驱动，其加工精度可达毫米，定位精度和重复定位精度都优于普通的数控机床的加工精度。另外，它的加工范围大，性价比较高，能够普遍用于轻型金属构件的精密加工和模具型腔的曲面加工，也可以用来加工各类工艺品和非金属制品。目前，虽然数控雕刻机的技术已经相对比较成熟，生产的产品性能也日渐趋于稳定。但是般都体积庞大，结构复杂，价格昂贵。本课题研究的数控雕刻机是种小型三轴联动定梁式数控雕刻机床。它可以完成般的轻型零件及电子电路板的加工，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。根据数控雕刻机的自身特点，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的选型计算结构强度校核，并绘制装配图和零件图纸。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的发展日趋扩大，尤其在模具行业中对零件无锡太湖学院学士学位论文表面的加工，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的发展。雕刻机相对于般加工机床有着技术上的优势，而且它的价格合理，现已成为了市场上电子零配件的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。由于数控雕刻机的应用领域日益拓展，它的市场规模也不断扩大。根据罗百辉的调查显示，年，数控雕刻机被用于模具加工家具制造行业还是小批量，是它导入市场的阶段。随着数控雕刻机技术的不断成熟和价格趋于合理，其性价比逐渐得到业界的认可，市场快速扩大。进入年我国数控雕刻机产销量突破台，产值超过亿元，标志着国内数控雕刻机产业进入高速成长期从年，在模具加工家具与五金制造等行业需求继续快速增长的同时，由智能手机平板电脑电子书等带动的消费类电子零配件制造业的需求异常突起，推动数控雕刻机行业迅速发展，年国内数控雕刻机产量已突破万台。随着下游各应用领域对产品加工过程中的高精密高效率低耗能低耗材的要求不断提升，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，国内人工成本的不断增长，原有老旧设备的更新换代等等，都将对数控雕刻机市场起到积极的推动作用。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的发展目标，罗百辉预计到年全国数控雕刻机产销量将达到万台。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的主要应用领域。其中，随着触摸屏手机平板电脑的渗透率不断提高，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台。下面以的加工为例，介绍数控雕刻机在印刷电路板领域的应用。现在印刷电路板和它的制造技术的发展已达到了个较高水平。从印刷电路板的机加工环节上来分析，为了制造出高质量的印刷电路板，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的加工工艺。由于这些加工技术本身有着定的局限性，所以般加工作业大多数得依靠数控雕刻机床来进行。就我国而言，通过几十年的发展，制造行业的技术含量和设备支持都达到了个较高的水平。那些纯手工加工方法以及电路板的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的主导设备行列里。数控钻铣床技术就用于制造业而言拥有其独特的特性和优点大多数采用了先进的控制技术现在工业中人们使用的数控钻铣床大多数采用了先进的主从结构的多微计算机数控技术，也可称为主多从的多控制技术。由主控制，从再分别控制不同功能与特性的结构部件，确保它们于主的控制步调致。数控钻铣的效率高，精度好，速度快，质量高定梁式数控雕刻机机械结构设计般来说数控钻铣床的各个电主轴都配置了轴进给深度控制感应系统。可以随时探测的叠层与电主轴的压力角的距离，从而把它们控制在个合适的范围里，确保了电主轴的最佳移动距离，使其钻孔的速度达到最高。轴采用驱动方式，电主轴系统使用气浮轴承，很大程度上减少了摩擦力，从而确保了加减速的时间较短，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，仅仅只需几毫秒的时间电主轴的速度就能达到最高。目前，当电主轴达最高运转速度时，其值为。对于加工钻孔直径为小孔时。般铣床因工艺的需要，其速度会确保在以下，速度快反而不利于加工。就位置的反馈系统而言，配置了直线光栅或线性磁尺，将它们组成闭环式反馈回路，让钻孔的定位精度达以下，重复定位精度在以下。而且，加工出来的板无毛刺，不会有斜度，表面光滑整齐。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，自我调整的功能。它的设计理念是,在主的控制下，有个从在全闭环控制系统下,负责对钻铣床的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。甚至有的同时显示和报警。工作人员排除故障疏忽的情况下，为使机器不会损坏，有的还可以自动控制，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。钻头的折断在实际生产中经常发上式中代表滚珠丝杠最小抗压刚度代表滚珠丝杠的底径代表固定支承跨无锡太湖学院学士学位论文将其代入式可得设为固定支承和行程起始点之间的距离，取其值为。滚珠丝杠的抗压刚度最大值如式滚珠丝杠强度验算丝杠强度验算的公式如下式查得将其代入上式有而所以有，强度满足。伺服电机参数计算和型号选择电机轴负载惯量计算滚珠丝杠惯量计算如下式上式中代表滚珠丝杠的重量，其计算式如下式其中代表滚珠丝杠长度，其值取代表滚珠丝杠直径，其值取将其代入式得到代入式得到定梁式数控雕刻机机械结构设计负载惯量计算如式上式中代表负载的质量，其值取代表滚珠丝杠的导程，其值取。将其代入式得到换算为电机轴的负载惯量如式上式中代表减速比，由于没有减速机构，即其值为代表中间惯量，由于未使用减速器，所以。将其代入式得到电机负载转矩的计算外力转矩计算如下式其中为外作用力，取其值为将其代入式得到将其换算为电动机的负载转矩如下式其中代表传动效率，电动机和滚珠丝杠的联结采用弹性联轴器过渡，取其值。即电动机旋转速度的计算所需电动机旋转速度的计算如下式其中无锡太湖学院学士学位论文代表电动机所需要的转速，单位为代表主轴系统的进给速度单位为，取代表滚珠丝杠的导程，单位为，取代表减速比，由于没有减速器，可取。将其代入式得到电机的选定规定选用的电动机转子惯量要大于负载的。即选定电机为台达部分参数如下规格低惯量型功率额定转速瞬时转矩额定转矩电动机惯量向进给系统零部件计算及校核向丝杠的选型及校核计算丝杠最大动载荷电机的选定滚珠丝杠的直径滚珠的列数和圈数应按当量动载荷选择。丝杠的最大载为切削时的最大进给摩擦力。最大进给力设定作为粗略的估计，最大切削力取为最大背向力为所以丝杠最大载荷计算如式丝杠的最小载荷为摩擦力如式丝杠平均载荷如式定梁式数控雕刻机机械结构设计平均设定最大进给时，滚珠丝杠的转速为最小进给时，其值为，则丝杠平均转速为平均。丝杠的平均工作寿命取。取，。平均则丝杠的当量动载荷如式平均滚珠丝杠副选型查样本，选择型滚珠丝杠副。其额定动载荷。，符合要求。丝杠，导程为。预加载荷，远远大于最大载荷的。滚珠丝杠精度为级。稳定性校核发生失去稳定性的临界负载计算式如式稳定性安全系数如式即该丝杠稳定性满足要求。丝杠轴承的选择及计算此向滚珠丝杠采取端固定，另端简支的方式。固定端采用对推力角接触球轴承，面对面组合方式。选用型号。内径，外径，宽。由以上数据可知额定动载荷，平均载荷平均，取预加载荷。则轴承寿命如式无锡太湖学院学士学位论文即，轴承寿命能满足要求。然而，简支端轴承只承受丝杠的部分重量，无需计算，也用此型号轴承。本章小结本章主要对雕刻机机床的主传动系统及进给系统的部分零部件做了相关计算选择和校核。包括主轴参数铣削力的计算，滚珠丝杠副的计算选择及相关的强度校核，伺服电机的选择，进给系统丝杠的选择校核及安装轴承的计算选择。定梁式数控雕刻机机械结构设计展望和结论从以往的手工雕刻到现在的数控雕刻机，从以往的纯机械控制到现在的数控化控制，机械制造行业正向着高速度高科技高精度高效率低能耗的要求发展。相应的机床也不断地改良，结构优化，以适应未来发展的需要，技术的支持。本次设计的数控雕刻机机械结构也是通过参观工厂的实际机床模型以及查阅大量相关雕刻机的相关资料，再结合自己的思维理念，最后画出了机床的总体模型。该机床采用小尺寸加工刀具，加工对象图案复杂样式繁多造型小巧奇特雕刻精细，适合于加工小工件小加工量的轻型加工，如电子电路板。加工过程中的高速铣削是通过铣削主轴结合电机驱动实现的，主传动系统还包括向丝杠和导轨。进给系统包括和两个方向的往复运动机构。其中向进给系统固定在横梁上实现,导轨布局由般的平面式改良为空间式布局。向进给系统和工作平台联结固定在底座上，并且向进给前后加了台阶式保护罩壳，可以有效防止加工过程中碎屑以及灰尘等物体进入内部，保护了丝杠系统，也保障了操作安全。进给系统的导轨旁还安装了传感器光栅尺等电子元件，保证了加工精度，同时也提高了加工效率。也是数控机床重要组成结构。本次设计的主轴系统采用的是电机和主轴直联的方式传动。由于对电主轴的参数计算等专业知识尚未深入研究，此次设计未能采用，只是对其做了简单介绍。但就电主轴这新型技术而言，其存在着巨大的发展空间，它的稳定性精度效率等方面有着强大优势。希望在此机床以后的改良中得到运用。另外