小型数控雕刻机结构设计与实现.pdf

《小型数控雕刻机结构设计与实现.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、精密制造与自动化2012年第2期小型数控雕刻机结构设计与实现蔺丽莉李晶李祥文(北京信息职业技术学院机电系北京100016)摘要现有的数控雕刻设备由于体积大、价格昂贵、专业性强、不便于功能扩展等原因，无法满足市场的需要。针对不同的应用领域，介绍了一种低价、高效和实用的数控雕刻系统的设计方案。并对结构简单、加工精度较高、成本低廉的小型数控雕刻机进行了分析。系统地介绍了小型数控雕刻机的总体布局、主运动传动系统、主轴结构、进给运动系统等主要机械结构设计。与当前国内外同性能的数控雕刻机相比，在价格上具有一定优势，填补了企业产品的

2、空白，满足了市场的需求。关键词雕刻机主运动主轴进给运动目前，雕刻机在实际应用中可以对有机玻将加工对象固定在工作台上，选择合适的刀具装夹璃、石材、铜、铝、木材等材料进行文字、图形的在电主轴上，能够实现X、Y、Z轴3个方向进给运动雕刻加工。用传统的数控铣床对其进行加工，不仅由可编程序控制器实现自动控制，来完成工件的自加工精度得不到保障，而且加工效率低，设备和电动加工，其工作原理，如图2所示。力的损耗也较大。为了改变这种情况，精心设计了Y向进给电动机Z向进给电动机一种小型数控雕刻机。该数控雕刻机不仅能够满足主轴电动机教学上的

3、使用，提高学生对数控机床的理解和机头认识，而且造价大大低于传统数控铣床。X向进给电动机立柱1系统总体设计方案龙门架1.1雕刻机设计目的工作台设计目的就是提供一种低价、高效和实用的数底座控雕刻系统的解决方案。该装置可在PCB板上完成文字、图案的雕刻加工，例如：胸牌、铭牌、徽章图1雕刻机系统结构简图等的雕刻。设计的宗旨除了要满足PCB板材料的雕雕刻软件驱动电机Z刻加工需求外，还将作为教学载体，满足教学项目的要求。主轴电机控制器变频器高速旋转1.2雕刻机设计参数控制信号高速旋转雕刻机有效行程为280mm×380mm×70mm

4、；定驱动电机主轴电机位精度为0.05mm；重复定位精度为0.025mm；主轴最旋转运动高转速为24000r／min；最大进给速度为3m／min，导螺杆组驱动电机Y驱动电机X传动系统X、Y、Z轴均采用步进电机驱动。直线运动XYZ轴的定位驱动电机驱动装置控制装置滑动件主轴变频器1.3机床的总体布局考虑到降低雕刻机的制造成本，采用了结构简单且刚性较好的龙门移动式布局，如图1所示。外形图2雕刻机系统工作原理图尺寸（长×宽×高）约为680mm×580mm×470mm，主要结构有底座、工作台、龙门架、X向进给电动在保证整个系统机械

5、刚性的前提下，为了简化机、Y向进给电动机、Z向进给电动机、主轴电动机、雕设计的结构，减轻整机重量，缩短设计和制造的周刻机机身及电气系统部分组成。雕刻机在工作时，先期，其主体框架采用铝合金及Q235碳素结构钢制30蔺丽莉等小型数控雕刻机结构设计与实现造，防护件也采用铝合金制造，使用标准的紧固件指令控制交流主轴和定位销连接。输入系统电机组件系2雕刻机的主运动方案的确定图4主运动系统组成原理图统2.1雕刻机的主运动方案讨论主轴系统由主轴电动机、固定支架、刀具锁紧2.2雕刻机的主轴结构螺母组成，与普通机床主传动系统相比结构简单

6、。这2.2.1主传动系统组件是由于加工对象范围小、负载轻，变速功能主要由主轴组件是雕刻机的执行件。它的功用是支承并变速电动机来承担。雕刻机主传动为主轴的旋转运带动工件或刀具旋转进行切削，承受切削力和驱动力动，主轴承承受的轴向载荷较大，径向载荷稍小，精等载荷，完成表面的成形运动。主轴组件由主轴电机度要求较高。针对雕刻机的工作需求对于主轴电机和支架及其安装在主轴上的传动件、密封件等组成，要有以下两种选择。求有良好的回转精度、结构刚度、抗振性、热稳定性1)采用高速直流电机及精度的保持性。利用换向器来自动改变线圈中的电流方向，

7、从雕刻机的主轴组件部分，如图5所示，通过Z向而使线圈受力方向一致且能连续旋转。该电机调速滑块固定在Z向丝杠的支架上，采用上述交流电机带性能好，可以在重负载条件下，实现均匀、平滑的动主轴机构。无级调速，而且调速范围较宽；同时该电机启动、制动转矩大，易于快速启动和停车。但由于该电机换Z向进给电机主轴电机向的限制，其转速相对较低，并且与同容量、同转联轴器速的交流电机相比，直流电机的造价高、体积大、重定位螺母支架Z向滚珠丝杠副量重、转动惯量大，维护检修不方便。Z向滑块2)采用水冷交流异步电动机作为主轴电机刀具锁紧螺母该电机采用

8、变频器实现调速，结构简单、运导向光杠轴承（型号为6900Z）行可靠、价格低、过载能力强，并且安装、使用下支板和维护方便，适用于高速、精密加工，其结构如图3所示。图5主轴组件结构n－Фd冷却水3雕刻机的进给驱动系统13.1雕刻机的进给运动系统方案D电源插头32D雕刻机的进给运动系统通过接收控制系统发DD出的进给速度和位移指令信号（由