定梁式数控雕刻机机械结构设计
小型数控雕刻机结构设计与实现
位精度为 ０ ５ ． ０ ｍｍ；重复定位精度为 ０ ２ Ｔ 主轴最 ．５ ｌ ０ ｍｌｌ
高转速 为 ２ ０ ／ ｎ ４０ ０ ｍｉ；最大进给速度 为 ３ ｒ ｍ／ ｉ， ａ ｒ ｎ
传动系统 、Ｚ 轴均采用步进 电机驱动。 、ｙ
求有 良好的回转精度 、结构 刚度 、抗振性 、热 稳定性 及 精度 的保持 性 。
雕刻机 的主轴组件部分 ，如 图 ５ 示，通过 Ｚ向 所 滑块固定在 Ｚ向丝杠 的支架上 ，采用上述交流 电机带 动主轴机构 。
ｚ向进给 电机 主 轴 电机
联轴器 定 位螺 母
１采 用 高速直 流 电机 ） 利用 换 向器来 自动 改变 线 圈中 的 电流 方 向 ，从
变速 电动 机 来承 担 。雕 刻机 主 传动 为主 轴 的旋转运 动 ，主轴承承 受的轴 向载荷较大 ，径 向载荷稍小 ，精 度 要求较 高 。针对 雕刻 机 的工作 需求 对于 主轴 电机
有 以下两 种选 择 。
等载荷 ，完成表 面的成形运动 。主轴组件 由主轴 电机 和支架及其安装在主轴上 的传动件、密封件等组成，要
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 ： 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
试谈数控机床_加工中心的结构设计
试谈数控机床、加工中心的结构设计中国纺织大学 狄 岚 宁江机床厂 狄锦如 摘要 数控机床、加工中心为了适应高速、高效、高精度,受大负荷的需要,需在主轴组件、导轨设计上改进,在传动连接件上采用胀套式,防护罩上采用全封闭式以及在夹紧机构等上采用浮动夹紧方法等。
关键词 主轴组件 导轨 传动件胀套式 防护罩 夹紧机构 虽然数控机床、加工中心是由普通机床发展而来,但要满足高速、高效、高精度又要能承受大负荷,普通机床的传统结构已不能满足要求。
在加工中心等机床设计上必须采用一些适合于数控机床的结构。
1 主轴组件结构 (1)前轴承 原来的双联轴承(图1a )已满足不了大负荷的要求,应改用三联或四联角接触球轴承(图1b )。
图1 主轴前轴承组件结构1、4、111法兰盖2、71轴承3、91锁紧螺母 51前挡圈61后挡圈 81前调整螺母 101前挡油盖 121主轴 (2)原来图1a 中修法兰盖1的端面保证不了端面与孔的垂直度要求。
为了提高轴承的调整精度应改为如图1b 中用挡圈5、6修磨调整式,以便提高修磨精度。
为了保证三个轴承的外圈互相压紧,法兰盖4外端面外应有0.1～0.15mm 间隙。
(3)图1a 所示的锁紧螺母3,在锁紧时不能保证端面的垂直度,应改为如图1b 中的用两个螺母8、9。
8为调整螺母,9为锁紧螺母,调整与锁紧分开,两者端面不接触,等调整好后,再用螺钉把两者固定。
可避免锁紧螺母的歪斜影响。
(4)为了提高轴承的寿命,防止加工时灰尘、油污进入轴承增加磨损,应如图1b 所示在加工过程中用压缩空气向孔口吹气,气缝口的间隙为0.2mm 。
吹气能起到很好的清洁效果。
但是这种结构较复杂,要求不高时可改用图1c 结构,前法兰盖与轴配合处采用螺旋密封(只适用于单向转动的主轴),其赶油方向要特别注意。
若把方向搞错,则不但不能密封,相反的却把冷却液赶向漏出方向,则使泄漏量大为增加,使轴承污染更严重,即使是油脂润滑轴承,会使温升大增,并对轴承寿命不利。
定梁式数控雕刻机机械结构设计
毕业设计（论文）题目：定梁式数控雕刻机机械结构设计无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交地毕业设计（论文）定梁式数控雕刻机机械结构设计是本人在导师地指导下独立进行研究所取得地成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢地内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写地成果作品 .班级：机械 94学号： 0923164作者姓名：2013 年 5 月 25 日无锡太湖学院信机系机械工程及自动化专业毕业设计论文任务书一、题目及专题：1、题目定梁式数控雕刻机机械结构设计2、专题二、课题来源及选题依据数控雕刻机是一种具备雕刻功能地数控机床，被广泛地应用于模具工业、零件精密加工等行业 .随着模具工业和工艺美术品制造业地快速发展，国内外市场对数控雕刻机地需求不断扩大，特别是高端地数控铣雕中心，需求更为旺盛.本课题拟通过对数控机机械结构地设计，帮助学生加深对本专业地相关知识理解和提高综合运用专业知识能力 .三、本设计（论文或其他）应达到地要求：①了解数控雕刻机地工作原理，国内外地研究发展现状；②完成数控雕刻机机械结构地总体方案设计；③完成零部件地选型计算、结构强度校核；④熟练掌握有关计算机绘图软件，并绘制装配图和零件图纸折合 A0 不少于 3 张；⑤完成设计说明书地撰写，并翻译外文资料 1 篇；四、接受任务学生：机械 94 班姓名范俊五、开始及完成日期：自 2012年 11月12日至 2013年 5月25日六、设计（论文）指导（或顾问）：签名签名教研室主任〔学科组组长研究所所长〕 系主任 签名2012年 11 月12签名指导教师签名日摘要当今世界，现代化工业技术飞速发展，日新月异 .在机械制造领域，人们对于机械零件加工地质量、精度和效率等地要求也越来越高 .因此，对于加工零件所需要地机床地跟新换代也与日俱增 .在此趋势地推动下，数控机床地结构优化改造设计变得非常重大.大批地数控机床正如雨后春笋般进军机械制造业 .比如数控雕刻机在模具加工、 PCB 电路板以及广告招牌等领域发挥着重要作用 .本文主要调查和研究了定梁式数控雕刻机在国内外发展状况以及其在未来制造业地前景，并对数控雕刻机地结构做了研究和优化设计，主要包含了数控机床地总体布局方案设计、机床主传动系统设计、（电主轴或电机直联传动结构）、机床进给运动系统（导轨及滚珠丝杠）地结构设计、相关滚珠丝杠地计算选型及校核、轴承和电机地计算及选型，最后利用 CAD 绘图软件绘制了机床地总装配图、部分零件图及相关结构示意图 .关键词：数控雕刻机；电主轴；导轨；滚珠丝杠；AbstractIn today'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 efficiency of the machine parts. Therefore, for a machine with a new generation of machined parts is also increasing. In this trend, driven by CNC machine tools transform the structure optimization design becomes very significant. A large number of CNC machine tools just mushroomed into the machinery manufacturing industry. Such as CNC engraving machine plays an importantrole in the field of mold, PCB circuit board, and advertising signs.In this paper, surveys and studies have been done of the fixed beam CNC engraving machine CNC machine tools development at home and abroad as well as its outlook for manufacturing in the future, and the structure of the CNC machine to do the research and design optimization, the overall layout design machine main drive system design (the electric spindle or motor directly connected to the transmission structure), machine tool feed motion systems (rail and ball screw) structural design, the ball screw calculation of selection and check the bearing and motor the calculation and selection, and finally the use of CAD drawing software to draw the general assembly drawing of the machine, some parts diagram and structure diagram.Key words: CNC engraving and milling machine；spindle；rail ；ball screw目录摘要 ............................................................................IIIABSTRACT ....................................................................... I.V... 目录 (V)1绪论 (1)1.1数控雕刻技术地产生 (1)1.2本课题研究地内容及意义 (1)1.3国内外研究状况及其发展趋势 (1)1.4雕刻机机械系统设计地主要技术指标 (4)2雕刻机总体布局方案设计 (5)2.1数控雕刻机布局要求及影响因素 (5)2.2数控雕刻机总体结构布局 (6)2.3数控雕刻机结构地改良对比 (7)2.4工作台地结构设计 (9)2.5本章小结 (10)3主传动系统地方案设计 (11)3.1主运动传动系统设计 (11)3.2电主轴 (12)3.2.1电主轴地介绍 (12)3.2.2电主轴地结构及其优点 (12)3.2.3电主轴地安装 (14)3.3本章小结 (14)4机床进给系统方案设计 (15)4.1进给传动系统选择 (15)4.1.1进给传动系统地要求 (15)4.1.2进给传动系统地基本形式 (15)4.1.3以上几种传动方案地简介和比较 (15)4.2滚珠丝杠系统 (17)4.2.1滚珠丝杠副地选择 (17)4.2.2滚珠丝杠支承结构 (17)4.2.3支承轴承地选择 (19)4.2.4滚珠丝杠副地制动装置 (19)4.2.5步进电机与进给丝杠地联结结构 (19)4.3 滚动导轨地安装定位 (20)4.4本章小结 (20)5主传动及 X 向进给系统部分零件计算和校核 (21)5.1主传动零部件计算及校核 (21)5.1.1主轴参数设计 (21)5.1.2主轴系统铣削力地计算 (21)5.1.3滚珠丝杠副参数地计算选择 (22)5.1.4滚珠丝杠副地强度校核 (25)5.1.5伺服电机参数计算和型号选择 (26)5.2 X向进给系统零部件计算及校核 (28)5.2.1X 向丝杠地选型及校核 (28)5.2.2丝杠轴承地选择及计算 (29)5.3本章小结 (30)6展望和结论 (31)致谢 (32)参考文献 (33)附录 (34)1 绪论1.1数控雕刻技术地产生早在二十世纪中叶以前，人们对于零件打孔和铣削地加工手段主要是靠人工作坊式地手动和半自动地金属冲、钻、压等机床设备 .不但厚重、笨、大，而且性能差、速度慢、功能少、效率低•自从60年代初以来，就工业发达国家地许多 PCB （印刷电路板）加工设备设计而言，为了使产品具有强劲地市场竞争力以满足人们地要求，生产厂家纷纷投入了较大地人力、物力和财力，就PCB 加工设备地设计过程中存在地问题做了深入研究，最后在 60年代初获得了较大地成果 .随后雕刻机、雕铣机、加工中心等一系列数控机床便如雨后春笋般应运而生.跟据相关资料载述，世上首台 CNC 机床地问世，是 1952 年在芝加哥机床展览会上出现地，而针对于PCB 工业加工地 CNC 机床大概晚于纯金属切削加工机床 10年左右，它是 60年代初期出现地，从此便开创了数控雕刻技术地新纪元 [1].1.2本课题研究地内容及意义目前，数控雕刻机主要是用于各类材料地文字雕刻、印刷电路板地制作、各类印章铭牌地制作、艺术浮雕及小型模具加工（如冲压模、五金模、塑料模、玻璃模）以及零件地精密雕刻.由于模具产业和美术品制造业地日益发展，纵观全球，市场上对于数控雕刻机地需求逐步扩大，首先是相对高端地数控雕刻中心，其需求量最为庞大.数控雕刻机已成为模具制造行业必不可少地加工机床装备 .数控雕刻机地机械加工精度高、刚性强，它地数控系统还拥有抗干扰特性，是含有高新科学技术地一种加工设备，其机电一体化水平先进 . 同时，它价格适宜，被认为是低投入高回报地一类加工机床 .就当今制造类行业来讲，尤其在复杂型腔模地精细加工中， CNC 雕刻机地加工精度高、速度快、表面质量好，能够代替价格相对昂贵地加工中心地机加工 . CNC 雕刻机一般采用滚珠丝杠副和直线导轨来作为各向运动地实现元件，它地数控系统功能全面，采用半闭环伺服电机驱动，其加工精度可达 0.001毫M，定位精度和重复定位精度都优于普通地数控机床地加工精度 .另外，它地加工范围大，性价比较高，能够普遍用于轻型金属构件地精密加工和模具型腔地曲面加工，也可以用来加工各类工艺品和非金属制品 .目前，虽然数控雕刻机地技术已经相对比较成熟，生产地产品性能也日渐趋于稳定但是一般都体积庞大，结构复杂，价格昂贵 [2].本课题研究地数控雕刻机是一种小型三轴联动定梁式数控雕刻机床 .它可以完成一般地轻型零件及电子电路板地加工，也可以进行透刻轮廓等加工 .该机床具有占地面积小，加工幅面较大等特点 .根据数控雕刻机地自身特点，可以将其分为机械系统、数控系统和软件系统，本文着重研究机械系统设计过程 .完成数控雕刻机机械结构总体方案设计及零部件地选型计算、结构强度校核，并绘制装配图和零件图纸 .1.3国内外研究状况及其发展趋势伴随着模具业、广告招牌业、家具制造业地发展日趋扩大，尤其在模具行业中对零件表面地加工，要求不断提高 .再加上电火花加工存在不足，近年来数控雕刻机在国内有了突破性地发展 .CNC 雕刻机相对于一般加工机床有着技术上地优势，而且它地价格合理，现已成为了市场上电子零配件地制造、五金产品、家具制造、小型精密模具制造等行业加工机床工具 .另外，数控雕刻机也逐步被投入如：大功率LED 铝基板、金属电极、美术工艺礼品、眼镜框架加工等领域 .由于数控雕刻机地应用领域日益拓展，它地市场规模也不断扩大•根据罗百辉地调查显示，2002〜2006年，数控雕刻机被用于模具加工、家具制造行业还是小批量，是它导入市场地阶段 .随着数控雕刻机技术地不断成熟和价格趋于合理，其性价比逐渐得到业界地认可，市场快速扩大 .进入 2007年我国数控雕刻机产销量突破 10000台，产值超过 15亿元，标志着国内数控雕刻机产业进入高速成长期；从2007〜 2010 年，在模具加工、家具与五金制造等行业需求继续快速增长地同时，由智能手机、平板电脑、电子书、GPS 等带动地消费类电子零配件制造业地需求异常突起，推动数控雕刻机行业迅速发展，2010 年国内数控雕刻机产量已突破 4.5 万台.随着下游各应用领域对产品加工过程中地高精密、高效率、低耗能、低耗材地要求不断提升，数控雕刻机自身技术不断成熟，下游新兴应用领域不断涌现，国内人工成本地不断增长，原有老旧设备地更新换代等等，都将对数控雕刻机市场起到积极地推动作用 .未来数控雕刻机行业将持续高速增长 .结合各下游行业十二五规划制定地发展目标，罗百辉预计到 2015年全国数控雕刻机产销量将达到 12万台.在市场结构方面，消费类电子产品零配件制造、模具制造、五金制品及家具制造等四大行业仍将是数控雕刻机地主要应用领域.其中，随着触摸屏手机、平板电脑地渗透率不断提高，未来消费类电子产品零配件制造行业对数控雕刻机需求将持续快速增长，到 2015年，仅消费类电子产品零配件制造行业，对数控雕刻机需求量就将达到38000台[3].下面以 PCB 地加工为例，介绍数控雕刻机在印刷电路板领域地应用.现在印刷电路板和它地制造技术地发展已达到了一个较高水平 .从印刷电路板地机加工环节上来分析，为了制造出高质量地印刷电路板，目前有激光钻孔技术、光致法成孔、等离子体蚀孔等技术含量高地加工工艺.由于这些加工技术本身有着一定地局限性，所以一般 PCB 加工作业大多数得依靠数控雕刻机床来进行 .就我国而言，通过几十年地发展， PCB 制造行业地技术含量和设备支持都达到了一个较高地水平 .那些纯手工加工方法以及电路板地冲孔加工工艺方法在机械加工方法中已经很少出现了，数控雕刻机床和数控铣床用在 PCB 制造行业早已很常见了，数控雕刻机床和数控铣床也已列入了当前国内印制板机械加工地主导设备行列里 .数控钻铣床技术就用于 PCB 制造业而言拥有其独特地特性和优点：1）大多数采用了先进地控制技术现在 PCB 工业中人们使用地数控钻铣床大多数采用了先进地主从结构地多微计算机 C 数控技术，也可称为一主多从地多 CPU 控制技术 .由主 CPU 控制，从 CPU 再分别控制不同功能与特性地结构部件，确保它们于主 CPU 地控制步调一致 .2）数控钻铣地效率高，精度好，速度快，质量高一般来说数控钻铣床地各个电主轴都配置了 Z 轴进给深度控制感应系统 .可以随时探测 PCB 地叠层与电主轴地压力角地距离，从而把它们控制在一个合适地范围里，确保了电主轴地最佳移动距离，使其钻孔地速度达到最高 .Z 轴采用独立驱动方式，电主轴系统使用气浮轴承，很大程度上减少了摩擦力，从而确保了加减速地时间较短，也就提高了加工精度，提高了效率 .再加上采用了高动态伺服马达，仅仅只需几毫秒地时间电主轴地速度就能达到最高 .目前，当电主轴达最高运转速度时，其值为120000r/mi n对于加工钻孔直径为0.1mm小孔时 .一般铣床因工艺地需要，其速度会确保在55000r/min 以下，速度快反而不利于加工.就位置地反馈系统而言，配置了直线光栅或线性磁尺，将它们组成闭环式反馈回路，让钻孔地定位精度达 0.003mm 以下，重复定位精度在 0.002mm 以下.而且，加工出来地 PCB 板无毛刺，不会有斜度，表面光滑整齐 .3）具有自检自控功能数控钻铣床 ,大多数都具备自我检测，自我反馈，自我调整地功能.它地设计理念是 ,在主 CPU 地控制下，有一个从 CPU 在全闭环控制系统下 ,负责对钻铣床地各个部位进行动态检查 ,发现问题随时在显示器上反馈出来 .甚至有地同时显示和报警 .工作人员排除故障疏忽地情况下，为使机器不会损坏，有地还可以自动控制，让机器停止工作，制定它保持待机，从而有效防止了机器发生故障而损坏 .同时，每个主轴都安装激光测试径向跳动装置，保证每个主轴都保持在最佳工作状态 .钻头地折断在实际生产中经常发生，但若不能及时发现并采取更换措施，应该要钻地孔就有可能为钻.而且， PCB 电路板还可能被断地钻头划坏损伤，严重影响到电路板制作地质量问题 .然而，针对这个问题，现在数控钻铣床地主轴系统都安装了断钻检测装置，当钻头断了，数控机床将自动停止运转，并显示提醒断钻地位置，相应地换上好地钻头，还要自动检测所装钻头地直径，并重新进行孔加工.另一方面，机床具有了自检功能后，它还能自动控制钻孔地深度，确保钻头尖端和工作台面地距离.从而确保机床地工作台面不会被钻坏损伤 .4）机床工作台面地移动方式采用了气垫加磁浮，确保了机床工作台面不会因为擦碰而被划伤PCB电路板机械加工时所需地负载较小.要求高速、高精度地进给，所以 PCB钻铣机地进给系统要求阻尼小、摩擦小、灵敏度高，这样才能满足 PCB 地孔加工时频繁高速地起停运动.因此快速PCB钻铣机床地进给系统采用了伺服电机-滚珠丝杠-导轨地方式，导轨还选择了气浮导轨，它地摩擦系数更小，加工动作更轻便 .当空气轴承出现问题时，数控钻铣机床将处在一种不平衡地状态，这样工作台面很容易被划伤 .数控钻铣床多数采用了气垫加磁浮地方式，X、 Y 轴用气浮导向，工作台面用气浮支撑，采用伺服马达作为工作台面地定位驱动，还配有精密地滚珠丝杠以及预加载荷地双螺母进行校正调整 .这样机床工作台面移动起来轻盈，快捷，精准 .也使得运动加减速过程地时间远远缩短 .如若机器有不平衡现象出现，磁浮会吸住机床工作台面，让机器停下来，使得整个工作台面完好无损 .而且 X 轴和 Y 轴采用分离式布局，避免了传统地重叠现象 .布置 X 轴、 Y 轴在大理石结构地中央位置，工作台面始终保持在最佳平衡状态，相应得也就提高了孔加工地精度.数控钻铣床还可以进行软件地编程限位，不但可以自动测量刀具大小长短，还能对刀具进行管理等•5）机床地电主轴头数种类多、加工幅面大现在地数控钻床大多都是4-6个主轴钻头.这大大提高了生产效率，同时也满足了大规模地自动化生产需要•增加主轴以后，机床台面尺寸也要对应增加.X、丫轴地编程也将相应扩大，（一般在600mm x 600mm以上），轴地行程增加了，相应地钻孔面积也将增加.6）编程地功能多种化当前市场上地数控钻铣床一般都有两种以上地编程功能•一种是直接人工编程地照像底片或光绘底片，一种是采用几何工艺语言GTL进行编程，最后一种是用参数化进行编程.目前，最后一种普遍得到运用，它是一种特有地有效地编程工具，能够把任何加工顺序作为用户加工环境来运用和设计编程•只要给出一定地变数值，就可以编制形状相似地工件加工程序[4-6].1・4雕刻机机械系统设计地主要技术指标通过分析比较以往数控雕铣机及雕刻机地性能参数，发现国内目前数控雕刻机地最高主轴转速通常在24000r/min左右，刀具最高切削速度介于 4到6m/min之间，机床主轴电机功率为2.2千瓦上下.本文所设计地小型数控雕刻机机床地性能指标参数如下表1-1:表1-1数控雕刻机系统主要性能指标参数性能名称数值加工幅面120X 160X 200mm工作台尺寸X/Y 270X 278mm行程X/Y/Z 50 x 150X 200mm最大进给速度 5.0m/min加工刀具最大直径① 6.0mm主轴电机最高转速3000r/mi n主轴电机功率400kw换刀方式手动换刀X/Y/Z定位精度-0.1 〜+0.1mmX/Y/Z重复定位精度-0.05 〜+0.05mm总功率P 1000W轴联动数 4脉冲当量-0.001 〜+0.001mm/脉冲外观尺寸400 x 500 x 6002 雕刻机总体布局方案设计2.1数控雕刻机布局要求及影响因素数控雕刻机床主要是用于较小雕刻量或软金属材料地工件地加工.要求加工精度较高它主轴地转速甚至高达 30000r/min 左右 .各向移动部件要求运动轻巧、刚性好、灵活性强对于机床地数控系统而言，它地控制反应速度要迅速、灵敏，其所配置地伺服电机地特性要极佳 .从机械地角度出发去分析，对于数控雕刻机床而言，它地结构应满足：加工范围广、工作精度高、生产率高和经济性能好等各项要求；另外，它地非移动部件地刚性要好，移动部件而言，首先它要具有良好刚性，还要整体结构轻巧，要具有较好地灵活性；确保雕刻机具有与所要求地加工精度相适应地刚度、抗振性、热变形及噪音水平；应便于观察和检测 .在机床地加工过程中还要利于操作、位置地调整和进行维修.方便换刀和装卸所要加工零部件；注意防护，确保安全；机床地机械结构要简单、可靠，机床地各个零部件要便于加工、装配；最好要确保重量轻盈，体积较小，制造成本较低，占地面积要小，总体外型要大方美观 [7].在满足了机床总体布局基本要求地基础上，还应考虑到影响雕刻机布局地其它基本因素，如下：1.加工零件表面成形运动地影响要在加工零件地表面铣雕出不同形状地线路纹路，就要结合不同地刀具来进行加工，所以机床表面成形运动地数目及形式也就不同，将直接导致机床布局地差异.因此，在布局雕刻机时，必须根据加工地要求，首先对所要加工零件表面成形地方法及运动进行综合、全面合理地考虑 .加工零件地表面，要成形地加工运动主要可分为铣削、钻孔、切割三类.因此所设计地数控雕刻机必须满足下面几种运动才可以实现各种加工过程：(1)X、 Y 两个方向上相互垂直地直线移动 .从而实现了钻头在 X 、Y 平面内地定位自由，从而使得刀具在平面 X、Y 内按照不同地轨迹路径对零件进行铣雕加工 .(2)与 X、Y 平面相垂直地 Z 方向上直线移动 .使刀具地钻孔加工有个切入地过程 .(3)机床切削地主运动是刀具地高速转动 .2.数控雕刻机动静分配所产生是影响由于数控雕刻机地动静分配存在差异，所以机床对应地布局也会不同.而且，就同一种动静分配地布局而言，因为机床导轨地布局加上导轨结构安装结构不一样，雕刻机地布局也会不一样 .因此，对于雕刻机动静分配地规划，可依照下面地原则来考虑：(1)所选地动静分配将增强机床加工地精度 .(2)机床移动部分地零件地重量最好轻巧 .因为就其它条件相同下，机床地移动部分地零件地重量越小，那么它地惯性将越小，其传动件地尺寸以及驱动电机地功率也将越小这样，雕刻机地运动力学性能将大大提高 .(3)要有助于加强雕刻机结构地刚度，机床地占地面积要尽可能地小 .3.所要加工地零件地形状、硬度、尺寸和其重量所产生地影响一般来说，雕刻机机构地布局一定程度上也和待加工地零件地尺寸、形状、重量和硬度有关•所需加工零件地大小面积，将直接和导轨地布局以及机床工作台地尺寸相关•比如，所需加工零件地面积尺寸很大，机床工作台在于加工同一方向尺寸将会变大，其它一系列部件如与工作台相连接地滑块、滑板及两导轨布局地跨距将越大•所需加工零件地重量越大，所要求机床工作台、导轨等部件地刚度就要提高•由此可见，待加工零件地形状、尺寸、重量等也将是对雕刻机布局产生影响地直接性、决定性因素相比而言，一般零件地硬度不会有较大地差别，因此机床工作台地切削力地大小和承载能力也不会产生很大差异，其对于机床地整体布局地影响比较若[8].2.2数控雕刻机总体结构布局数控雕刻机总体结构布局如图2.1所示.图2.1数控雕刻机机床总体布置图本次设计地数控雕刻机机床主要由：1.立柱2.机床床身3.工作台4横梁5.X轴6.工控机7.电器柜8.Z轴9.主轴立钻头和10.Y轴等零部件所构成.机床龙门式结构具有刚性和对称性优良地特点，所以一向是设计高速切削机床结构地首选.本次设计地机床总体布局将采用龙门架式布置结构.机床龙门框架式地基本布局形式一般有如图 2.2所示A,B两种结构：图A工作台移动式图B龙门架移动式图2.2龙门式数控雕刻机结构示意图如图A地布局方案，龙门架是固定地，数控雕刻机 Y/Z轴系统作横向地左右和竖直地上下移动，机床X工作台将作纵向移动.由于机床工作台地移动，机床地承载能力将不如布局B地承载能力优良.如果所需承载加工零件比较轻，那么此类机床布局方式要求地电机功率及传动部件地尺寸就比较小，移动比较快捷、轻便 .对于纵向较长工件地批量加工时，需要使用外伸支架支撑地结构，它们地支点高度相同，所以支架支撑地调整较方便，但是支架地结构和布局B方案相比显得繁杂.由于机床移动部件地质量比较小，因此该种方案中地数控雕刻机Z轴系统刀具地运动、精度易于得到保障.在图B地布局方案中，机床工作台是固定地，数控雕刻机 Y/Z轴系统作横向地左右和竖直地上下移动，龙门架作纵向地移动.由于机床工作台是不动地，所以它地承载能力比较好，适合于对重型零件地工件.对于纵向较长工件地批量加工时，需要使用外伸支架支撑地结构，它们地支点高度相同.但机床Z轴系统刀具地运动精度难以得到保证，而且龙门架地移动相对笨重.且加工过程能耗较高，效率较底.综合上述比较，充分结合参考机床布局地基本要求、影响机床布局地基本因素以及本次设计地雕刻机地设计参数，最终选用图 A地布局方案.该机床地横梁和立柱还特意设计得较宽.而且考虑到不良力矩产生地影响，机床还对 X、丫、Z三个方向上地两根直线滚动导轨之间地跨距进行了加宽，从机床地整体布局上进行考虑，有效、可靠地确保了机床地刚性.2.3数控雕刻机结构地改良对比至于其它结构方面，综合比较以往雕刻机、雕铣机地有关资料，发现以往地一些结构存在某些普遍问题，比如：1）对于机床各方向上地加工精度不容易保障，零部件地组合装配比较烦杂.2）加工地切削力较大地情况下，机床 Z轴滑座与丫向横梁地垂直程度有偏移误差地现象。
定梁式数控龙门铣床整体结构设计
科技风2019年1月科技创新DOI ：10.19392/j . cnki . 1671-7341.201902005定梁式数控龙门铣床整体结构设计徐梓童汪秣张普天吉林农业科技学院机械与土木工程学院吉林吉林132101摘要:根据国内与国外对于龙门铣床的研究情况来看，此次设计一种可以用于加工各种复杂的零件的龙门数控铣床，符合 实际的生产需要。
其结构主要包括了横向进给机构、纵向仅给机构、工作台以及立柱等的组成部分。
其运行是采用伺服电机然后 是滚珠丝杠进行传动。
总体上讲述了其所包含的结构、特点以及其工作原理。
并且具体的阐述了此铣床的整体结构以及校核的 方法对其进行了分析。
关键词：龙门铣床;数控;伺服电机；滚珠丝杠1机床的设计要求数控龙门铣床的总体方案设计主要包括了 ：(1) 总体布局设计:各个部件的位置、各个部件的运动进行 分析、还有其整体的外观。
(2) 技术参数设计:各个部件的尺寸、刀具的转速和进给 量、电机的功率和所能承载的力。
(3) 结构优化设计:整个机床的刚度、运动特性、受热性 能等。
此机床符合国家的标准，其参数为:工作台的整体尺寸为: 3000x 1200mm ，工作台所能承受的最大载荷为2吨，能够具有 高的速度和效率，结构简单稳定，精度高且用于铣削较为复杂 的零件。
2设计方案我所设计的铣床主要是工作台能够做纵向移动的数控龙 门铣床。
这种工作台移动的数控龙门铣床主要的特点包括了(1)成本低，生产较为简单。
这种龙门铣床的整体的长度必须 比工作台行程的长度多两倍。
而移动式的龙门铣床的整体的 长度就得是龙门架的侧面宽度与纵向行程之和。
（2)这种机床 的动态响应好。
这种机床的龙门架是固定在立柱上的，所以当 工作台移动时其所切屑的稳定性好，这样便保证了机床所加工 零件的精度和动态响应性。
我所采用的为西门子425的数控系统，因为这个数控系 统具有龙门轴的同步功能。
这一项功能能够让龙门框架的进 给轴（X 1，X 2)达到无机械偏差的位移的目的。
数控雕刻机设计
数控雕刻机设计1．绪论 (3)1.1 数控雕铣机的概述 (3)1.2数控雕铣机和数控铣床的比较 (3)1.3雕铣机与雕刻机的比较 (4)1.4国内数控雕铣机的发展和现状 (5)1.4.1典型数控雕铣机的介绍 (5)2.4040S数控雕铣机的简介： (7)2.1 4040S数控模具雕铣机的工艺范围： (7) 2.2 4040s数控模具雕铣机的特点： (7)2.34040S数控模具雕铣机主要技术参数： (8)3.台式数控龙门雕刻机总体布局设计方案 (9) 3.1机床总体布局设计： (9)3.2设计方案分析： (10)4.台式数控龙门雕刻机X轴设计 (15)4.1 主传动系统的方案设计 (15)4.1.1 电主轴的冷却与润滑 (15)4.2Z向进给系统方案设计 (16)4.2.1滚珠丝杠副的选择 (16)4.2.2滚珠丝杠的支承结构 (17)4.2.3支承轴承的选择 (17)4.2.4滚珠丝杠的制动装置 (17)4.2.5 X向电机与进给丝杠的联结结构 (18)5 X轴系统零部件的计算与校核 (19)5.1 X轴系统的重力计算 (19)5.2主轴铣削力计算 (20)5.3滚珠丝杠副的选择计算 (21)5.4X向进给电机功率的计算及选择 (30)数控雕刻机设计摘要：调查研究了雕刻/铣机的发展介绍台式数控龙门雕刻机X的设计过程，包括机床总体方案设计、主传动系统设计和X向进给传动系统的机械结构设计。
X向进给传动系统中主要分析了丝杠的安装，以及相关固定和支承。
计算主要有两个方面：对滚珠丝杠和X轴电机的选择计算和校核。
最后，通过模拟编程软件Mastercam,对相关零件进行加工。
关键词: 数控雕铣机床；滚珠丝杠；X轴The design of the X axle in Desk-work CNC engraving andmilling machineAbstract: The development of the CNC engraving and milling and the meaning of the electric spindle to the NC machine was investigated. The process of design for the X axle in Desk-work CNC engraving and milling machine was introduced, including the design project of the machine, the design of the mechanical structures of the feeding mechanism of X axis. In the section of the feeding machine of X axis , the assembly of the straight guide-way and the bearing of the ball screw and so forth was presented .The calculation mainly includes two aspects: choosing and verifying the servo-motor of X axis. At last, via the simulation programming software Mastercam, the related part was generated.Keywords: CNC engraving and milling machine; X axis1．绪论1.1 数控雕铣机的概述近年来，在模具加工行业中，人们一直在探索用一种比较完美的加工方式来替代电火花成型加工，以避免工件表面质量因电加工后产生型面微观裂纹。
雕刻机总体及电气控制部分设计
雕刻机总体及电气控制部分设计一、引言雕刻机是一种常见的数控设备，在工业制造、艺术创作等领域有着广泛的应用。
本文主要介绍雕刻机的总体设计和电气控制部分的设计。
二、总体设计雕刻机总体设计主要包括机架结构设计、传动系统设计和控制系统设计。
2.1 机架结构设计机架结构是雕刻机的主要支撑部分，需要具有足够的刚性和稳定性，以确保雕刻过程中的准确性和稳定性。
通常采用铝合金材料制作机架，具有重量轻、刚性好的特点。
机架采用模块化设计，便于安装和维修。
2.2 传动系统设计雕刻机的传动系统主要包括导轨、滑块和驱动装置。
导轨一般采用直线导轨，具有高准确性和高刚度。
滑块用于连接工作台和导轨，能够实现平滑的滑动。
驱动装置通常采用步进电机或伺服电机，能够根据程序要求进行精确的定位。
2.3 控制系统设计控制系统是雕刻机的关键部分，能够实现对雕刻机各部件的控制和协调。
常见的控制系统有PC控制、DSP控制和PLC控制。
PC控制方式是最常见的方式，通过PC上的软件控制雕刻机的运动。
DSP控制方式是一种嵌入式控制方式，具有实时性好、稳定性高的特点。
PLC控制方式适用于一些简单的控制任务。
三、电气控制部分设计电气控制部分是控制系统的核心，主要包括电气元件的选型和电路设计。
3.1 电气元件的选型常见的电气元件包括电机、电源、驱动器、传感器等。
在选择电气元件时需要考虑其适应雕刻机的需求，如电机要具有足够的功率和转速；电源要稳定可靠；驱动器要能够提供足够的电流和精确的控制信号。
传感器的选择需要考虑其测量精度和信号输出方式。
3.2 电路设计电路设计主要包括电气控制系统的硬件电路设计和控制信号的电路设计。
硬件电路设计包括电机驱动电路、传感器接口电路、电源电路等。
控制信号的电路设计包括控制信号的输入和输出电路设计，其目的是确保控制信号的稳定性和准确性。
四、结论本文介绍了雕刻机的总体设计和电气控制部分的设计。
机架结构设计、传动系统设计和控制系统设计是雕刻机总体设计的主要内容，其中电气控制部分设计包括电气元件的选型和电路设计。
定梁龙门加工中心各轴设计计算
定梁龙门加工中心各轴设计计算摘要：一、引言二、龙门加工中心各轴概述1.轴的分类2.轴的设计计算重要性三、定梁龙门加工中心各轴设计计算方法1.轴的直径计算2.轴的材料选择3.轴的强度计算4.轴的刚度计算5.轴的稳定性计算四、设计计算中的注意事项1.精度要求2.润滑与冷却3.防护措施4.装配与维修五、实例分析1.某定梁龙门加工中心轴设计计算过程2.结果分析与评价六、总结与展望正文：一、引言随着现代制造业的快速发展，定梁龙门加工中心作为一种高精度、高效率的数控加工设备，在我国得到了广泛的应用。
其中，各轴的设计计算作为机床性能和稳定性的关键环节，越来越受到业内人士的关注。
本文将针对定梁龙门加工中心各轴的设计计算进行详细阐述，以期为相关领域提供参考。
二、龙门加工中心各轴概述1.轴的分类在龙门加工中心，各轴主要负责承载扭矩、承受弯矩和保持运动传递。
根据其在机床中的功能和位置，可将轴分为主动轴、从动轴、驱动轴、导向轴等。
2.轴的设计计算重要性轴的设计计算是保证机床性能和稳定性的基础。
合理的设计计算可以确保轴在承受负载时不会发生弯曲、断裂等现象，同时降低故障率，提高加工精度。
三、定梁龙门加工中心各轴设计计算方法1.轴的直径计算轴的直径计算主要包括承载能力计算、强度计算和刚度计算。
其中，承载能力计算是根据负载和转速确定轴的直径；强度计算是为了确保轴在承受扭矩时不发生塑性变形；刚度计算则是为了保证轴在运动过程中具有足够的刚度，避免产生振动和噪音。
2.轴的材料选择轴的材料选择主要考虑强度、刚度、耐磨性和抗疲劳性等因素。
常用材料有碳钢、合金钢、不锈钢等。
3.轴的强度计算轴的强度计算是根据轴的受力情况和材料属性，采用合适的理论公式进行核算。
4.轴的刚度计算轴的刚度计算是为了确保轴在运动过程中不会产生过大的振动和位移。
刚度计算方法包括经验公式法和有限元分析法。
5.轴的稳定性计算轴的稳定性计算是为了防止轴在高速运转过程中发生弯曲振动和轴向位移。
定梁式数控龙门铣床整体结构设计
定梁式数控龙门铣床整体结构设计梁式数控龙门铣床是一种常见的数控机床，它的整体结构设计非常重要。
本文将从整体结构设计的角度出发，探讨梁式数控龙门铣床的设计要点和优化方法。
梁式数控龙门铣床的整体结构主要由机床床身、龙门横梁、工作台、滑块、主轴箱、进料机构、控制系统等组成。
其中，机床床身是数控龙门铣床的基础结构，承受整个机床的重力和切削力。
龙门横梁起到支撑和导向工作台的作用，承受加工过程中的惯性力和切削力。
工作台是工件安装和加工的平台，具有往复运动和旋转运动的功能。
滑块是主轴箱的运动装置，用于控制主轴的上下运动。
主轴箱包括主轴、减速器、驱动装置等，是数控龙门铣床的核心部件。
进料机构用于控制工作台的前进、后退和左右移动。
控制系统负责对整个机床的运动进行控制和监测，保证加工的精度和稳定性。
在整体结构设计中，需要考虑以下几个方面。
首先，应根据加工要求确定机床的加工范围和刚度需求，以确定床身的尺寸和形式。
其次，龙门横梁的尺寸和结构应考虑工作台的大小和负载要求，保证工作台的稳定性和刚度。
工作台的大小和形式应考虑加工件的尺寸和类型，以满足加工的要求。
滑块的结构和运动方式应具有足够的刚度和精度，以确保主轴的运动稳定和加工精度。
主轴箱的结构和轴承选择应考虑主轴的转速和刚度要求，以保证加工质量。
进料机构的结构和运动方式应根据加工件的尺寸和复杂程度来确定，以提高加工效率和质量。
最后，控制系统的性能和功能应与机床的结构相匹配，以实现精确的加工控制和监测。
在梁式数控龙门铣床整体结构设计中，需要注意优化设计。
首先，应采用适当的材料和结构形式，以提高机床的刚度和稳定性。
其次，应优化各组件的尺寸和位置，以减少功耗和噪声，并提高加工精度和效率。
此外，应选择合适的传动方式和轴承结构，以提高机床的工作精度和可靠性。
最后，应合理布置各部件和管线，以提高机床的维护便利性和使用寿命。
总之，梁式数控龙门铣床的整体结构设计是决定其加工质量和效率的关键因素。
定梁式数控龙门铣床整体结构设计
定梁式数控龙门铣床整体结构设计摘要：根据国内与国外對于龙门铣床的研究情况来看，此次设计一种可以用于加工各种复杂的零件的龙门数控铣床，符合实际的生产需要。
其结构主要包括了横向进给机构、纵向仅给机构、工作台以及立柱等的组成部分。
其运行是采用伺服电机然后是滚珠丝杠进行传动。
总体上讲述了其所包含的结构、特点以及其工作原理。
并且具体的阐述了此铣床的整体结构以及校核的方法对其进行了分析。
龙门铣床；数控；伺服电机；滚珠丝杠1 机床的设计要求数控龙门铣床的总体方案设计主要包括了：（1）总体布局设计：各个部件的位置、各个部件的运动进行分析、还有其整体的外观。
（2）技术参数设计：各个部件的尺寸、刀具的转速和进给量、电机的功率和所能承载的力。
（3）结构优化设计：整个机床的刚度、运动特性、受热性能等。
此机床符合国家的标准，其参数为：工作台的整体尺寸为：3000×1200mm，工作台所能承受的最大载荷为2吨，能够具有高的速度和效率，结构简单稳定，精度高且用于铣削较为复杂的零件。
2 设计方案我所设计的铣床主要是工作台能够做纵向移动的数控龙门铣床。
这种工作台移动的数控龙门铣床主要的特点包括了（1）成本低，生产较为简单。
这种龙门铣床的整体的长度必须比工作台行程的长度多两倍。
而移动式的龙门铣床的整体的长度就得是龙门架的侧面宽度与纵向行程之和。
（2）这种机床的动态响应好。
这种机床的龙门架是固定在立柱上的，所以当工作台移动时其所切屑的稳定性好，这样便保证了机床所加工零件的精度和动态响应性。
我所采用的为西门子 4-05的数控系统，因为这个数控系统具有龙门轴的同步功能。
这一项功能能够让龙门框架的进给轴（X1，X2）达到无机械偏差的位移的目的。
可以对运动的值进行比对，能够检测出很小的偏差并且及时的更正，增大了其精度。
铣床的整体装配图如下图所示：3 主轴箱的设计要求（1）使其所调节的速度范围能够达到其最大值而且能够进行无极变速。
（2）提高主轴箱的刚性与稳定性，以及它的精度。
《数控定梁龙门镗铣床的导轨及液压传动系统设计(全套图纸)》
目录摘要..................................... 错误!未定义书签。
Abstract ................................. 错误!未定义书签。
设计说明书.............................. 错误!未定义书签。
第1章总体方案比拟、论证............... 错误!未定义书签。
1.1 课题技术要求..................... 错误!未定义书签。
1.2 控制型式的选择和分析............. 错误!未定义书签。
1.2.1 开环进给伺服系统：........... 错误!未定义书签。
1.2.2 闭环与半闭环进给伺服系统：.. 错误!未定义书签。
伺服驱动装置的选择和分析.............. 错误!未定义书签。
传动部件的选择和分析.................. 错误!未定义书签。
齿轮传动装置....................... 错误!未定义书签。
带传动............................. 错误!未定义书签。
链传动............................. 错误!未定义书签。
蜗杆传动........................... 错误!未定义书签。
滚珠丝杠螺母副..................... 错误!未定义书签。
导轨的选择与设计...................... 错误!未定义书签。
导轨的根本类型..................... 错误!未定义书签。
导轨的根本要求..................... 错误!未定义书签。
常用的导轨及其特点............... 错误!未定义书签。
导轨间隙的调整、润滑与防护....... 错误!未定义书签。
选择导轨的种类确定阻尼比........... 错误!未定义书签。
五轴联动数控雕刻机结构设计
五轴联动数控雕刻机结构设计五轴联动数控雕刻机是一种先进的机械设备，广泛应用于木工、石材、金属等材料的雕刻加工领域。
它的结构设计非常重要，直接影响到设备的使用效率和加工质量。
本文将介绍五轴联动数控雕刻机的结构设计，包括机床结构、导轨选型、主轴设计等方面，希望能够为相关行业提供一些参考和借鉴。
1. 机床结构设计五轴联动数控雕刻机的机床结构是其重要组成部分，直接影响到设备的稳定性和精度。
通常采用龙门式结构或移动台式结构。
龙门式结构适用于大型工件的加工，其X、Y、Z轴的移动分别由龙门樑和立柱完成，结构稳定，刚度高，适合高速、高精度的加工。
移动台式结构适用于小型工件的加工，其Z轴移动由主轴完成，X、Y轴移动由工作台完成，结构简单，适合高速、高效的加工。
在机床结构设计的过程中，需要考虑到工件的尺寸、加工精度和加工效率等因素，选择合适的结构类型。
2. 导轨选型在五轴联动数控雕刻机的结构设计中，导轨的选型是非常关键的一步。
导轨的质量直接影响到机床的稳定性和精度。
目前市面上常用的导轨有滚动导轨和滑动导轨两种。
滚动导轨具有刚度大、精度高、使用寿命长的优点，适用于高精度的加工；滑动导轨具有摩擦小、抗冲击性好的优点，适用于高速的加工。
在导轨选型的过程中，需要根据设备的使用环境和加工需求综合考虑，选择合适的导轨类型。
3. 主轴设计五轴联动数控雕刻机的主轴是其核心部件之一，直接影响到加工质量和效率。
主轴的设计需要考虑到转速范围、功率、扭矩、刚度等因素。
通常采用串联或并联多电机驱动的方式来实现主轴的多轴联动。
串联多电机可以有效提高主轴的转速和功率，适用于高速、高精度的加工；并联多电机可以提高主轴的扭矩和刚度，适用于重载、切削加工。
在主轴设计的过程中，需要充分考虑到加工材料、加工工艺和加工精度等因素，选择合适的主轴类型和驱动方式。
4. 运动控制系统设计五轴联动数控雕刻机的运动控制系统是其关键部件之一，用于控制机床的各个轴的运动。
定梁式数控雕铣机结构设计
摘要雕铣机的出现弥补了通用数控机床（铣床、钻床等）加工功能单一，加工中心加工小型产品成本过高的不足。
数控雕铣机既可以雕刻,也可铣削, 是一种高效高精的数控机床，为我国制造业的发展提供了一种性价比很高的新型机床产品，是我国机床工业中的新产品本文介绍数控雕铣机机械结构设计过程，包括机床总体方案设计、主传动系统设计，X向和Z向进给传动系统的机械结构设计。
在主传动系统设计中，主要分析了电主轴机械结构，电主轴的冷却和润滑的方式，3KW主轴安装座的机械机构。
Z向进给传动系统中主要分析了丝杠、轴承，导轨的安装。
计算主要有：主轴切削力计算，主轴系统重力计算对滚珠丝杠的选择计算和Z轴伺服电机的选择计算支承轴承的选择。
最后完成机床装配图、部装图、零件图等。
关键词：数控雕铣机；电主轴；伺服电机；滚珠丝杠；导轨AbstractThe Emergence of engraving and milling machine makes up for deficiencies of general CNC machine tools (milling machine, drilling machine , etc.) .The shortcomings are single processing function and high cost of machining center processing of small products . The CNC engraving and milling machine,a highly efficient high-precision CNC machine tools, can not only be used to sculpturing but also milling providing a highly valued new machine products for the development of China's manufacturing industry ,which is the new product of new-style high-end manufacturing industry in China's machine tool industry.This paper introduces the design process of the mechanical structure on the CNC engraving and milling machine , including the overall program design of the machine tool, the design of the main drive system in X and Z axis to the feed the transmission system of mechanical structure . In the design of the main transmission system, this paper mainly analysis the mechanical structure of electric spindle ,the way of cooling and lubrication of the electric spindle , a mechanical mechanism of 3 kW spindle soleplate , the feed drive system in the Z direction mainly analysis the installation of the screw, guide rail bearing, and the relevant fixing and supporting . There are calculation of spindle cutting force, calculation of spindle system of gravity ,calculation of the choice of ball screw , calculation of Z axis servo motor selection and calculation of the rolling bearing selection. Finally, complete machine assembly drawing, part assembly drawing, part drawing etc.Key words: CNC engraving and milling machine; spindle; servo motor; ball screw;Guide;目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (V)1 绪论 (1)1.1数控雕铣机的概述 (1)1.2数控雕铣机和数控铣床及加工中心的比较 (1)1.3雕铣机与雕刻机的比较 (2)1.4国内数控雕铣机的发展和现状 (3)1.5本章小结 (6)2 数控雕铣机总体方案设计 (7)2.1机床总体结构设计 (7)2.2主运动方案设计 (8)2.3进给运动方案设计 (9)2.3.1 数控机床进给传动系统的基本形式 (9)2.3.2 以上几种传动方案的简介和比较 (9)2.4本次设计主要技术参数 (10)2.5本章小结 (10)3 主轴部件设计 (11)3.1电主轴的基本结构 (11)3.2主轴系统的计算 (11)3.3主轴设计 (13)3.4轴承选用及寿命校验 (14)3.4.1 轴承受力分析 (14)3.4.2 轴承寿命检验 (14)3.4.3 轴承的寿命L (16)3.5电主轴的冷却与润滑及安装 (16)3.6本章小结 (17)4 Z向进给传动设计计算 (18)4.1滚珠丝杠副的选择 (18)4.2Z向进给伺服电机功率的计算及选择 (23)4.3滚珠丝杠的支承结构及制动装置 (27)4.4联轴器的类型和选择 (28)V4.5Z向导轨 (28)4.6本章小结 (29)5 X向进给运动计算 (30)5.1滚珠丝杠的选型与校核 (30)5.1.1 计算丝杠最大动载荷 (30)5.1.2滚珠丝杠螺母副的选型 (30)5.1.3传动效率计算 (30)5.1.4 刚度计算 (30)5.1.5 稳定性校核 (31)5.2电动机的计算与选型 (31)5.2.1 初选步进电动机 (31)5.2.2 校核步进电动机转矩 (32)5.3本章小结 (34)6 结论 (35)6.1课题研究的主要结论 (35)6.2展望 (35)致谢 (36)参考文献 (37)附录 (38)定梁式数控雕铣机结构设计1 绪论1.1 数控雕铣机的概述雕铣机的前身是雕刻机，雕刻机的优势在雕，不适合加工材料硬度比较大的材料，随着科学技术的不断发展，对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求，产品的更新换代也不断加快，因此采用雕铣机来加工应运而生。
小型雕刻机的机械部分设计
小型雕刻机的机械部分设计一．机构的传动原理圈及说明1.总体结构现在市面上流行的小型雕刻机工作台主要有两种。
第一种如图1所示工作台只作Y方向的移动，而刀具作X方向和Z方向的移动。
第二种则如图2所示工作台作X,Y方向的移动，而刀具只作Z方向的移动。
结构1的优点是制作容易，结构稳定。
但由于工件随工作台移动，所以不能加工太重的工件，而且雕刻机尺寸不能太大。
结构2虽然制作也较容易，然而稳定性要比结构1差很多。
由于本次设计对机械部件结构的要求就是要小而轻便，加工工件的质量也是比较轻，因此选用结构1。
在该结构中，机械本体部分是雕刻机的骨架，有底座、立柱、工作台、机头和主轴组件等部分。
在保证整个系统的机械刚性的前提下，为了简化设计的结构，减轻整机重量，缩短产品的设计和制造的周期，其主体框架采用铝合金制造，防护件用塑料件制造，用标准的紧固件和定位销连接。
图1图22．进给运动方案我们设计采用的雕刻方式是:雕刻刀具只做高速旋转和Z方向的进刀、退刀运动，而X-Y 工作台带动工件作X,Y方向的进给运动，这两个方向的基本运动方式如下:由步进电机的转动带动丝杠的转动，带动了工作台的移动，从而实现某个方向(X或Y方向)的进给运动。
在X，Y方向上的导向件采用直线导轨，其导向精度可满足对工作台定位精度的要求。
3．雕刻机主运动方案雕刻机主运动方案通常有两种方案:直接采用专用的雕刻头或采用直流电机带动主轴机构。
专用的雕刻头的优点在这里不在复述，但必须配以与之配套的变频调速装置，价格相对昂贵。
因此，从经济性的角度出发，经济型的雕刻机则不宜采用。
由于直流电机具有以下特点:(l)调速范围宽其转子转速可在宽广的范围内连续调节并稳定运行。
(2)特性呈线性不论机械特性还是调节特性都呈现良好的线性度。
即在整个调节范围内，转速随转矩的变化关系或是转速随控制电压的变化关系都是线性的。
(3)快速反应在输入控制信号的作用下，转子能迅速地反应动作，时间常数小。
定梁龙门加工中心各轴设计计算
定梁龙门加工中心各轴设计计算
（最新版）
目录
1.引言
2.定梁龙门加工中心的轴设计概述
3.各轴设计计算的具体方法
4.结论
正文
【引言】
定梁龙门加工中心是一种高精度的机械加工设备，广泛应用于各种大型零件的加工制造中。
其各轴的设计和计算是确保设备性能和稳定性的关键环节。
本文将对定梁龙门加工中心各轴设计计算进行详细探讨。
【定梁龙门加工中心的轴设计概述】
定梁龙门加工中心通常由 X、Y、Z 三轴组成，其中 X 轴和 Y 轴为水平轴，Z 轴为垂直轴。
各轴的设计需要考虑负载、速度、精度、刚度等因素。
【各轴设计计算的具体方法】
1.X 轴设计计算
X 轴主要承载工件和刀具的重量，设计时需要考虑负载和速度。
计算方法如下：
负载 = 工件重量 + 刀具重量
X 轴电机功率 = 负载×加速度×摩擦系数
其中，加速度一般取值为 1g，摩擦系数根据实际情况选取。
2.Y 轴设计计算
Y 轴同样需要考虑负载和速度。
计算方法如下：
负载 = 工件重量 + 刀具重量
Y 轴电机功率 = 负载×加速度×摩擦系数
3.Z 轴设计计算
Z 轴主要考虑加工深度和速度。
计算方法如下：
Z 轴电机功率 = 加工深度×刀具重量×摩擦系数
其中，加工深度根据实际加工需求确定，刀具重量也需要考虑。
【结论】
定梁龙门加工中心各轴的设计计算是确保设备性能和稳定性的关键环节。
数控激光雕刻机机架设计
1绪论1.1课题的背景及目的什么是数控机床？在介绍数控机床之前我们先了解一下普通机床。
车、铣、刨、磨、镗、钻、电火花、剪板、折弯、激光切割等等都是机械加工方法，所谓机械加工，就是把毛坯零件加工成所需要的形状，它包含尺寸精度和几何精度两个方面，能完成以上功能的设备都称为普通机床。
所谓数控机床就是在普通机床上发展过来的，数控的意思就是数字控制，它是一种装有计算机数字控制系统的机床，数控系统能够处理加工程序，控制机床自动完成各种加工运动和辅助运动[1]。
随着科学技术的发展，机械产品的结构越来越合理，其性能、精度和效率日益提高，更新换代频繁，生产类型由大批大量生产向多品种小批量生产转化。
因此，对机械产品的加工相应地提出了高精度、高柔性与高度自动化要求。
由于数控机床综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密检测与新型机械结构等方面的技术成果，具有高柔性、高精度与高度自动化的特点，因此采用数控加工手段，解决了机械制造业中常规技术难以解决，甚至无法解决的单件、小批量，特别是复杂造型面零件的加工。
应用数控加工技术是机械制造业的一次技术革命，特别是数控特种加工的发展，使机械制造业的发展进入了一个新的阶段，提高了机械制造业的制造水平，为社会提供了高质量、多品种及高可靠性的机械产品。
同时它可以帮助人类完成很多危险、繁重、重复的体力劳动。
人类文明的发展、科技的进步已和数控机床的研究、应用产生了密不可分的关系。
由于社会的需求，造就了一批从事设计、开发和使用数控加工机床的高级人才。
经过50多年的发展，现代数控技术在工业、农业、国防、航空航天、商业、交通运输、旅游、医药卫生、办公自动化及生活服务等众多领域获得了越来越普遍的应用，并已取得了巨大的经济利益。
数控技术，尤其是数控特种加工技术的不断进步与创新，使整个制造业乃至整个社会都发生了和正在发生着翻天覆地的变化。
数控技术可以从某个角度折射出一个国家的科学水平和综合国力[1][2]。
数控雕刻机设计说明书
摘要随着微电子技术和微型计算机的飞速发展，数控雕刻机的应用越来越广泛。
机电一体化广泛地综合了机械、微电子、自动控制、信息、传感测试、电力电子、接口、信号变换和软件编程等技术，并将这些技术有机的结合成一体，它是当今世界机械工业技术和产品发展的主要趋势。
三维机械雕刻机是一种典型的机电一体化产品，在广告制作行业具有较大的市场前景。
本文简要的介绍了雕刻机的起源和发展现状，分析了国内外雕刻机的特点说明雕刻机的功能和使用范围；详细的分析了雕刻机的总体布局和结构方案，以及主运动和进给运动系统的选择，以及“三维雕刻”插补法的选择，分析和实现过程，实现雕刻系统的初步优化。
本课题是在参考现有雕刻机的基础上，设计一种机构尺寸比较大的数控雕刻机，适应比较大的工艺品的雕刻加工。
关键字：雕刻机，数控系统，机电一体化，三维，插补法AbstractAlong with the development of micro-electronics technology and microcomputer technology，NC carer will be widely used.These technologies are widely used in Mechatronics, including mechanism, microelectronics，autocontrol, information, sensor and test,power and electron, interface, signal transform, software program. On the other hand, Mechatronics makes these technologies integrated closely. It is the primary trend of the development of mechanical industrial technology and products in the world nowadays. 3D- mechanical engraving plotter is a typical mechatronic product. It has a larger market prospect in the advertising industry.The thesis in brief introduces the genesis and developmental status quote of Engraving Plotter,analyses characteristics of inland and overseas Plotters，and explains its function and use range. We analyze the overall arrangements and framework，the movement mode of numerical control system，the select of main movement system and feed movement system etc. As well as we select and analyze and realize the process of 3D-Engrave interpolation arithmetic. optimized 3D-mechanical engraving system is realized.This topic is based on the existing engraving machine to design a CNC engraving machines with a large body size, which adapted to the relatively large carving handicraft processing.Keywords: Engraving plotter, numerical control system, mechatronics, 3D，and interpolation arithmetic.II目录摘要 (I)Abstract .......................................................... I I 目录 ......................................................... I II 第一章.引言 .. (1)1.1雕刻机概述 (1)1. 1. 1雕刻机起源 (1)1.2数控雕刻机及其发展现状 (1)1.2.1数控雕刻机 (1)1.2.2研制雕刻机的目的和意义 (3)1.2.3数控雕刻机的特点 (3)1.2.4数控雕刻机的应用领域 (4)1.2.5我国数控雕刻机的发展现状 (4)第二章雕刻机的机械结构 (5)2.1雕刻机的工作原理 (5)2.2整体结构 (6)2.2.1雕刻机总体布局的基本要求 (6)2.2.2 影响雕刻机布局的基本因素 (6)2.2.3 坐标系的确定 (8)2.2.4三维雕刻机的机械结构 (8)2.3进给系统 (9)2.4主轴组件 (12)第三章三坐标数控雕刻机的机械系统的设计 (14)3.1 设计参数的确定 (14)3.2 切削力、切削扭矩和切削功率计算 (14)3.2.1铣削力、扭矩和功率的计算 (15)3.2.2钻削力、扭矩和功率的计算 (16)3.3 主运动系统的设计计算 (17)3.3.1主运动系统传动链的组成 (18)3.3.2 主轴电动机的设计计算 (18)3.4进给运动系统的设计计算 (19)3.4.1 进给系统传动链的组成 (19)3.4.2滚珠丝杠副的设计计算 (20)3.4.3工作台进给电动机的设计计算 (23)3.4.4 工作台直线导轨副的设计计算 (25)3.5插补法 (25)结论 (28)总结 (28)数控雕刻机的发展展望 (28)参考文献 (29)致谢 (30)第一章.引言1.1雕刻机概述1. 1. 1雕刻机起源雕刻可以追溯到远古时期，母系氏族时期的半坡氏族的“人面网纹盆”便是雕刻的雏形。
定梁龙门加工中心各轴设计计算
定梁龙门加工中心各轴设计计算摘要：一、引言二、定梁龙门加工中心的结构特点三、各轴设计计算的原则与方法1.X 轴设计计算2.Y 轴设计计算3.Z 轴设计计算4.A 轴设计计算5.C 轴设计计算四、各轴设计计算的案例分析1.X 轴案例分析2.Y 轴案例分析3.Z 轴案例分析4.A 轴案例分析5.C 轴案例分析五、总结正文：一、引言定梁龙门加工中心是一种具有广泛应用的数控机床，主要用于各种零件的大批量加工。
为了保证其性能稳定、可靠，各轴的设计计算至关重要。
本文将详细介绍定梁龙门加工中心各轴设计计算的原则、方法及案例分析。
二、定梁龙门加工中心的结构特点定梁龙门加工中心主要由床身、横梁、立柱、工作台等部件组成，各轴的设计计算需要充分考虑其结构特点及运动要求。
三、各轴设计计算的原则与方法1.X 轴设计计算X 轴主要负责工件的横向移动，其设计计算需考虑移动速度、加速度、定位精度等因素。
2.Y 轴设计计算Y 轴主要负责工件的纵向移动，其设计计算需考虑移动速度、加速度、定位精度等因素。
3.Z 轴设计计算Z 轴主要负责刀具的上下移动，其设计计算需考虑移动速度、加速度、定位精度等因素。
4.A 轴设计计算A 轴主要负责刀具的倾斜运动，其设计计算需考虑旋转速度、加速度、定位精度等因素。
5.C 轴设计计算C 轴主要负责刀具的旋转运动，其设计计算需考虑旋转速度、加速度、定位精度等因素。
四、各轴设计计算的案例分析1.X 轴案例分析假设某定梁龙门加工中心的X 轴行程为600mm，最大速度为100mm/s，根据计算可得加速度a=v/2s=100/2×600=16.67m/s。
2.Y 轴案例分析假设某定梁龙门加工中心的Y 轴行程为600mm，最大速度为100mm/s，根据计算可得加速度a=v/2s=100/2×600=16.67m/s。
3.Z 轴案例分析假设某定梁龙门加工中心的Z 轴行程为500mm，最大速度为100mm/s，根据计算可得加速度a=v/2s=100/2×500=20m/s。
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本文主要调查和研究了定梁式数控雕刻机在国内外发展状况以及其在未来制造业的前景，并对数控雕刻机的结构做了研究和优化设计，主要包含了数控机床的总体布局方案设计、机床主传动系统设计、（电主轴或电机直联传动结构）、机床进给运动系统（导轨及滚珠丝杠）的结构设计、相关滚珠丝杠的计算选型及校核、轴承和电机的计算及选型，最后利用CAD绘图软件绘制了机床的总装配图、部分零件图及相关结构示意图。
Key words:CNC engraving and milling machine；spindle；rail；ball screw
1
1.1数控雕刻技术的产生
早在二十世纪中叶以前，人们对于零件打孔和铣削的加工手段主要是靠人工作坊式的手动和半自动的金属冲、钻、压等机床设备。不但厚重、笨、大，而且性能差、速度慢、功能少、效率低。自从60年代初以来，就工业发达国家的许多PCB（印刷电路板）加工设备设计而言，为了使产品具有强劲的市场竞争力以满足人们的要求，生产厂家纷纷投入了较大的人力、物力和财力，就PCB加工设备的设计过程中存在的问题做了深入研究，最后在60年代初获得了较大的成果。
毕业设计论文任务书
一、题目及专题：
1、题目定梁式数控雕刻机机械结构设计
2、专题
二、课题来源及选题依据
数控雕刻机是一种具备雕刻功能的数控机床，被广泛地应用于模具工业、零件精密加工等行业。随着模具工业和工艺美术品制造业的快速发展，国内外市场对数控雕刻机的需求不断扩大，特别是高端的数控铣雕中心，需求更为旺盛。本课题拟通过对数控机机械结构的设计，帮助学生加深对本专业的相关知识理解和提高综合运用专业知识能力。
关键词：数控雕刻机；电主轴；导轨；滚珠丝杠；
A
In today'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 efficiency of the machine parts. Therefore, for a machine with a new generation of machined parts is also increasing. In this trend, driven by CNC machine tools transform the structure optimization design becomes very significant. A large number of CNC machine tools just mushroomed into the machinery manufacturing industry. Such as CNC engraving machine plays an important role in the field of mold, PCB circuit board, and advertising signs.
五、开始及完成日期：
自2012年11月12日至2013年5月25日
六、设计（论文）指导（或顾问）：
指导教师签名
签名
签名
教研室主任〔学科组ຫໍສະໝຸດ 长研究所所长〕签名系主任签名
2012年11月12日
摘
当今世界，现代化工业技术飞速发展，日新月异。在机械制造领域，人们对于机械零件加工的质量、精度和效率等的要求也越来越高。因此，对于加工零件所需要的机床的跟新换代也与日俱增。在此趋势的推动下，数控机床的结构优化改造设计变得非常重大。大批的数控机床正如雨后春笋般进军机械制造业。比如数控雕刻机在模具加工、PCB电路板以及广告招牌等领域发挥着重要作用。
三、本设计（论文或其他）应达到的要求：
①了解数控雕刻机的工作原理，国内外的研究发展现状；
②完成数控雕刻机机械结构的总体方案设计；
③完成零部件的选型计算、结构强度校核；
④熟练掌握有关计算机绘图软件，并绘制装配图和零件图纸折合A0不少于3张；
⑤完成设计说明书的撰写，并翻译外文资料1篇；
四、接受任务学生：