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)作詳細(xì)介紹。 確保實現(xiàn)既定工藝方法所要求的工件和刀具的相對位置與相對運(yùn)動。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 20xx 5 確保雕刻機(jī)具 有與所要求的加工精度相適應(yīng)的剛度、抗振性、熱變形及噪音水平; 應(yīng)便于觀察加工過程,便于操作、調(diào)整和維修,便于輸送、裝卸工件和清理,注意防護(hù),確保安全; 結(jié)構(gòu)簡單,合理可靠,便于加工和裝配。相同形狀的加工表面,由于工件的技術(shù)要求和生產(chǎn)率要求等不同,也可以采用不同的刀具、 不同的表面形成運(yùn)動來加工,從而形成不同的布局。因而,在布局雕刻機(jī)時,必須根據(jù)加工要求,全面、綜合地考慮工件的表面形成方法及運(yùn)動,以期作出具有較好技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的布局設(shè)計。對于同一種運(yùn)動分配的布局,由于導(dǎo)軌的布置和其它結(jié)構(gòu)形式的不同,也將使雕刻機(jī)的布局出現(xiàn)變化。在其它條件相同的情況下,移動部件的重量越小,所需電機(jī)功率和傳動件的尺寸也越小 。 3)應(yīng)有利于提高雕刻機(jī)剛度,縮小占地面積 。 工件的表面形成運(yùn)動及雕刻機(jī)部件的運(yùn)動分配基本相同,而工件尺寸、重量和形狀不同,雕刻機(jī)的布局也會有很大差異。 通過查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料,雕刻機(jī)基本布局形式通常有下圖所示的兩種方案: 圖 雕刻機(jī)的布局簡圖 圖 雕刻機(jī)的布局形式 這兩種布局都采用龍門式框架結(jié)構(gòu),雕刻機(jī)的剛度均較高。該方案便于變形為不同縱向長度的雕刻機(jī)。在使用外伸支架支撐縱向長工件進(jìn)行批量加工時,支點(diǎn)高度相同,故支架支撐調(diào)整方便。 布局 (2)方案中,立柱固定,雕刻頭作橫向和上下移動,工作臺作縱向移動。若設(shè)計所承載的工件較輕,這種布局方式所需電動機(jī)功率和傳動件的尺寸較小,移動較輕便。該方案的最大優(yōu)勢在于雕刻頭運(yùn)動精度較易保證。 坐標(biāo)系的確定 雕刻機(jī)的坐標(biāo)系采用右手法則,直角卡笛兒坐標(biāo)系統(tǒng)。 Z 軸為平行于雕刻機(jī)主軸的坐標(biāo)軸,垂直于工件裝夾面。底座由底下的四只支腳與地面接觸 。工作臺作為雕刻工作時承載雕刻物體的部件,表面有 T 形溝槽,由絲杠驅(qū)動,導(dǎo)軌導(dǎo)向 : 橫梁部分 橫 梁由 x 方向的絲杠和導(dǎo)軌,以及支架組成。絲杠驅(qū)動主軸組的上下運(yùn)動,主軸組件在加工過程中直接帶動雕刻頭的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。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。 下面介紹一下雕刻機(jī)的進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和電機(jī)驅(qū)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。如下圖所示 圖 雕刻機(jī) X方向進(jìn)給圖 y 方向的絲杠前后運(yùn)動,實現(xiàn)雕刻長度 ,如下圖所示: 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 20xx 8 圖 雕刻機(jī) Y 方向的進(jìn)給圖 Z向的絲杠上下運(yùn)動,實現(xiàn)雕刻深度。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。步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速,由指令脈沖決定。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)。 無極調(diào)速功能 可根據(jù)發(fā)送脈沖的速度,得到需要的電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 低轉(zhuǎn)速及高精度位置功能 通過對脈沖速度
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