寿命长。图为工作台移动，这种结构适合加工工件不大，要求精度高的工件。综上所述，我们要设计的是加工面积大，要求精度相对不太高的木工浮雕丝杠机。所以采用方案，图所示结构。三维雕刻机的机械结构该三维雕刻机的机械几何结构，由以下几部分组成底座部分作为整机的基础，承担整个机体的重量，要求稳定坚固。底座由底下的四只支脚与地面接触工作台部分工作台部分由工作台，方向的丝杠和导轨，以及支架组成。工作台作为雕刻工作时承载雕刻物体的部件，表面须有形沟槽，我们采用硬铝型材，初步洗底后螺母固定在床身支架上。横梁部分横梁由方向的丝杠和导轨，以及支架组成。横梁承载机头的重量，驱动机头动，容易弯曲变形，在结构仿真和运动仿真中是重要的分析对象，横梁轴方向移动由电机带动丝杠，丝母与横梁连接，从而带动横梁移动。机头部分二〇年三月六日星期日机头部分由主轴组件，方向的丝杠和导轨，以及主轴夹具组成。丝杠驱动主轴组的上下运动，主轴组件在加工过程中直接带动雕刻头的高速旋转运动。机械传动部件的计算与选型机械传动部件的计算导轨上移动部件的重量估算按照下导轨上面移动部件的重量来进行估算。包括工件夹具工作平台上层电动机减速箱滚珠丝杠副直线滚动导轨副导轨座等,估计重量约为。铣削力的计算采用硬质合金刀，工件的材料为碳钢，根据金属切屑原理与刀具页表得硬质合金刀铣削力经验公式其中铣刀的直径，齿数，为了计算最大铣削力，在不对称铣削情况下，取最大铣削宽度，背吃刀量，查切削用量简明手册可得，每齿进给量，铣刀转速。则由上公式求得最大铣削力考虑逆铣时的情况，可估算三个方向的铣削力分别为则工作台受到垂直方向的铣削力，受到水平方向的铣削力分别为和。今将水平方向较大的铣削力分配给工作台的纵向丝杠轴线方向，则纵向铣削力，径向铣削力。滚珠丝杆机构的选型传动效率高滚珠丝杠副的传动效率高达，为滑动丝杠副的倍，能高效地将扭力转化为推力，或将推力转化为扭力。传动灵敏平稳滚珠丝杠副为点接触滚动摩擦，摩擦阻力小灵敏度好启动时无颤动低速时无爬行，可级控制微量进给。定位精度高滚珠丝杠副传动过程中温升小可预紧消除轴向游隙和初级弹性形变可对丝杠进行预拉伸二〇年三月六日星期日以补偿热伸长，故可获得较高的定位精度和重复定位精度。精度保持性好滚珠及滚道硬度达，滚道形状准确，滚动摩擦磨损极小，具有良好的精度保持性可靠性和使用寿命。传动刚度高滚珠丝杠副内外滚道均为偏心转角双圆弧面在滚道间隙极小的时也能灵活传动。需要时加定的预紧载荷则可消除轴向游隙和初级弹性形变以获得良好的刚性此时使用寿命有所减少。同步性能好滚珠丝杠副因具有导程精度高灵敏度好的特点，在需要同步传动的场合，用几套相同导程的滚珠丝杠副可获得良好的同步性滚珠丝杠机构的选型在本系统中我们选择浙江新亿特自动化公司的滚珠丝杠系列根据厂商提供的参数，及客户的要求我们选择该公司的滚珠丝杠结构丝杠代号公称直径基本导程丝杠外径丝杠底径循环圈数额轴的丝杠精度等级为，螺纹长度分别为为。丝杠总长为。滚珠丝杠副轴头尺寸如下丝杠公称直径固定端轴径尺寸支持端轴径尺寸固定端轴承型号支持端轴承型号丝杠螺母副的计算与选型最大工作载荷的计算在立铣时，工作台受到进给方向的载荷与丝杠轴线平行，受到横向的载荷与丝杠轴线垂直，受到垂直方向的载荷与工作台面垂直。已知移动部件总质量，按矩形导轨进行计算，由金属切屑机床页公式得二〇年三月六日星期日取摩擦系数。取颠覆力矩影响系数,求得滚珠丝杠副的最大工作载荷最大动载荷的计算设工作台在承受最大铣削力时的最快进给速度，初选丝杠导程，则此时丝杠转速。取滚珠丝杠的使用寿命，代入，得丝杠寿命系数单位为。查课本页表取载荷系数，滚道硬度为时，取硬度系数，求得最大动载荷初选型号根据计算出的最大动载荷和初选的丝杠导程，查现代实用机床设计手册上册页，选择南京工艺装备制造有限公司生产的型滚珠丝杠副，为内循环浮动式反向器螺母无预紧滚珠丝杠副，其公称直径为，导程为，循环滚珠总圈数为圈，精度等级取级，额定阻抗。通常电源设备的内阻抗可以起到缓冲变频器直流滤波电容的无功功率的作用,内阻抗越大,谐波含量越小,这种内阻抗就是变压器的短路阻抗。因此选择变频器供电电源时,最好选择短路阻抗大的变压器。采用变压器多相运行。通用变频器为六脉波整流器,因此产生的谐波较大。如果采用变压器多相运行,使相位角互差,如组合的变压器构成脉波的效果,可减小低次谐波电流,很好的抑制谐波。关于散热的问题如果要正确的使用变频器,必须认真地考虑散热的问题。变频器的故障率随温度升高而成指数的上升。使用寿命随温度升高而成指数的下降。环境温度升高度，变频器使用寿命减半。因此，我们要重视散热问题啊,在变频器工作时，流过变频器的电流是很大的,变频器产生的热量也是非常大的，不能忽视其发热所产生的影响。通常，变频器安装在控制柜中。我们要了解台变频器的发热量大概是多少，可以用以下公式估算发热量的近似值变频器容量在这里,如果变频器容量是以恒转矩负载为准的过流能力如果变频器带有直流电抗器或交流电抗器,并且也在柜子里面,这时发热量会更大些。电抗器安装在变频器侧面或测上方比较好。这时可以用估算变频器容量因为各变频器厂家的硬件都差不多,所以上式可以二〇年三月六日星期日针对各品牌的产品注意如果有制动电阻的话，因为制动电阻的散热量很大，因此最好安装位置最好和变频器隔离开，如装在柜子上面或旁边等。那么,怎样采能降低控制柜内的发热量呢当变频器安装在控制机柜中时，要考虑变频器发热值的问题。根据机柜内产生热量值的增加，要适当地增加机柜的尺寸。因此，要使控制机柜的尺寸尽量减小，就必须要使机柜中产生的热量值尽可能地减少。如果在变频器安装时，把变频器的散热器部分放到控制机柜的外面，将会使变频器有的发热量释放到控制机柜的外面。由于大容量变频器有很大的发热量，所以对大容量变频器更加有效。还可以用隔离板把本体和散热器隔开,使散热器的散热不影响到变频器本体。这样效果也很好。变频器散热设计中都是以垂直安装为基础的，横着放散热会变差的,关于冷却风扇般功率稍微大点的变频器，都带有冷却风扇。同时，也建议在控制柜上出风口安装冷却风扇。进风口要加滤网以防止灰尘进入控制柜。注意控制柜和变频器上的风扇都是要的，不能谁替代谁。驱动器及电机选择伺服电机和步进电机的性能比较步进电机作为种开环控制的系统，和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似脉冲串和方向信号，但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作比较。控制精度不同两相混合式步进电机步距角般为，五相混合式步进电机步距角般为。也有些高性能的步进电机通过细分后步距角更小。如生产的二相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为，兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以全数字式交流伺服电机为例，对于带标准线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为。对于带位编码器的电机而言，驱动器每接收个脉冲电机转圈，即其脉冲当量为，是步距角为的步进电机的脉冲当量的。二低频特性不同步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关，般认为振动频率为电机空载起跳频率的半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现二〇年三月六日星期日象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时，般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能，可检测出机械的共振点，便于系统调整。三矩频特性不同步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以其最高工作转速般在。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速般为或以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。四过载能力不同步进电机般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的二到三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力，在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电机，而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的现象。五运行性能不同步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度，应处理好升降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。六速度响应性能不同步进电机从静止加速到工作转速般为每分钟几百转需要毫秒。交流伺服系统的加速性能较好，以交流伺服电机为例，从静止加速到其额定转速仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。综上所述，交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以，在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求成本等多方面的因素，选用伺服电机。主轴选择主轴指从发动机或电动机接受动力并将它传给其它机件的轴。二〇年三月六日星期日常用主轴型号及参数控制系统选择采用上海维宏伺服板卡和配套控制软件二〇年三月六日星期日图控制卡结构图伺服驱动器接口伺服驱动器接头插座为三排孔，引脚定义如下图所示图伺服驱动器接口引脚定义为伺服驱动器供电源伺服，输出伺服驱动使能信号报警，接收伺服驱动器报警信号脉冲，差动输出信号方向，差动输出信号编码器三相，输入信号，用于检测编码器零点电子齿轮比设定电子齿轮假设主控器发个脉冲指令伺服电机转圈，现在想让同样发个脉冲伺服电机转两圈，可以在电机轴与负载轴中间加机械齿轮实现，也可以通过设置伺服器参数实现，用电子线路路实现机械齿轮