小型数控雕刻机结构设计和实现.pdfVIP

精密制造与 自动化 2012年第2期 小型数控雕刻机结构设计与实现 蔺丽莉 李 晶 李祥文 (北京信息职业技术学院机电系 北京 100016) 摘 要 现有的数控雕刻设备由于体积大、价格 昂贵、专业性强、不便于功能扩展等原因，无法满足市场的需 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 优势，填补了企业产品的空白，满足了市场的需求。 关键词 雕刻机 主运动 主轴 进给运动 目前 ，雕刻机在实际应用中可以对有机玻 将加工对象固定在工作台上，选择合适的刀具装夹 璃、石材、铜、铝、木材等材料进行文字、图形的 在电主轴上，能够实现 、】，、z轴3个方向进给运动 雕~JJJn工。用传统的数控铣床对其进行加工，不仅 由可编程序控制器实现 自动控制，来完成工件的自 加工精度得不到保障，而且加工效率低，设备和电 动加工，其工作原理，如图2所示。 力的损耗也较大。为了改变这种情况，精心设计了 一 种小型数控雕刻机。该数控雕刻机不仅能够满足 教学上的使用，提高学生对数控机床 的理解和 认识，而且造价大大低于传统数控铣床。 向 备动}几 1 系统总体设计方案 龙门架 1．1 雕刻机设计目的 工作台 设计 目的就是提供一种低价、高效和实用的数 底座 控雕刻系统的解决方案。该装置可在 PCB板上完 成文字、图案的雕刻加工，例如：胸牌、铭牌、徽章 图1 雕刻机系统结构简图 等的雕刻。设计的宗旨除了要满足PCB板材料的雕 刻加工需求外，还将作为教学载体，满足教学项 目 的要求。 1．2 雕刻机设计参数 雕刻机有效行程为 280Inm×380ram~701YIII]；定 位精度为 0．05mm；重复定位精度为0．025mlTll主轴最 高转速为 24000r／min；最大进给速度为 3m／rain， 动 电机 机 X 机 传动系统 、y、Z轴均采用步进电机驱动。 置 控制装 1．3 机床的总体布局 考虑到降低雕刻机的制造成本，采用了结构简 单且刚性较好的龙门移动式布局，如图1所示 。外形 图2 雕刻机系统工作原理图 尺寸(长×宽×高)约为 680mm~580mm~470mm， 主要结构有底座、工作台、龙 门架、 向进给 电动 在保证整个系统机械刚性的前提下，为了简化 机、YI甸进给电动机、Z向进给电动机、主轴电动机、雕 设计的结构，减轻整机重量，缩短设计和制造的周 刻机机身及电气系统部分组成。雕刻机在工作时，先 期，其主体框架采用铝合金及Q235碳素结构钢制 30 蔺而莉 等 小型数控雕刻机结构设计与实现 造，防护件也采用铝合金制造，使用标准的紧固件 和定位销连接。 2 雕刻机的主运动方案的确定