移动龙门式小型数控雕刻机z轴和x轴的机构设计_毕业设计(编辑修改稿)

移动龙门式小型数控雕刻机z轴和x轴的机构设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

用两根导轨导向。 Z 的固定依靠步进电机的自锁来实现。 圆形导轨两端通过螺钉固定在丝杠支架上，并与导轨套形成移动副。 如下图 7所示 图 7 丝杠和圆导轨的支承方式 The bearing way of screw and circular 各个传动链上的丝杠螺母与不同零件以螺钉固定连接，通过与丝杠的相对运动实现传动 : 1）与工作台固定连接，相对于 y 向丝杠运动向丝杠运动向支架固定连接，相对 于 2）与机头向丝杠运动 3）与机头 向支架固定连接，相对于 Z向丝杠移动。 主轴组件 此处省略 NNNNNNNNNNNN 字。 如需要完整说明书和 设计 图纸等 .请联系 扣扣： 九七 一 九二 零八零零 另提供全套机械毕业设计下载。 该论文已经通过答辩 机床的总体布局确定 考虑到降低雕刻机的制造成本，采用了结构简刚性单且较好的龙门移动式布局，如图 8所示。 外形尺寸（长宽高）约为 930mm 650mm 360mm， 主要结构有底座、工作台、龙门架、 X向进给电动机、 Y 向进给电动机、 Z向进给电 动机、主轴电动机、雕刻机机身及电气系统部分组成。 雕刻机在工作时，先将加工对象固定在工作台上，选择合适的刀具装夹在电主轴上，能够实现 X、 Y、 Z 轴 3 个方向进给运动由可编程序控制器实现自动控制，来完成工件的自 动加工。 Y 向 进 给 电 动 机 Z 向 进 给 电 动 机 主 轴 电 动 机 机头 X向进给电动机 立柱 龙门架 工作 底座 图 8 雕刻机系统结构简图 The structure diagram of engraving plotter system 3 三 坐标数控雕刻机的机械系统的设计 本章详细介绍了广告型三维机械雕刻机机械部分的主要零部件，如主轴电动机、步进电动机、传动部件和支承部件的详细设计计算及选型过程。 设计参数的确定 由课题所给的设计参数，结合广告型三维机械雕刻机的总体设计方案，初步确定该雕刻机机械部分的主要参数，如表 1所示。 表 1 机械设计参数表 Table 1 The parameter table of mechanical design 项目 参数 单位 主轴最高转速 n=20200 r/min 最大进给速度 3500fv mm/min 工作台总行程 (Y) 320 mm 主轴总行程 (X) 280 mm 主轴总行程 (Z) 120 mm 定位精度 30 m 脉冲当量 mm 使用寿命 20200hL hrs 切削 力、切削扭矩和切削功率计算 三坐标数控机械雕刻机的加工对象主要是针对非金属材料和铝合金材料的雕刻加工。 这些材料具有较高的强度和良好的塑性。 用硬质合金直柄立铣刀（ 0 6 , 2d mm z）和高速钢标准麻花钻（ 0 3d mm ）在铝板上进行铣削和钻削，分别进行切削力、切削扭矩和切削功率的计算。 根据三维机械雕刻机的加工范围和使用功能及在实际生产过程中不同的切削方式所使用时间的分配，经过统计，大致可将切削方式分为强力切削（切）、一般切削（雕）、精细切削（刻）和快速进给四种方式。 铣削力、扭矩和功率的计算 选用的铣刀是整体硬质合金直柄立铣刀 657 GB/T ， 通过查阅孟少农主编的《机械加工工艺手册》，得到表 左侧的经验公式，代入已知参数进行简化，可得到仅与切削深度 pa 、进给速度 fv 和铣刀转速 n 有关的计算公式填入表 2 右侧。 表 2 铣削力、扭矩和功率计算公式的简化 Table 2 Milling force, torque and power of simplified calculation formula 计 算 公 式 和 参 数 选 定 计 算 结 果 铣削力： 0 .7 5 0 .6 24 2 .7 6 ( )z p fF a v n N 铣削扭矩： zM 3 .0 F N m   （ ） 铣削功率： 7mZp 3 .1 4 1 0 F n k W  （ ） 其中： C 11 6 , 1 , 0. 75 , 0. 85 , 0. 73 , 0. 13 , 0. 25 F F F F F F FX Y U q W K       。 铣削宽度a ( )wmm ，铣削深度 a ( )p mm ,进给速度 ( / m in)ffv a zn mm ，铣削速度 0 / 10 00 ( / m in)v d n m ，0d —— 铣刀外径 ((mm), fa —— 每 齿进给量 (mm/z)， z —— 铣刀齿数， n—— 铣刀转速 (r /min)。 将切削深度 pa 、进给速度 fv 和铣刀转速 n 的变量代入分别计算，得到计算结果，如下表 3 所示。 表 3 铣削力、扭矩和功率的计算 Table 3 The calculation of milling force, torque and power 切削方式 工作时间 参 数 计 算 结 果 百分比 t% 强力切削 10% 120 9000 20 一般切削 30% 1 1200 15000 300 精细切削 50% 2400 20200 600 快速进给 10% 3600 900 0 0 0 其中： n丝 — 丝杠转速， f / ( / m in)hn v P r丝 ，预选丝杠导程 4( )hP mm pa — 铣削深度（ mm）， fV — 进给速度（ mm/min）， n— 铣刀转速（ r/min） ， zF — 铣削力（ N）， M— 铣削扭矩（ Nm）， mP — 铣削功率（ kW）。 钻削力、扭矩和功率的计算 通过查阅参考文献，按上节的简化过程，可得到仅与进给速度 fv 和钻头转速 n有关的 计算公式，如下表 4所示。 0F ( )F F FZFFx y uF p f wFqwCzz k Naadna z0 m2FdM   Zm 4Fvp kW6 10  pa fv n n丝 ZF M mP 表 4 钻削力、扭矩和功率的计算公式的简化 Table 4 Cutting force, torque and power of the simplified calculation formula 计 算 公 式 和 参 数 选 定 计 算 结 果 钻削力： FFyz0F d f ( )zFFC k N  0 .7f4 5 0 / ( )zF v n N （ ） 钻削扭矩： MMyMMC d f k mzM       钻削功率： 其中： 60 0 , 1. 0 , 0. 7, 0. 30 5 , 2. 0 , 0. 8 , 0. 25F F F M M M F MC z y C z y k k       （加工铝合金）。 进给速度 ( / min)fnv f mm ,钻削速度 0 / 10 00 ( / m in)v d n m ， 0d — 钻头外径（ mm）， f— 进给量（ mm/r）， n— 钻头转速（ r/min）。 将进给速度 fv 和钻头转速 n 的变量代入分别计算，将得到的计算结果填入表 5，由于钻削功率的计算结果较小，忽略不计。 表 5 钻削力、扭矩和功率的计算 Table 5 The calculation of cutting force, torque and power 切削方式 工作时间 参 数 计 算 结 果 百分比 t% 强力切削 10% 300 9000 75 一般切削 30% 480 15000 120 精细切削 50% 600 20200 150 快速进给 10% 900 225 0 0 0 其中： n丝 — 丝杠转速， f / ( / min)hn v P r丝 ， 预选丝杠导程 4( )hP mm ， fv — 进给速度 (mm/min),n — 钻削转速 (r/min), zF — 钻削力 (N), M— 钻削扭矩 (Nm),mP — 钻削功率 (kW)。 主运动系统的设计计算 本节主要设计主运动系统中的电主轴，以确定它们的型号和参数。 数控机床的主传动系统除应满足普通机床主传动的要求外，还提出以下要求： 1）具有更大的调速范围，并实现无级变速。 数控机床就要为了保证加工时能选用合理的切削用量，并充分发挥刀具的切削性能，从而获得最高的生产率、加工精度和表面质量，必须具有更高的转速和更大的调速范围。 对于自动换刀的数控机床，工序0 .8M 0 .6 8 6 ( / ) N mfvn （ ） kwdMvPm 030 mp 0 .0 1 2 n k WfMv  （ ）fv n n丝 ZF M mP集中，共建一次装夹，可完成许多工序，所以，为了适应各种国内工序和各种加工材质的要求，住运动的调速范围还应进一步扩大。 2）具有较高的精度和刚度，传动平稳，噪声低。 数控机床加工精度的提高，与主运动系统的刚度密切相关。 为此，应提高传动件的制造精度与刚度，齿轮齿面进行高频感应加热淬火增加耐磨性；最后一集采用斜齿轮传动，使传动平稳；采 用高精度轴承及合理的支撑跨距等，以提高主轴组件的刚性。 3）良好的抗振性和热稳定性 数控机床上一般既要进行粗加工又要进行精加工；加工时可能由于断续切削、加工余量不均匀、运动部件不平衡以及切削过程中的自激振动等原因引起的冲击力或交变力的干扰，使主轴产生振动，影响加工精度和表面粗燥度，严重时甚至破坏刀具或零件，是加工无法顺利进行 . 因此在主传动系统中的各主要零部件不但要具有一定的静刚度，而且具有足够的抑制各种干扰力引起的动的能力 —— 抗振性。 抗。