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購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 小型雕刻機(jī) 設(shè)計(jì) 摘 要 機(jī)電一體化 技術(shù) 綜合了機(jī)械、電子、自動(dòng)控制、信息、傳感器、電力電子、信號(hào)變換接口和軟件編程等技術(shù)，并且 把 這些 通用型 技術(shù) 整合到一起 ， 結(jié)合成一個(gè)整體，也 是 現(xiàn)如今機(jī)械工業(yè)技術(shù)必須發(fā)展的也將成為國內(nèi)外的發(fā)展主流 。 小型 雕刻機(jī) 就 是 在這種大環(huán)境下產(chǎn)生的一種代表性的 機(jī)電一體化產(chǎn)品，在 工藝品 的 制作 與 生產(chǎn) 行業(yè) 中 擁有 有較大的市場。 本課題通過 分析國內(nèi)雕刻機(jī) 與國外雕刻機(jī)的差距以及各自 的特點(diǎn) ，定義了 雕刻機(jī)的功能和使用范圍 ，規(guī)劃 了雕刻機(jī)的 結(jié)構(gòu) 布局， 詳細(xì)設(shè)計(jì)了 主 軸 運(yùn)動(dòng)和 X、 Y 向 進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 結(jié)構(gòu) ， 以及工作臺(tái)、支撐柱等 輔助結(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上詳細(xì)闡述 了雕刻機(jī)的 運(yùn)動(dòng) 過程，實(shí)現(xiàn) 了其功能 。 本 文 設(shè)計(jì) 的 小型雕刻機(jī)， 其 具有 精度高，一致性好 ，一機(jī)多用的特點(diǎn) ， 應(yīng)用領(lǐng)域廣泛 ， 可用于 工藝品雕刻加工 的同時(shí) ， 又具有 銑削 鉆孔等功能 。 關(guān)鍵詞 雕刻機(jī)； 伺服 電機(jī) ； 機(jī)電一體化 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 - a is of at is a of in a by as as of of , Y an on it to of a a is in be to 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 - 目 錄 摘要 ...................................................................................................................... I .............................................................................................................. 1章 緒論 ........................................................................................................ 1 題背景 ................................................................................................... 1 型雕刻機(jī)及其發(fā)展現(xiàn)狀 ....................................................................... 2 型雕刻機(jī)的概念 ............................................................................ 2 型雕刻機(jī)的應(yīng)用和發(fā)展 ................................................................ 3 型雕刻機(jī)的特點(diǎn) ............................................................................ 3 究雕刻機(jī)的目的和意義 ................................................................ 4 章小結(jié) ................................................................................................... 4 第 2章 雕刻機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ................................................................................ 5 刻機(jī)的系統(tǒng)組成 ................................................................................... 5 刻機(jī)的整體布局 ................................................................................... 5 給結(jié)構(gòu) ................................................................................................... 8 軸結(jié)構(gòu) ................................................................................................. 12 撐結(jié)構(gòu) ................................................................................................. 13 架設(shè)計(jì) .......................................................................................... 13 作臺(tái)設(shè)計(jì) ...................................................................................... 14 座設(shè)計(jì) .......................................................................................... 15 章小結(jié) ................................................................................................. 15 第 3章 小型雕刻機(jī)的關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算 .............................................................. 16 計(jì)指標(biāo) ................................................................................................. 16 削力、扭矩和功率的計(jì)算 ................................................................. 17 給運(yùn)動(dòng)的計(jì)算 ..................................................................................... 20 珠絲杠副的計(jì)算 .......................................................................... 20 珠絲杠的 計(jì)算 .............................................................................. 22 作臺(tái)電機(jī)的選擇 .......................................................................... 25 章小結(jié) ................................................................................................. 26 結(jié)論 .................................................................................................................... 28 致謝 .................................................................................................................... 29 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................ 30 附錄 .................................................................................................................... 32 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 - 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 - 1 - 第 1章 緒論 題背景 以大機(jī)器生產(chǎn)為主流的社會(huì)生產(chǎn)形式形成以來，機(jī)器生產(chǎn)代替手工勞動(dòng)不僅使產(chǎn)品數(shù)量與日俱增，而且，更使產(chǎn)品質(zhì)量大為提高。與人口增長及其生產(chǎn)和生活訴求相一致，大機(jī)器生產(chǎn)在各個(gè)領(lǐng)域中普及逐漸成為全球的共識(shí)。作為傳統(tǒng)手工藝制作的各種雕刻業(yè)，采用機(jī)器制作也需與時(shí)俱進(jìn)。 盡管 機(jī)器雕刻 使手工藝品失去了自然特性及其人文特征，但是，它在降低勞動(dòng)強(qiáng)度與提高勞動(dòng)效率方面占有絕對(duì)優(yōu)勢，尤其產(chǎn)品的精確度明顯提高。故此 ， 研發(fā)、生產(chǎn)及采用 發(fā)展小型機(jī)器 替代手工勞動(dòng)，成為時(shí)代的主流 。 隨著中 國改革開放不斷向著縱深發(fā)展與傳統(tǒng)手工藝的產(chǎn)業(yè)化趨勢，在各種手工業(yè)制作行業(yè)有效地采用小型機(jī)械，成為社會(huì)發(fā)展的客觀要求。這樣，在 我國 傳統(tǒng)雕刻手工藝行業(yè)中積極推廣與使用 小型雕刻機(jī)， 就成為一種時(shí)代需要。 然而，由于各種因素，主要是技術(shù)因素的影響， 小型雕刻機(jī) 的生產(chǎn)和利用一直被捆綁著手腳。其主要原因，一是為了經(jīng)濟(jì)發(fā)展， 我國的小型雕刻機(jī) 一直在中外合作的框架下發(fā)展。 如上海洛克公司生產(chǎn)的威客雕刻機(jī)、北京糟雕公司生產(chǎn)精雕雕刻機(jī)和南京科能公司生產(chǎn)的雕刻機(jī)等 ，均是這樣的混血兒。二是國內(nèi)生產(chǎn)的各類小型雕刻機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)簡單 ， 又采用了 基于微控制或 控制系統(tǒng)，伺服部分主要是 伺服 電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)，屬于中等控制精度， 故此，不能達(dá)到高精度的要求。三是國外小型雕刻機(jī)普遍采用現(xiàn)代的技術(shù)及其制作材料，精度高、操作安全等，與之相比，國產(chǎn)同類產(chǎn)品捉襟見肘。因此， 對(duì)于高精度的雕刻加工，我國 都沒有擺脫受制于人枷鎖束縛。 為了徹底扭轉(zhuǎn)這種受制于人的局面，雕刻機(jī)研發(fā)與設(shè)計(jì)成為勢在必行的大事：本設(shè)計(jì)企圖完成的 雕刻機(jī) ，其 機(jī)床結(jié)構(gòu)剛高度好、精度高， 并 采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，而且加工精度高，控制系統(tǒng)功能安全可靠， 只有這樣，中國小型雕刻機(jī)才能跟上國際工業(yè)化的步伐 [1 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 - 2 - 型雕 刻機(jī)及其發(fā)展現(xiàn)狀 型雕刻機(jī)的 概念 雕刻加工不僅源遠(yuǎn)流長，而且內(nèi)容豐富，因而成為傳統(tǒng)手工藝中重要的文化長夜之一。從傳統(tǒng)意義上看， 雕刻加工是一項(xiàng)技術(shù)性要求比較高的手工藝 制作業(yè) ， 制品 的質(zhì)量 集中反映著手工藝人 技藝水平 ；另外，由于個(gè)人手工制作，故此，一件產(chǎn)品的生產(chǎn)周期十分長，換言之，傳統(tǒng)手工雕刻產(chǎn)品的 生產(chǎn)效率低 ， 成本 及其價(jià)格十分昂貴；還有，傳統(tǒng)手工雕刻 工藝品完全反映工藝師技術(shù)及其意愿，這樣，它在具有個(gè)性化的同時(shí)隱藏著極大隨意性 ，這也是產(chǎn)品不能得到同一的關(guān)鍵所在?？傊?，它與現(xiàn)代生產(chǎn)和生活需要具有相當(dāng)大的差距 。 雕刻機(jī) 的結(jié)構(gòu)、形式，乃至大小等，受到其使用范圍的影響，這便構(gòu)成雕刻機(jī)的功能。也就是說，雕刻機(jī)的結(jié)構(gòu)、形式受到它功能的制約。這樣 ， 根據(jù)功能， 雕刻 機(jī) 可分為二維平面雕刻、三維立體雕刻和全自由度空間雕刻 等主要類型 。 當(dāng)然，相較說來， 全自由度空間雕刻 機(jī)適用范圍較廣，它既可以用于簡單雕刻，更 主要 的是對(duì)于 一些形狀復(fù)雜的工藝品或大型藝術(shù)作品的雕刻工作，如冰雕、沙雕、玉雕以及木雕工藝品等作品 的制作，也能勝任，但是，由于技術(shù)制約，直到目前為止， 此類制品 還遠(yuǎn)不能被制作完成。與之相比 ， 前兩種雕刻機(jī)已經(jīng)在實(shí)踐中得到推廣與利用，并且，有看好的 發(fā)展前景 。 在現(xiàn)代社會(huì)環(huán)境中，不論從生產(chǎn)角度看，還是從消費(fèi)角度看，小型雕刻機(jī)具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。 小型雕刻機(jī) 是現(xiàn)代機(jī)械化需求的必然產(chǎn)物，它替代手工生產(chǎn)與制作，不僅在生產(chǎn)技術(shù)上是一個(gè)巨大的進(jìn)步，同時(shí)在滿足歷史與現(xiàn)實(shí)緊密結(jié)合中有著重要的意義。在現(xiàn)代自動(dòng)化為主趨勢的社會(huì)環(huán)境中， 小型雕刻機(jī)通過 自動(dòng) 控制系統(tǒng)根據(jù)程序代碼控制雕刻機(jī)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn) 以自動(dòng)化 為模式的 雕刻加工 ，這是現(xiàn)代雕刻機(jī)的設(shè)計(jì)核心 。 毫無疑問，這種小型雕刻機(jī)不僅徹底改變了 傳統(tǒng) 上以 手工雕刻 為主的雕刻制作，而且 具有生產(chǎn)效率高、成品率高、加工精度高、 可以復(fù)制，以及 對(duì)零件的 適應(yīng)性強(qiáng)等明顯優(yōu)勢；同時(shí)， 這類雕刻機(jī)設(shè)計(jì) 借助 計(jì)算機(jī)之 件 構(gòu)成了一個(gè)相對(duì)完整的自動(dòng)控制 系統(tǒng) 。 為了很好的利用及發(fā)展這種雕刻機(jī)的社會(huì)作用，這種小型雕刻機(jī)可以在不同行業(yè)中進(jìn)行具有針對(duì)性的應(yīng)用及研發(fā) ， 就目前發(fā)展現(xiàn)狀而言，這種小型雕刻機(jī)可 被劃 分為模具雕刻機(jī)、木工雕刻機(jī)、等多種類型。 在性能上，因制作和加工對(duì)象的不同，對(duì)雕刻機(jī)的設(shè)計(jì)及要求也不 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 - 3 - 同，特別是 對(duì) 其 機(jī)床和控制系統(tǒng)的要求 ，成為整個(gè)要求的焦點(diǎn) 。 例如，對(duì)模具雕刻機(jī) 而言，由于它以 加工金屬材料為主， 故此，需要?jiǎng)傂暂^強(qiáng)的機(jī)床 本體， 不僅如此，因?yàn)榇祟惖窨虣C(jī)主要 用于制作模具，要求精度高， 所以 這類雕刻機(jī)更需要精度較高的 又加工系統(tǒng)； 相比之下，用于 廣告 制作的雕刻機(jī) ，可以適當(dāng)降低這些技術(shù)指標(biāo) 。 然而，并非沒有立足點(diǎn)，這個(gè)共同點(diǎn)就是 雕刻刀， 研究發(fā)現(xiàn)： 每次切削的有效面積比較小，所以雕刻零件的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡就會(huì)很長，加工時(shí)間也會(huì)很長。 故此 ，提高雕刻機(jī)的刀具運(yùn)行速度對(duì)縮短工件的雕刻時(shí)間、提高加工的效率具有很重要的意義。 總而言之，雕刻機(jī)的劃分及其設(shè)計(jì)必須結(jié)合實(shí)際需要而進(jìn)行，才能使其更加符合實(shí)際需要，才能贏得很好的社會(huì)效應(yīng) [4 型雕刻機(jī)的應(yīng)用和發(fā)展 小型雕刻機(jī)根據(jù)需要進(jìn)行必要 的分類，但是，由于生產(chǎn)技術(shù)難以突破，至今仍然不能形成巨細(xì)和合理的產(chǎn)品系列。也就是說，在現(xiàn)代雕刻領(lǐng)域中，雕刻機(jī)的種類仍然不能滿足各種生產(chǎn)需要。這為技術(shù)研發(fā)與生產(chǎn)留有廣闊的天地。現(xiàn)存雕刻機(jī)僅僅能適應(yīng)簡單的雕刻，諸如刻字、簡單的幾何形體雕刻等，至于復(fù)雜的造型，就很難采用這種雕刻機(jī)了。從傳統(tǒng)工藝品與現(xiàn)代產(chǎn)品的造型形象及其特征看，采用雕刻機(jī)完成生產(chǎn)制作具有極大的現(xiàn)實(shí)意義。不僅省工省力、降低成本與提高經(jīng)濟(jì)價(jià)值，而且，產(chǎn)品做工精細(xì)，產(chǎn)品質(zhì)量高，便于人們使用等。 隨著中國國內(nèi)市場需求的不斷增長與市場供應(yīng)不足矛盾的彰顯，迫切需要從理論到實(shí)踐，尤其生產(chǎn)上解決技術(shù)難關(guān)，積極研發(fā)各種類型的小型雕刻機(jī) [9 型雕刻機(jī)的特點(diǎn) 本課題設(shè)計(jì)的 小型雕刻機(jī) 有一下特點(diǎn) ： 1. 自動(dòng)化程度高 ，便于操作 。 由于采用數(shù)控技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，對(duì)于 工件的雕刻 ，其全部 過程都是小型雕刻機(jī)自動(dòng)完成的。 2. 產(chǎn)品的 結(jié)體合理， 精度高， 并且能夠取得整齊劃一 。小型雕刻機(jī)的雕刻過程是由計(jì)算機(jī)控制完成，可以達(dá)到相對(duì)較高的精度和表面質(zhì)量，而且 能夠達(dá)到 批量加工 的目的，換言之，就是產(chǎn)品整齊劃一 。 3. 適用性強(qiáng)的特點(diǎn) 。只需要改變雕刻機(jī)控制程序，小型雕刻機(jī)便可以雕刻 浮雕等各種復(fù)雜的曲面， 甚至，可以采用不同 刀具， 以適應(yīng)不同部位造型的需要 ， 直至雕刻出富有創(chuàng)意產(chǎn)品 。 4. 雕刻機(jī)功能的衍生性，即 小型雕刻機(jī)同時(shí)有鉆銑功能，可用于鉆 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 - 4 - 孔、切邊以及加工小模具，性價(jià)比高 [11]。 究雕刻機(jī)的目的和意義 近現(xiàn)代以來，隨著中國工業(yè)化的進(jìn)程，盡管 機(jī)械工業(yè)已經(jīng)有了較大的發(fā)展， 但是，由于各種主客觀因素的影響，特別是受到科學(xué)技術(shù)的制約，致使 我國的機(jī)械工業(yè)技術(shù)水平和生產(chǎn)能力與西方發(fā)達(dá)國家 依然相差甚遠(yuǎn) 。因此，在我國 ，在機(jī)械領(lǐng)域迎頭趕上世界先進(jìn)水平，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，成為時(shí)代主流與機(jī)械工業(yè)發(fā)展的大勢所 趨。 所謂 機(jī)電一體化 ，是指將 機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合 的新型 技術(shù)是機(jī)械技術(shù)，它 的核心內(nèi)容 包括機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制 等 技術(shù)。 機(jī)電一體化是一個(gè)系統(tǒng)工程，以計(jì)算機(jī)及其數(shù)控技術(shù)為核心，將傳統(tǒng)機(jī)械推進(jìn)到自動(dòng)化的程度，不僅提高勞動(dòng)效率，而且降低勞動(dòng)強(qiáng)度，并實(shí)現(xiàn)更加精確的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)計(jì)劃 。 20 世紀(jì)末期 ，世界 上各個(gè) 國家都努力發(fā)展這一技術(shù) ，以提高 各自的綜合實(shí)力水平以及 機(jī)械技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)整體 水平的新高度發(fā)展與突破 向智能化的方向發(fā)展。 這不僅是世界工業(yè)化的新特征，更是時(shí)代賦予人類的生產(chǎn)與生活的新模式： 世界各國爭相發(fā)展機(jī)電一體化技術(shù)使人們生活逐漸步入自動(dòng)化時(shí)代使經(jīng)濟(jì)效益得到飛速發(fā)展。 因此，在中國實(shí)現(xiàn) 機(jī)電一體化 ，既 是 中華民族從傳統(tǒng)工業(yè)走向現(xiàn)代化的必經(jīng)之路， 也是我國機(jī)械工業(yè)趕超世界強(qiáng)國的必由之路 [12 章小結(jié) 本章主要介紹了本設(shè)計(jì)的課題背景， 我國雕刻行業(yè)主要以手工雕刻為主并且國產(chǎn)雕刻機(jī)的雕刻精度較低 ，高端雕刻機(jī)多數(shù)是從國外進(jìn)口。在此基礎(chǔ)上又介紹了本課題設(shè)計(jì)的 小型雕刻機(jī)的 特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域以及研究小型雕刻機(jī)的目的和意義 。 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 - 5 - 第 2章 雕刻機(jī)的 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 刻機(jī)的 系統(tǒng)組成 小型雕刻機(jī)工作原理是一個(gè)三維控制系統(tǒng)， 工作原理如圖 2示 ： 圖 2型雕刻機(jī)工作原理 在計(jì)算機(jī)內(nèi)安裝專用的圖形和文字設(shè)計(jì) 排版 軟件 ， 將這些 需要加工的文字或圖案 信息分析處理 自動(dòng) 整合出 加工路徑 ， 然后再 通過 計(jì)算機(jī) 成的 工件加工 路 線 信息傳遞 給 控制系統(tǒng) ， 然后 控制系統(tǒng)接收 工件加工路徑數(shù)據(jù)， 再把所要加工的形狀整合出來顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，若用戶滿意 完 ，就 用特定的算法將 這些 信息轉(zhuǎn)化為 控制 信息， 由于電機(jī)是靠脈沖信號(hào)控制的所以還要 控制器把這些信息轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的信號(hào)， 通過控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度和旋轉(zhuǎn)速度來 控制雕刻機(jī) X 軸、 Y 軸和 Z 軸的走刀。同時(shí)，雕刻機(jī)的電主軸 進(jìn)行銑削，即可雕刻 出 預(yù)想的圖案或文字 [14]。 刻機(jī)的整體布局 機(jī)械結(jié)構(gòu)作為小型雕刻機(jī)的硬件部分， 直接決定了雕刻機(jī)的工作生產(chǎn)能力以及加工效果 。 正因?yàn)槿绱耍瑢?duì)小型雕刻機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，必須根據(jù)下面要求進(jìn)行恰當(dāng)設(shè)計(jì)。 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 - 6 - 1. 首先必須滿足 雕刻機(jī) 結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性 ； 其次滿足 電機(jī)一體化的 工作范圍 與 加工精度 ，以提高 生產(chǎn)效率 ，乃至確保 經(jīng)濟(jì)性等 多 種要求。 2. 確保小型雕刻機(jī) 結(jié)構(gòu)必須滿足其 加工精度 ，確保雕刻機(jī) 結(jié)構(gòu)的剛度、抗震性和抗熱變形 等 穩(wěn)定。 3. 雕刻機(jī)的結(jié)構(gòu)必須適應(yīng) 加工過程 的 直觀可視，操作方便，調(diào)整和維修方便，運(yùn)送和裝卸工件方便。 4. 結(jié)構(gòu) 簡約 ，布局合理，方便裝配， 便于操作與具有較強(qiáng)的 安全性 等[15]。 雕刻機(jī) 不僅要滿足 總體布局的基本要，還 要滿足 其他外界影響雕刻機(jī)布局的因素： 面的形成運(yùn)動(dòng)影響。 通常 情況下，需要采 用不同的 刀 具 與 不同的加工方式 對(duì)雕刻對(duì)象進(jìn)行不同的處理 ， 這樣， 在工件表面形成的運(yùn)動(dòng)方式和運(yùn)動(dòng)路線就不同， 而出現(xiàn)不同的工作布局方式 。如果 出現(xiàn)類似外形的工作表面 ， 那么也一定會(huì)有對(duì)技術(shù)和生產(chǎn)效率等不同的要求 ， 為此， 對(duì)應(yīng)不同的加工工件表面 和不同的加工加工方式選用不同種類的刀具 。由此 可見 ， 雕刻機(jī)的布局形式也受到工件表面形狀的影響，而且 小型雕刻機(jī)的布局形式也是為加工工件表面二設(shè)計(jì)的 。 刻機(jī)運(yùn)動(dòng)布局分配的影響。 雕刻機(jī) 伺服 電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制機(jī)頭加工工件的雕刻 路線相同及 加工相同的工件 ， 但是 在這種情況下有時(shí)也 會(huì)出現(xiàn) 雕刻機(jī) 頭分配不同 的 運(yùn)動(dòng)路線 的情況 ， 這種情況也會(huì)影響雕刻機(jī)的布局，使 雕刻機(jī) 出現(xiàn)不同 的布局。 故此，在設(shè)計(jì)雕刻機(jī)運(yùn)動(dòng)分配的時(shí)候 ， 必須做到 以下幾點(diǎn) ：移動(dòng)部件的重量 要相對(duì)較輕，因?yàn)橐话?情況下， 減輕了移動(dòng)部件的重量 ， 就降低了 電機(jī) 提供的功率 以及 傳動(dòng)件的尺寸也越??；應(yīng)有利于提高加工精度；應(yīng)有利于提高雕刻機(jī)剛度，縮小占地面積 [16 另外 雕刻機(jī)本身性質(zhì)要求對(duì)工件影響也很大，如工作時(shí)自身產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)、刻刀與工件摩擦產(chǎn)生的噪聲、集體發(fā)熱還會(huì)導(dǎo)致熱變形以及自身剛度和抗震性的影響。經(jīng)過查看相關(guān)書籍以及上網(wǎng)查詢資料得知雕刻機(jī)布局形式通常采用如圖 2示的兩種方案： 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 - 7 - （ a）工作臺(tái)固定式 （ b）立柱固定式 圖 2刻機(jī)的布局形式 上述 這 兩種 情況 的 布局 方式都是 仿照 龍門 結(jié)構(gòu) 形狀的 框架結(jié)構(gòu)， 兩種形式的共同特點(diǎn)在于 結(jié)構(gòu) 的剛度都比較高。 而其不同點(diǎn)在于 在 方案 (a)布局中， 是把 工作臺(tái) 與機(jī)架 固定 在一起 ，雕刻機(jī)頭 在電機(jī)的 作用下根據(jù)要求 作 左右 和上下 移動(dòng) ，支架 在 Z 向電機(jī)的作用下 作前后移動(dòng)。 這種工作臺(tái)固定形式的 的優(yōu)點(diǎn)在于 對(duì)雕刻機(jī)縱向長度不同的工件加工都能適應(yīng)，而 且由于工作臺(tái) 直接與機(jī)架固定 ， 所以 承重能力較好。 另外， 在批量加工較長工件時(shí)， 若要 支撐點(diǎn)高度相同， 可以調(diào)整 支架 便于達(dá)到目的 。但 ， 雕刻頭運(yùn)動(dòng)過程中振動(dòng)幅度較大所以難以保證加工精度。 方案 (b)中布局， 與方案 （ a） 最大的不同就 是 把 立柱固定，雕刻頭在電機(jī)的作用下根據(jù)工作需要 作左右和上下移動(dòng)，工作臺(tái) 在 Z 向電機(jī)的作用下 作前后移動(dòng)。由于 這種設(shè)計(jì)是把 立柱固定工作臺(tái) 承載著加工工件移動(dòng)， 所以 承 載能力與布局 (a)方案相比較差。如果 是用于 加工 較輕的 工件， 采用方案（ b）這種設(shè)計(jì) 所需軸向力和傳動(dòng)件的尺寸較小，且移動(dòng)方便。如果是進(jìn)行批量加工外伸支架支撐縱向長工件，支點(diǎn)高度相同，所以支架支撐調(diào)整方便，但支架結(jié)構(gòu)與 布局 (a)方案相比會(huì)稍微復(fù)雜。而這種設(shè)計(jì)方案的最大優(yōu)點(diǎn)就在于雕刻頭前后運(yùn)動(dòng)時(shí)震動(dòng)較小，能保證加工精度 [18 通過比較 兩種方案， 顯而易見，根據(jù) 雕刻機(jī)加工的工件 須 偏小又充分考慮到結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性原則、結(jié)構(gòu)的基本要求、影響結(jié)構(gòu)布局的基本因素，可采用布局 (b)的方案。 小型雕刻機(jī)的機(jī)械幾何結(jié)構(gòu)，由以 下幾部分組成 : 撐和固定小型雕刻機(jī)，承擔(dān)整個(gè)雕刻機(jī)的重量，要求穩(wěn)定堅(jiān)固。底座的四角又與地面連接進(jìn)一步提高雕刻機(jī)的穩(wěn)定性。 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 - 8 - T 型槽臺(tái)、 Y 軸方向的絲杠和導(dǎo)軌組成，由絲杠驅(qū)動(dòng)，導(dǎo)軌導(dǎo)向，是用來放置并固定工件的， T 形槽工作臺(tái)作為工作臺(tái)，其特點(diǎn)是精度穩(wěn)定不易變形、耐磨性好。 X 向的絲杠和導(dǎo)軌 組成 。 光軸導(dǎo)軌除了導(dǎo)向作用之外還起到承載 機(jī)頭重量 的作用 ， 絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng) 機(jī)頭 運(yùn) 動(dòng)。 主軸 結(jié)構(gòu)和 Z 方向的絲杠和導(dǎo)軌組成。 電機(jī)驅(qū)動(dòng) 絲杠 轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng) 主軸 結(jié) 構(gòu) 運(yùn)動(dòng)，主軸 結(jié)構(gòu) 在 工作時(shí)電主軸作高速銑削運(yùn)動(dòng) 。 給 結(jié)構(gòu) 進(jìn)給結(jié)構(gòu) 是 由 伺服 電機(jī) 、 執(zhí)行 機(jī)構(gòu) 和 機(jī)械傳動(dòng) 結(jié)構(gòu) 組成。 其 作用是接收 控制系統(tǒng)發(fā)出的指令按照這些指令運(yùn)行驅(qū)動(dòng)雕刻機(jī)走刀 ，可以根據(jù)按照合成信號(hào)精確地控制指令的執(zhí)行單元的速度和位置，以及執(zhí)行軌跡的幾個(gè)執(zhí)行結(jié)構(gòu) 的運(yùn)動(dòng) 軌跡 。 下面 是 小 型 雕 刻 機(jī) 進(jìn)給 結(jié)構(gòu) 的機(jī)械 部分 和電機(jī) 部分 。 小 型 雕 刻 機(jī) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方式如下 ： 把 工件固定在工作臺(tái) 上， 由于雕刻機(jī)的布局 工作臺(tái)移動(dòng)立柱固定的形式所以工件隨著 工作臺(tái) 做 Y 方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng) ，機(jī)頭 在 X 方向 電機(jī)和絲杠的驅(qū)動(dòng)下 做 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)， 與此同時(shí) 電主軸 做高速 銑削 運(yùn)動(dòng) ，并 且 在 Z 方向做上下運(yùn)動(dòng)。 雕刻機(jī)就是這樣雕刻出 預(yù)想的 文字和圖案。 在 絲杠 的驅(qū)動(dòng)下和在光軸導(dǎo)軌的導(dǎo)向作用下 機(jī)頭沿 X 方向的 左右運(yùn)動(dòng) ，如圖 2示： 圖 2刻機(jī) X 方向進(jìn)給圖 在 絲杠 的驅(qū)動(dòng)下和在光軸導(dǎo)軌的導(dǎo)向作用下 工作臺(tái)沿 Y 方向前后運(yùn)動(dòng)，如圖 2示： 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 - 9 - 圖 2刻機(jī) Y 方向的進(jìn)給圖 在 絲杠 的驅(qū)動(dòng)下和在光軸導(dǎo)軌的導(dǎo)向作用下 機(jī)頭沿 Z 向上下運(yùn)動(dòng) ， 如圖 2示： 圖 2刻機(jī) Z 方向進(jìn)給圖 為 保證 雕 刻 運(yùn)動(dòng) 穩(wěn)定工作加工和雕刻機(jī)的結(jié)構(gòu)嚴(yán)瑾，雕刻機(jī)的各傳動(dòng)鏈全部使用滾珠絲杠副 。 用聯(lián)軸器把 絲杠 的 一端與電機(jī)軸 連 在一起 ， 伺服電機(jī) 的轉(zhuǎn)動(dòng) 帶動(dòng) 與其 連接 的 絲杠 轉(zhuǎn)動(dòng) ， 這樣就 把 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化 成 直線運(yùn)動(dòng)。 用軸承把 絲杠的 另一端 固定在機(jī)架上 。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù) 是由 指令脈沖數(shù) 控制的 ， 伺服 電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向 是由高低電平控制的 ，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)快慢是由 脈沖 信號(hào) 的頻率控制 。 而且 伺服 電機(jī) 具有以下特點(diǎn) ： 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 - 10 - 置 功能， 電機(jī) 需要 轉(zhuǎn)動(dòng)多少 角度 ，就 發(fā) 送 出 多少 具體的脈沖數(shù)量 。 如果要改變 電機(jī) 轉(zhuǎn) 動(dòng) 速 度 的快慢 ，可 通過 改變 發(fā)送脈沖的速 率 來實(shí)現(xiàn) 。 反、 急停及 自鎖 功能 ， 如果要 伺服 電機(jī)的正反轉(zhuǎn) ，可以 通過 控制電平的高低 來實(shí)現(xiàn) ，在 伺服 電機(jī)鎖定 的 情況下仍 然 輸出 靜止力矩。 高精度位置功能 ， 可通過控制脈沖速度把電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)到極低， 而 且中間 不需要 再 通過 連接 減速器 ， 這樣就使功率的損耗 和角度位置的偏差 減少了很多 ， 提高了控制精度 。 電機(jī)軸與絲杠連接 不需要通過電刷和換相器換相 ，直接用套筒聯(lián)軸器連接 ，從而減少了摩擦，增長了 使用 壽命，如圖 2示： 圖 2杠與電機(jī)軸的連接 套筒 聯(lián)軸器用于 聯(lián)接 絲桿與電機(jī) ， 采用套筒聯(lián)軸器 連接的固定精度 相對(duì) 較 高 ， 其 特點(diǎn) 在于 ： 可 連接 小型 軸 、 轉(zhuǎn)動(dòng) 慣量小 以及 適用于 高速 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 的 連接 ； 安 裝 后 沒 有 反 作 用 力 ；提高絲杠 與電機(jī)軸連接的 強(qiáng)度 ； 采用 銷連接 的方式 連接 ， 在 較高 轉(zhuǎn)動(dòng) 速度 時(shí) 仍 可保持 穩(wěn)定運(yùn)行 。 如圖 2示： 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 - 11 - （ a） 套筒聯(lián)軸器平面圖 （ b）套筒聯(lián)軸器 實(shí)體 圖 圖 2筒 聯(lián)軸器 光 軸 導(dǎo) 軌 主 要 功 能 是 橫 向 導(dǎo) 向 和 縱 向 承 載 。導(dǎo)軌 的作用是 使運(yùn)動(dòng)部件按照規(guī)定 的軌跡運(yùn)動(dòng)，從而保證 了 各部件的相對(duì)位置精度，在很大程度上決 定 雕刻機(jī) 的精度與精度保持性， 如圖 2示： 2軸 導(dǎo)軌 雕 刻 機(jī) X 和 Y 向， 安裝 一對(duì)圓柱形導(dǎo) 軌在 絲杠的兩側(cè)， 其作用是 可以 幫助 絲杠 分擔(dān) 所 機(jī)頭、工作臺(tái)和工件所給的壓力 。圓柱形導(dǎo)軌加工容易， 剛度好 精 度 高 可 滿 足 定 位 精 度 的 要 求。 雖然 Z 向 絲杠不承受 向下的壓力 ， 但是 為保證 Z 向 精度， 在 Z 向絲杠的兩側(cè)也安裝兩個(gè)光軸導(dǎo)軌 。 Z 向 電主軸 的 定位 是依靠 伺服 電機(jī)的自鎖 功能 來實(shí)現(xiàn)的 。 把光軸 導(dǎo)軌 的 兩端 用 螺母 固定在 雕刻機(jī) 支架上，并 且 與導(dǎo)軌 套 形成移動(dòng)副， 如圖 2示 ： 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 - 12 - 圖 2杠和圓導(dǎo)軌的支承方式 各 個(gè) 傳 動(dòng) 鏈 上 的 絲 杠 螺 母 與 不 同 零 件 以 螺 釘 固 定 連 接 ，通過絲杠 副把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)的特性形成 相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng) ； 與工作臺(tái)固定連接， 然后 相對(duì)于 Y 向絲杠 做直線運(yùn)動(dòng) ；與機(jī)頭 支架固定連接， 同理與 Z 向絲杠 形成移動(dòng)副帶動(dòng)機(jī)頭做上下移動(dòng) [13]。 軸 結(jié)構(gòu) 主 軸 結(jié) 構(gòu) 是 雕 刻 機(jī) 的 執(zhí) 行 件 。 其 功 用 是 支 承 并 帶 動(dòng) 工 件 或 刀 具 旋 轉(zhuǎn)進(jìn) 行 切 削 ， 承 受 切 削 力 和 驅(qū) 動(dòng) 力 等 載 荷 ， 完 成 表 面 成 形 運(yùn) 動(dòng) 。 主 軸 組 件 由主 軸 及 其 支 承 件 和 安 裝 在 主 軸 上 的 傳 動(dòng) 件 、 密 封 件 等 組 成 ， 要 求 良 好 的 回轉(zhuǎn) 精 度 、 結(jié) 構(gòu) 抗 振 性 、 熱 穩(wěn) 定 性 及 回 轉(zhuǎn) 精 度 的 保 持 性 。雕刻機(jī)主軸部分 用螺釘固定在 Z 向的 連接板 上， 利 用電主軸高速轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 帶動(dòng) 刀具 做 切削 雕刻運(yùn)動(dòng)。 近些年來我國科技不斷發(fā)展進(jìn)步 ， 使 雕刻機(jī) 以及 加工中心 的核心部分主軸 也得到 迅速 發(fā)展 。 使得 高 速 雕 刻 機(jī) 主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)得到 非常大 的 提高 ， 并且 逐漸 把 帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng) 的形式 向電主軸的形式轉(zhuǎn)化 ，機(jī)床主軸由 機(jī)床內(nèi) 裝 的 電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)， 從而 使較長的傳動(dòng)鏈形式逐漸被淘汰 ， 使 機(jī)床主運(yùn)動(dòng) 部分不在 需 要 傳動(dòng)鏈 形式傳動(dòng) ，這種結(jié)構(gòu) 就是 電主軸。本雕刻機(jī) 應(yīng)用電 主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到 18000r／ 如圖 2示： 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 - 13 - 圖 2主軸 實(shí)體圖 撐結(jié)構(gòu) 架 設(shè)計(jì) 支架用來支撐進(jìn)給結(jié)構(gòu) 并且保證進(jìn)給結(jié)構(gòu)與工作臺(tái)的相對(duì)位置精度 ，并且 承載 這 各種 動(dòng) 態(tài)力和 靜 態(tài)力 以 保證 小型 雕刻機(jī)整體穩(wěn)定性 ， 如圖 2 圖 2刻機(jī) 支架 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 - 14 - 作臺(tái) 設(shè)計(jì) 工作臺(tái)的作用是用來放置并固定工件的， 在設(shè)計(jì)工作臺(tái) 的 時(shí) 候 ， 從 整體的剛度和經(jīng)濟(jì)性來考慮， 并且 按照機(jī)床的工作臺(tái)、絲桿、 光軸 導(dǎo)軌的長度來決定 小型雕刻機(jī)整體 的大小 ，選用 T 形槽工作臺(tái) 作為工作臺(tái) ，其特點(diǎn)是 精度 高、 穩(wěn)定不易變形、耐磨性好、價(jià)格便宜。 本次設(shè)計(jì)的工作臺(tái)長800 800圖 3示 ： (a)工作臺(tái)實(shí)體圖 （ b）工作臺(tái)平面圖 圖 2作臺(tái) 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 - 15 - 座 設(shè)計(jì) 底座的作用是起支撐和固定小型雕刻機(jī)的作用。 底座的四角又與地面連接進(jìn)一步提高小型雕刻機(jī)的穩(wěn)定性。 設(shè)計(jì)的底座 稍微 大一點(diǎn)， 目的是 使機(jī)床穩(wěn)定性更強(qiáng)。底座材質(zhì)為 45 號(hào)剛，底座尺寸 1700圖 3 圖 3刻機(jī) 底座 章小結(jié) 本章主要 分析 了 小型雕刻機(jī)的整體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ：采用了龍門式框架結(jié)構(gòu)雕刻機(jī)頭做橫向和上下移動(dòng)工作臺(tái)做縱向移動(dòng)。在此基礎(chǔ)之上有介紹了進(jìn)給結(jié)構(gòu) ： X 軸方向 、 Y 軸方向 Z 軸方向 進(jìn)給 結(jié)構(gòu)； 主軸結(jié)構(gòu) ：采用電主軸； 支撐結(jié)構(gòu) ：支架、工作臺(tái)和底座 。 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 - 16 - 第 3章 小型雕刻機(jī)的 關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算 計(jì)指標(biāo) 主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中的電主軸， 是小型雕刻機(jī)的核心部件之一， 確定電主軸的型號(hào)和參數(shù) ， 以及給 出 結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算與校核。 除應(yīng)滿足的要求外，還應(yīng)滿足一下要求 ： 1. 設(shè)法滿足最大 的調(diào)速范圍，并實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速。 小型雕刻機(jī)工作的時(shí)候一定要保證切削用量在合理范圍內(nèi)，這樣才能保證刀具充分發(fā)揮其性能， 使 生產(chǎn)率和生產(chǎn)質(zhì)量得到保證 ，還有就是必須保證電主軸的轉(zhuǎn)速足夠快以便于提高雕刻速度提高生 產(chǎn)率。電主軸好要有更大的調(diào)速范圍且必須保證加工的步驟相對(duì)集中即只建立一次 安裝固定工件就能完成許多步加工步驟。 2. 具有較高的精度和剛度 。 只有設(shè)法提高主運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的剛度，才能使雕刻機(jī)工作相對(duì)穩(wěn)定，才能提高雕刻機(jī)的加工精度，保證工件質(zhì)量。為此，首先要保證傳動(dòng)件的精度與剛度，只有保證了傳動(dòng)件的性能才能使傳動(dòng)相對(duì)穩(wěn)定，可以采用高頻加熱淬火的方式增強(qiáng)傳動(dòng)件的剛度；最后軸承要選用高精度的，并且合理支配軸承之間的跨度。 3. 良好的抗振性和熱穩(wěn)定性 。 小型雕刻機(jī)雕刻順序一般是先進(jìn)性粗雕刻再進(jìn)行精雕刻雕刻時(shí)可能會(huì)因?yàn)檫\(yùn)動(dòng) 部件不協(xié)調(diào)以及雕刻過程中零部件的影響，導(dǎo)致主軸結(jié)構(gòu)也跟著發(fā)生震動(dòng)現(xiàn)象，這樣就會(huì)使加工無法正常進(jìn)行，因此各零部件一定要擁有一定的抗震性。 還有， 雕刻機(jī)在雕刻加工的時(shí)候主運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)工作時(shí)間長了就會(huì)發(fā)熱，導(dǎo)致其他零部件也發(fā)熱，進(jìn)而產(chǎn)生熱變形，由于出現(xiàn)熱變形各零部件之間的位置精度和運(yùn)動(dòng)精度就會(huì)降低，從而使加工誤差增大 ， 機(jī)床在切削加工中主傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)熱使其中所有零部件產(chǎn)生熱變形，破壞了零部件之間的相對(duì)位置精度和運(yùn)動(dòng)精度造成的加工誤差，且熱變形限制了切削用量的提高，降低了傳動(dòng)效率，影響到生產(chǎn)率。為此要求主軸 不僅 具有較高的 熱穩(wěn)定性，通過保持合適的配合間隙，并 且，需要 進(jìn)行循環(huán)潤滑保持熱平衡等措施來實(shí)現(xiàn)。 結(jié)合 設(shè)計(jì)參數(shù) 以及 小型 械雕刻機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案，初步 制 定 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 - 17 - 該雕刻機(jī)機(jī)械部分的主要參數(shù)，如表 3示： 表 3械設(shè)計(jì)參數(shù)表 設(shè)計(jì) 項(xiàng)目 設(shè)計(jì) 參數(shù) 單位 主軸最高轉(zhuǎn)速 20000n ? r/軸 最大進(jìn)給速度 3600 mm/ 向 總行程 800 向 總行程 800 向 總行程 100 位精度 25 ? m 脈沖當(dāng)量 用壽命 20000 削力、扭矩和 功率的 計(jì)算 小型 雕刻機(jī) 雕刻加工的材料 主要 是非金屬材料和鋁合金材料 等 一些不太硬 的材料 。 也正是 由于 這些材料 的材質(zhì) 較軟所以 具有良好的塑性 。小型雕刻機(jī)所雕刻的工件性質(zhì)不一樣，這樣就使雕刻機(jī)雕刻工件所用時(shí)間會(huì)不一樣，而且對(duì)于不同的材料小型雕刻機(jī)所采用的雕刻方式也不一樣通過查閱資料，查的雕刻的方式分為：一般雕刻、強(qiáng)力雕刻、精細(xì)雕刻和快速進(jìn)給這幾步。 通過查閱 陳宏君 主編的《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 查 得 表 3 半部分 的切削 經(jīng)驗(yàn) 計(jì)算 公式， 然后將這些查得的公式代入已知的參數(shù)進(jìn)行簡化 ， 得到 表格右半部分 與切削深度 進(jìn)給 速度 銑刀轉(zhuǎn)速 n 有關(guān)的 簡化 計(jì)算公式 如 表 3示 ： 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 - 18 - 表 3削力、扭矩和功率計(jì)算 切削經(jīng)驗(yàn) 計(jì)算公式 簡化的計(jì)算公式 銑削力： 0( N )F F F y uF p f w z ?????? 0 . 7 5 0 . 6 24 2 . 7 6 ( N )z p fF a v n ??? 銑削扭矩： z0 ? ??????????? ?? ? ? 0 N ?????????? ? ? ? （ ）銑削功率： 0 ????????? ??? 7 1 4 1 0 n k ? ????（ ） 1 1 6 , 1 , 0 . 7 5 , 0 . 8 5 , 0 . 7 3 , 0 . 1 3 , 0 . 2 5 F F F F F F Y U q W K? ? ? ? ? ? ? ? 。 銑 削 寬 度 w(mm)a 銑 削 深 度 p(mm)a 進(jìn) 給 速 度 ( m m / m i n )a z n? 銑削速度 0 / 1 0 0 0 ( m / m i n )v d n?? ， 0d — 銑 刀 外 徑 (( 每齒進(jìn)給量 (mm/z)， z — 銑 刀 齒 數(shù) ， n— 銑刀轉(zhuǎn)速 (r /。 將切削深度 進(jìn)給速度 銑刀轉(zhuǎn)速 n 的變量代入分別計(jì)算，得到計(jì)算結(jié)果，如下表 3示 ： 表 3削力、扭矩和功率的計(jì)算 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 - 19 - 其中： 絲 杠 轉(zhuǎn) 速 ， ( / m i n ) r?絲 ， 絲 杠 導(dǎo) 程4(mm) 深 度 （ ）， m m / m i 速 度 （ ）， n— 銑刀轉(zhuǎn)速 （ r/。 按 照 以上 簡化過程，可得到與 進(jìn) 給 速 度 鉆 頭 轉(zhuǎn) 速 n 有關(guān)的計(jì)算公式，如 表 3示： 表 3削力、扭矩和功率的計(jì)算 計(jì)算公式和參數(shù)選定 計(jì) 算 結(jié) 果 鉆削力： N ) d f k? ?????? 0 . 7 0 / ( N )zF v n? ????????（ ） 鉆削扭矩： d f k?? ? ? ? ????m??? ? 0 . 80 . 6 8 6 ( / ) N v n? ???（ ）鉆削功率： m 0 d? ????????? ?? m 0 . 0 1 2 k v n? ?? ?????（ ）6 0 0 , 1 . 0 , 0 . 7 , 0 . 3 0 5 , 2 . 0 , 0 . 8 , 0 . 2 5F F M M F z y C z y k k? ? ? ? ? ? ? ? 將進(jìn) 給速度 鉆頭轉(zhuǎn)速 n 的變量 代入分別計(jì)算，將得到的計(jì)算結(jié)果 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 - 20 - 填入表 3 表 3削力、 切削 扭矩和 切削 功率的計(jì)算 切削方式 工作時(shí)間 百分比 %t 參 數(shù) 計(jì) 算 結(jié) 果 n M 強(qiáng)力切削 10% 300 9000 75 一般切削 30% 480 15000 120 精細(xì)切 削 50% 600 20000 150 快速進(jìn)給 10% 900 — 225 0 0 0 給運(yùn)動(dòng) 的 計(jì)算 雕刻機(jī) 工作時(shí) 的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)分 為 主軸的上下移動(dòng) ，主軸的左右移動(dòng) 以及工作臺(tái)的前后移動(dòng) 三個(gè) 步驟 。 本課題 對(duì)于這三 項(xiàng) 運(yùn)動(dòng)方式 的設(shè)計(jì) 基本相同 ， 故此 可以通過 設(shè)計(jì)推算 對(duì)其中一個(gè)方向上 運(yùn)動(dòng) 的設(shè)計(jì) ，就可以得出 另外兩處 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)方案，現(xiàn)在以 設(shè)計(jì)推算 工作臺(tái) 結(jié)構(gòu) 為例，設(shè)計(jì)計(jì)算 這部分所采用 的 伺服 電動(dòng)機(jī)，滾珠絲杠和直線導(dǎo)軌， 以 確 定 規(guī) 格 型 號(hào) 及 參 數(shù)來滿足在 小型雕刻機(jī) 雕刻加工制作 過程中的 種種基本 要求。 珠絲杠副的 計(jì)算 1. 計(jì)算 滾珠 絲杠導(dǎo)程 由于 電動(dòng)機(jī)與絲杠 選用 1:1 的 傳動(dòng) 方式 ， 所以 h 4 ， 額定動(dòng)載荷 3 00n L 3 查 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版，第四卷 表 微沖擊 w 查 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版，第四卷 表 7 級(jí) a 查 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版，第四卷 表 靠 性 97% c 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 - 21 - 查 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版，第四卷 表 ， 20000 采用預(yù)緊絲杠副，按最大負(fù)載 算： m eC f M? 查 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版，第四卷 表 預(yù)載 由式（ 3 2760 。 2. 計(jì)算 允許的最小螺紋底徑： 允許得最大軸向變形量 m? 11~3411~45??????????????重 復(fù) 定 位 精 度定 位 精 度6? ?? ? ?取 以上兩個(gè)數(shù)據(jù) 的最小值 2? ? 計(jì) 算最小螺紋底徑2 02 0 8? 絲杠的 一端 用 軸承 固定， 另 一端游動(dòng) 00 ()g w w w? ? ? ? ?? ? ? ? 件( 1 . 0 5 1 . 1 ) 行 程 + ( 1 0 ) 02380 m ? 3. 確定滾珠絲杠副的規(guī)格代號(hào) ： 由計(jì)算出的 d， ， ， 查 滾珠絲杠副 樣本 ， 選擇 型號(hào) 滾珠絲杠副 2248001 3 a 4. 計(jì)算 滾珠絲杠副的預(yù)緊力 3 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 - 22 - m a x 2 8 2 . 4 5 (3由式 （ 3、 （ 3得 33 5. 確定滾珠絲杠副支承用軸承型號(hào)、規(guī)格 ： 軸承所承受的最大軸向載荷a x 1 m a F?? （ 3 由式（ 3 m a x 9 7 軸承類型 選用 固定端 角接觸球軸承，游動(dòng)端深溝球軸承 ， P （ 3式 （ 3 預(yù)加載荷 =300 滿足要求， 由此選用內(nèi)徑 d 為 10 型號(hào)的軸承 。 6. 計(jì)算 行程補(bǔ)償值 C： 31