小型雕刻機(jī)的機(jī)械部分設(shè)計(jì)

發(fā)布日期：2007-03-07 瀏覽次數(shù)：542

一． 機(jī)構(gòu)的傳動原理圈及說明

1. 總體結(jié)構(gòu)

現(xiàn)在市面上流行的小型雕刻機(jī)工作臺主要有兩種。第一種如圖1所示工作臺只作Y方向的移動，而刀具作X方向和Z方向的移動。第二種則如圖2所示工作臺作X,Y方向的移動，而刀具只作Z方向的移動。

結(jié)構(gòu)1的優(yōu)點(diǎn)是制作容易，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。但由于工件隨工作臺移動，所以不能加工太重的工件，而且雕刻機(jī)尺寸不能太大。結(jié)構(gòu)2雖然制作也較容易，然而穩(wěn)定性要比結(jié)構(gòu)1差很多。由于本次設(shè)計(jì)對機(jī)械部件結(jié)構(gòu)的要求就是要小而輕便，加工工件的質(zhì)量也是比較輕，因此選用結(jié)構(gòu)1。

在該結(jié)構(gòu)中，機(jī)械本體部分是雕刻機(jī)的骨架，有底座、立柱、工作臺、機(jī)頭和主軸組件等部分。在保證整個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械剛性的前提下，為了簡化設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，減輕整機(jī)重量，縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造的周期，其主體框架采用鋁合金制造，防護(hù)件用塑料件制造，用標(biāo)準(zhǔn)的緊固件和定位銷連接。

2．進(jìn)給運(yùn)動方案

我們設(shè)計(jì)采用的雕刻方式是:雕刻刀具只做高速旋轉(zhuǎn)和Z方向的進(jìn)刀、退刀運(yùn)動，而X-Y工作臺帶動工件作X,Y方向的進(jìn)給運(yùn)動，這兩個(gè)方向的基本運(yùn)動方式如下:由步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動帶動絲杠的轉(zhuǎn)動，帶動了工作臺的移動，從而實(shí)現(xiàn)某個(gè)方向(X或Y方向)的進(jìn)給運(yùn)動。在X， Y方向上的導(dǎo)向件采用直線導(dǎo)軌，其導(dǎo)向精度可滿足對工作臺定位精度的要求。

3．雕刻機(jī)主運(yùn)動方案

雕刻機(jī)主運(yùn)動方案通常有兩種方案:直接采用專用的雕刻頭或采用直流電機(jī)帶動主軸機(jī)構(gòu)。專用的雕刻頭的優(yōu)點(diǎn)在這里不在復(fù)述，但必須配以與之配套的變頻調(diào)速裝置，價(jià)格相對昂貴。因此，從經(jīng)濟(jì)性的角度出發(fā)，經(jīng)濟(jì)型的雕刻機(jī)則不宜采用。由于直流電機(jī)具有以下特點(diǎn):

(l)調(diào)速范圍寬

其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速可在寬廣的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)并穩(wěn)定運(yùn)行。

(2)特性呈線性

不論機(jī)械特性還是調(diào)節(jié)特性都呈現(xiàn)良好的線性度。即在整個(gè)調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩的變化關(guān)系或是轉(zhuǎn)速隨控制電壓的變化關(guān)系都是線性的。

(3)快速反應(yīng)

在輸入控制信號的作用下，轉(zhuǎn)子能迅速地反應(yīng)動作，時(shí)間常數(shù)小。

故優(yōu)先選用直流電機(jī)帶動主軸機(jī)構(gòu)的方案。直流電機(jī)通過彈性夾頭直接與刀具連接。

二． 元件的選擇

1．滾珠絲杠副的選擇

本設(shè)計(jì)采用深圳市賽瑞德精工機(jī)械技術(shù)有限公司提供的G系列滾珠絲杠副（滾珠內(nèi)循環(huán) 固定反向器單螺母）。其具體性能指標(biāo)如下表：