摘 要

数控雕刻机是数控技术和雕刻工艺相结合的产物，是一种专用的数控机床。较传统的手工雕刻、仿形雕刻，数控雕刻机具有高生产率、高精度、高成品率、高适应性等优势。而我国的数控雕刻技术无论从产品开发还是从商品化和市场化水平都和发达国家有着明显的差异，因此要根据我国的实际情况，开发出自主创新、符合国内发展行情需要的雕刻机结构。所以，本课题具有重要意义。

本文简单介绍了雕刻机的发展，分析了国内外雕刻机的特点，说明雕刻机的功能和使用范围，详细说明了雕刻机的布局和结构方案，以及主运动和进给运动系统的选择，分析和实现过程，实现雕刻系统的初步优化。

雕刻机是一种依据钻铣加工原理设计的高速微量切削机床，本课题是在参考现有雕刻机的基础上，对雕刻机进行改型设计，以便适应较大工作量的加工，提高效率。

关键词 雕刻机；运动系统；结构设计

Mold engraving machine Z-axis B-axis redesign

Abstract

CNC engraving machine and carving CNC technology product of the combination, is a dedicated CNC machine tools. More traditional hand-carved, carving profiling, CNC engraving machine has the advantage of high productivity, high precision and high yield, high adaptability. Moreover, China's CNC engraving technology, whether developed countries or both and has a significant difference from the product development from the commercialization and marketization levels, according to China's actual situation, the development of independent innovation, in line with the domestic market development needs of engraving machine structure. Therefore, this issue is important.

This paper briefly introduces the development of engraving machine, and analyzes the characteristics of domestic and foreign engraving machine, illustrating the function and use of engraving machine, and a detailed description of the layout and structure of the program engraving machine, and the main movement and feed motion system selection, analysis and implementation process, to achieve the initial optimization engraving system.

Engraving machine is a drilling and milling according to principles of design, high-speed micro-cutting machine tools, the subject is a reference to an existing engraving machine, based on the modified design of the engraving machine to adapt to a larger workload processing and improve efficiency.

Keywords：Engraving machine；Motion system；Structure design

目录

1 前言 3

1.1 数控雕刻机的概述 3

1.2数控雕刻机的特点 3

1.3我国数控雕刻机的发展现状 5

2 雕刻机的机械结构 7

2.1雕刻机的工作原理 7

2.2整体结构 8

2.2.1雕刻机总体布局的设计要求 8

2.2.2影响雕刻机布局的基本因素 9

2.2.3三维雕刻机的机械机构 11

2.3进给系统 13

2.3.1导轨的选用 14

2.4主轴组件 16

3 四坐标系雕刻机的机械系统设计 17

3.1设计参数的确定 18

3.2 切削力、切削扭矩和切削功率计算 18

3.2.1铣削力、扭矩和功率的计算 18

3.2.2钻削力、扭矩和功率的计算 20

3.3进给运动系统的设计计算 21

3.3.1进给系统传动链的组成 21

3.3.2工作台进给电动机的设计计算 22

3.3.3工作台直线导轨副的设计计算 23

3.3.4滚珠丝杠副的设计计算 24

3.4主运动系统的设计计算 26

3.4.1主轴电动机的设计计算 27

3.4.2主运动系统传动链的组成 28

3.5验证B轴设计的结果 28

结论 29

总结 29

数控雕刻机的发展展望 28

致谢 30

参考文献 31

1 前言

1.1 数控雕刻机的概述

数控雕刻机是数控技术和雕刻工艺相结合的产物，是一种专用的数控机床。数控雕刻机通过数控系统根据程序代码控制雕刻机动作，实现雕刻加工自动化，在这一点上与通用的控制机床类似。较传统的手工雕刻、仿形雕刻，数控雕刻具有生产效率高、加工精度高、成品率高、对零件的适应性强等优势；同时，借助于专用的CAD/CAM软件系统，加工控制程序的生成快捷、修改方便。因此，数控雕刻机现已成为实现雕刻加工自动化、高精度、高效率的有效率途径，也是当今雕刻机发展的主流，广泛应用于机械工业、建筑装演等众多领域。

根据研究对象和应用领域的不同，数控雕刻机可以分为模具雕刻机、广告雕刻机、木工雕刻机、激光雕刻机等多种类型。加工性能的要求差别很大，对机床和数控系统的要求也各不相同。但各类别的雕刻机都有一个共同之处，也是数控雕刻机相对于普通数控机床的一个明显区别，就是由于雕刻刀的特殊性，每次切削的有效面积小，所以雕刻时刀具的运动轨迹相对较长，加工时间也就相对增加。因此提高雕刻机刀具的运动速度对缩短零件的雕刻时间、提高加工效率具有特别重大的意义。

按照伺服驱动控制的类型不同，数控雕刻机又可以分为步进驱动雕刻机和伺服驱动雕刻机。步进驱动属于开环控制，控制精度较低，但价格偏低，适用于对加工精度要求不高的中低档雕刻机。伺服驱动控制精度较高，但价格偏高，主要应用于模具加工等高精度雕刻机。