摘 要

木工雕刻机的起源是机床，也可以说是一种对木质器材加工能力很强的铣床，主要用于木制品的加工及浮雕图案的设计，让产品更加具有观赏价值。木工雕刻机应用广泛，种类繁多，可适用于木工业，家具制造，广告标牌，礼物玩具制造，装潢业，PCB制作等许多行业领域。由于木工雕刻机的工艺也相当复杂，对于木工雕刻机本身性能的要求也是日益提高。本论文就是对木工雕刻机的机械与传动部分进行设计，对X、Y、Z 轴的进给部件进行设计，对主传动部件类型的选择和传动方案的确定。选取主轴及其传动元件，使用系统要求的设计参数进行设计、计算与检验校核，并对各个元件进行计算设计，包括运动方案选择、结构设计、关键的零部件的计算设计，并利用计算机辅助设计软件AutoCAD与Pro/E进行绘制，使之达到现代数控机床技术的要求，并满足所给出的运行速度，雕刻速度，零件强度与硬度，分辨率和定位精度的要求。

关键词：木工雕刻机 主传动 进给系统 设计

Gantry engraving machine

ABSTRACT

Woodworking engraving machine is the origin of the machine tool, it can be said that a strong processing capacity of wood equipment milling machine, mainly for the processing of wood products and relief design, so that the product is more ornamental value. Woodworking engraving machine is widely used, variety, applied for timber industry, furniture manufacturing, advertising signs, gifts and toys manufacturing, decoration industry, PCB production and so on many industries. As woodworking engraving machine technology is also very complex, for woodworking engraving machine itself performance requirements are also increasing. This paper is on the woodworking engraving machine machinery and transmission parts of the design, X, Y, Z axis of the feed components for the design of the main transmission parts of the choice of type and determine the transmission scheme. Select the spindle and drive components, design parameters using the system requirements for the design, calculation and test verification and of each element were calculated design, including motion scheme selection, structure design, the key parts of the calculation of the design, and the use of computer aided design software AutoCAD and Pro / E is drawn to meet the requirements of modern CNC machine tool technology, and to meet the given speed, engraving speed, parts strength and hardness, resolution and positioning accuracy requirements.

Key words：Wood engraving machine main drive feed system design

目 录

1 前言………………………………………………………………………………………1

1.1 本课题的背景………………………………………………………………………1

1.2 课题研究的目的……………………………………………………………………1

1.3 课题研究的意义……………………………………………………………………2

1.4 木工雕刻机设计参数……………………………………………………………….3

2 木工雕刻机总体设计………………………………………………………………........4

2.1 雕刻机的组成及其工作原理…………………………………………………….....4

2.2 木工雕刻机的整体结构……………………………………………………….........5

2.2.1 木工雕刻机总体布局的基本要求…………………………………………..5

2.2.2 影响木工雕刻机布局的基本因素…………………………………………..6

2.2.3 设计坐标系的确定………………………………………………………......7

2.2.4 木工雕刻机的机械几何结构………………………………………………..8

3 主轴组件…………………………………………………………………………………9

3.1主轴组件的选择……………………………………………………………………..9

3.2主轴组件的基本要求………………………………………………………………..9

3.3 电主轴的结构……………………………………………………………………….10

3.4 主轴组件冷却与润滑……………………………………………………………….11

3.4.1 冷却技术………………………………………………………………………11

3.4.2 润滑技术………………………………………………………………………12

4 进给传动系统的设计……………………………………………………………………13

4.1 进给系统工作原理………………………………………………………………….13

4.2 滚珠丝杠副的设计………………………………………………………………….13

4.2.1 滚珠丝杠副的特点……………………………………………………………13

4.2.2 滚珠丝杠螺母副的结构原理…………………………………………………13

4.2.3 X轴滚珠丝杠螺母副设计…………………………………………………….14

4.2.4 Z轴滚珠丝杠螺母副设计……………………………………………………..17

4.3 支承件的设计选择………………………………………………………………….18

4.4 齿轮传动的计算设计……………………………………………………………….20

4.4.1 齿轮减速器的设计……………………………………………………………20

4.4.2 齿轮齿条的选择………………………………………………………………28

4.5 导轨的选择………………………………………………………………………….29

4.5.1 导轨的分类……………………………………………………………………29

4.5.2 导轨副应满足的要求…………………………………………………………29

4.5.3 Y方向上的导轨设计………………………………………………………….30

4.5.4 Z方向上的导轨设计…………………………………………………………..33

4.6 伺服电机的选择…………………………………………………………………….33

结论………………………………………………………………………………………....36

致谢………………………………………………………………………………………....37

参考文献……………………………………………………………………………………38

1 前言

1.1本课题的背景

雕刻行业从人类有了社会活动开始，就已经产生了。传统的雕刻行业是一门对技术要求很高的行业，雕刻的仅仅以“刀斧凿”为工具，雕刻产品的质量与价值基本上由雕刻师的技术水平所决定，所以雕刻的效率很低，精度差，成本也高，这些也严重影响了传统雕刻行业的发展。随着社会科技的进步，为了满足对生产效率和精度上的需要，雕刻机也由此产生。

1938年，世界上的第一台手动雕刻机在法国“嘉宝”生产出来，1950年，其又生产出世界上第一台可以电动、能够缩放比例的真正意义上的手动雕刻机。20世纪90年代至今，随着微电子技术及各种科技的发展，机械雕刻也有了突飞猛进的进步，机械雕刻的发展对雕刻进入工业也起到了巨大的作用。木工雕刻机便是在这种需求的前提下所产生的。