1 引 言
目前,我國(guó)培養(yǎng)數(shù)控加工技術(shù)人才主要依賴于職業(yè)技術(shù)學(xué)校,特別是中專和技校。數(shù)控加工技術(shù)人才的培養(yǎng)分為兩個(gè)階段,第一個(gè)階段是數(shù)控原理和數(shù)控編程的學(xué)習(xí);第二個(gè)階段是數(shù)控機(jī)床的操作。通常學(xué)校在進(jìn)行這兩個(gè)方面的教學(xué)時(shí)是交互進(jìn)行的。由于學(xué)生人數(shù)眾多,學(xué)校在進(jìn)行這兩個(gè)方面的教學(xué)時(shí)往往顯得有些力不從心。其主要原因是由于數(shù)控機(jī)床的成本很高,投資較大,學(xué)校的財(cái)力不足,一般情況下每所學(xué)校中所擁有的數(shù)控機(jī)床只有幾臺(tái),甚至有些學(xué)校根本就買不起數(shù)控機(jī)床。在這種情況下,學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)控機(jī)床操作時(shí),卻不能進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的實(shí)踐操作,會(huì)對(duì)數(shù)控原理和數(shù)控編程的學(xué)習(xí)帶來(lái)很大的影響。
針對(duì)這種情況,筆者設(shè)計(jì)了一款三軸聯(lián)動(dòng)桌面經(jīng)濟(jì)型教學(xué)用數(shù)控雕銑機(jī),可解決學(xué)生沒有機(jī)床進(jìn)行實(shí)踐操作的難題。
2 總體方案設(shè)計(jì)
2.1 工作原理
常用的數(shù)控機(jī)床按圖 1 所示的原理圖來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。將加工程序輸入到數(shù)控系統(tǒng)后,數(shù)控系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算和處理,向主軸箱內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和控制各進(jìn)給軸的伺服系統(tǒng)裝置發(fā)出指令。伺服裝置接受指令后向控制三個(gè)方向的進(jìn)給伺服(步進(jìn)) 電機(jī)發(fā)出脈沖信號(hào)。主軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn),進(jìn)給伺服(步進(jìn))電機(jī)帶動(dòng)絲杠使機(jī)床的工作臺(tái)沿 X、Y、Z 軸移動(dòng),刀具對(duì)工件進(jìn)行切削。
通常,數(shù)控系統(tǒng)一般由輸入裝置、存儲(chǔ)器、控制器、運(yùn)算器和輸出裝置組成。由于計(jì)算機(jī)本身含有運(yùn)算器、控制器等單元,因此,這里的數(shù)控系統(tǒng)由帶有相關(guān)軟件的計(jì)算機(jī)來(lái)執(zhí)行。
伺服系統(tǒng)的作用是把來(lái)自數(shù)控裝置的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)床移動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng) ,使工作臺(tái)精確定位或按規(guī)定的軌跡作嚴(yán)格的相對(duì)運(yùn)動(dòng),最后加工出符合圖紙要求的零件。筆者設(shè)計(jì)的三軸聯(lián)動(dòng)桌面經(jīng)濟(jì)型教學(xué)用數(shù)控雕銑機(jī)擬采用 PLC 控制器控制步進(jìn)電機(jī)來(lái)完成相關(guān)的動(dòng)作。
機(jī)床主體主要是機(jī)械的執(zhí)行部分,實(shí)現(xiàn)刀具對(duì)工件的切削。因此,三軸聯(lián)動(dòng)桌面經(jīng)濟(jì)型教學(xué)用數(shù)控雕銑機(jī)的原理圖可用圖 2 來(lái)表達(dá)。
2.2 機(jī)床主體的設(shè)計(jì)
雕銑機(jī)要實(shí)現(xiàn)刀具對(duì)工件的切削運(yùn)動(dòng),其機(jī)床主體通常由床身、運(yùn)動(dòng)部件、傳導(dǎo)裝置和運(yùn)動(dòng)源等部分組成。
(1)床身。大體可以分為焊接型和鑄鐵型兩種。焊接型床身靈活多變,工藝較為簡(jiǎn)單價(jià)格適中。缺點(diǎn)是去除應(yīng)力工藝較為繁瑣。鑄鐵床身一次鑄造成型不易變形, 但因?yàn)殍T造工藝的繁瑣及鑄造行業(yè)的特有性質(zhì)其價(jià)格較高。
(2)運(yùn)動(dòng)部件。也就是俗話說(shuō)的龍門。龍門的優(yōu)劣關(guān)鍵在于材料的選擇和工件精度。現(xiàn)有雕刻機(jī)龍門材料主要有鐵質(zhì)和鋁質(zhì)兩種。鐵質(zhì)龍門價(jià)格低,但是因其重量過(guò)大而不被大多數(shù)廠家選用。鋁制龍門質(zhì)量輕、強(qiáng)度大,是現(xiàn)在的主導(dǎo)產(chǎn)品。為什么要質(zhì)量輕的材質(zhì)呢?因?yàn)槟Σ亮蛪毫Τ烧龋再|(zhì)量越輕,摩擦力越小,對(duì)運(yùn)動(dòng)傳導(dǎo)裝置的損害越小,對(duì)步進(jìn)電機(jī)電機(jī)的阻力越小,運(yùn)動(dòng)速度也就越快。
(3)運(yùn)動(dòng)傳導(dǎo)裝置。運(yùn)動(dòng)傳導(dǎo)裝置可以分為運(yùn)動(dòng)方式轉(zhuǎn)換及直線約束兩部分組成。運(yùn)動(dòng)方式轉(zhuǎn)換是將步進(jìn)電機(jī)的圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng),在雕刻機(jī)上由有滾珠絲杠或齒條來(lái)完成。絲杠單位距離內(nèi)運(yùn)行精度高,但由于其結(jié)構(gòu)原因,不可避免地存在累計(jì)誤差。齒條的單位距離內(nèi)運(yùn)行精度低,但其往復(fù)運(yùn)行的結(jié)構(gòu)使其不會(huì)因運(yùn)行距離而產(chǎn)生累計(jì)誤差。直線約束裝置俗稱導(dǎo)軌,有圓形和方形兩種,一般情況下絲桿和圓軌組合,這就是我們常說(shuō)的絲桿機(jī),方軌和齒條組合就是齒條機(jī)。質(zhì)量的優(yōu)劣除導(dǎo)軌的耐磨程度及摩擦系數(shù)外,最需要注意的一點(diǎn)就是其硬度及抗彎強(qiáng)度。對(duì)于導(dǎo)軌,滾珠絲杠建議選用進(jìn)口產(chǎn)品,因?yàn)槠渑c機(jī)器的壽命及性能密切相關(guān)。
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宇匠數(shù)控專業(yè)生產(chǎn):高速精密 雕銑機(jī)、精雕機(jī)、石墨機(jī)、鉆攻中心、加工中心;
結(jié) 論
本文所設(shè)計(jì)的雕銑機(jī)的機(jī)床其行程由絲桿決定(X 軸的行程為 500mm,Y 軸的行程為 500mm,Z 軸的行程為50mm)。整體外形尺寸約為 550mm×550mm×100mm,適合采用單人工移動(dòng)的方式搬動(dòng)到教室中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)示范使用。經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證,投入的設(shè)備成本較低,教學(xué)效果良好, 有較大的推廣使用空間。若采用長(zhǎng)度尺寸更小的絲桿,可進(jìn)一步減小整體外形尺寸,更適合作為教具隨身攜帶進(jìn)入理論課堂使用。
2021-09
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星瀚S系列是宇匠數(shù)控打造的顛覆性產(chǎn)品,采用全閉環(huán)設(shè)計(jì),在高精度加工的情況下保證高速、高剛的特性,是真正意義的高速加工中心,其性能及質(zhì)量可媲美進(jìn)口高速加工中心。同時(shí)可配置超聲波系統(tǒng)與石墨集塵系統(tǒng),亦可運(yùn)用在陶瓷等硬脆料、石墨等高粉塵料的加工;… [了解更多]
2021-09
TC系列超聲波陶瓷雕銑機(jī),是利用了超聲波高頻振動(dòng)原理作用于刀具,使刀具產(chǎn)生了16KHz-40KHz(每秒16000-40000次)的連續(xù)高強(qiáng)度脈沖沖擊,帶動(dòng)磨頭沖擊工作。當(dāng)工件的局部應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)材料脆裂極限,材料局部破碎去除。 適用范圍 特別適用于陶瓷(氧化鋯、氧化鋁、氮化鋁… [了解更多]
2020-10
引 言高速?gòu)?qiáng)力型龍門雕銑機(jī)床在精密模具制造領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,由于機(jī)型尺寸向大中型化發(fā)展,要求機(jī)床具有高剛性、高速的特性。在機(jī)床設(shè)計(jì)制造裝配過(guò)程中, 提出了更為苛刻的精度和剛度要求,機(jī)床高速切削情況下的抗振性要求越來(lái)越高。為了適應(yīng)市場(chǎng)的需要,改變傳統(tǒng)機(jī)床制造裝配工藝步驟繁瑣,機(jī)… [了解更多]
2020-10
機(jī)床的加工精度的精度和加工的穩(wěn)定性一直是制 造業(yè)的研究熱點(diǎn), 而 Z軸的穩(wěn)定性是決定機(jī)床加工精度的關(guān)鍵性因素之一 。 Z軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得是否合理更是解決 Z軸問(wèn)題的根本 。1 雕銑機(jī) Z軸設(shè)計(jì)過(guò)程的回顧在矩形導(dǎo)軌應(yīng)用之前, 人們使用的是圓導(dǎo)軌 。考慮到平衡 Z軸重力, 將導(dǎo)軌進(jìn)行平裝… [了解更多]