找回密码
 立即注册

QQ登录

只需一步,快速开始

搜索
查看: 9566|回复: 7
打印 上一主题 下一主题
收起左侧

小型雕刻机的机械部分设计

  [复制链接]
跳转到指定楼层
楼主
  • 机构的传动原理圈及说明
1. 总体结构
现在市面上流行的小型雕刻机工作台主要有两种。第一种如图1所示工作台只作Y方向的移动,而刀具作X方向和Z方向的移动。第二种则如图2所示工作台作X,Y方向的移动,而刀具只作Z方向的移动。
结构1的优点是制作容易,结构稳定。但由于工件随工作台移动,所以不能加工太重的工件,而且雕刻机尺寸不能太大。结构2虽然制作也较容易,然而稳定性要比结构1差很多。由于本次设计对机械部件结构的要求就是要小而轻便,加工工件的质量也是比较轻,因此选用结构1。
在该结构中,机械本体部分是雕刻机的骨架,有底座、立柱、工作台、机头和主轴组件等部分。在保证整个系统的机械刚性的前提下,为了简化设计的结构,减轻整机重量,缩短产品的设计和制造的周期,其主体框架采用铝合金制造,防护件用塑料件制造,用标准的紧固件和定位销连接。
图1
图2
2.进给运动方案
我们设计采用的雕刻方式是:雕刻刀具只做高速旋转和Z方向的进刀、退刀运动,而X-Y工作台带动工件作X,Y方向的进给运动,这两个方向的基本运动方式如下:由步进电机的转动带动丝杠的转动,带动了工作台的移动,从而实现某个方向(X或Y方向)的进给运动。在X,Y方向上的导向件采用直线导轨,其导向精度可满足对工作台定位精度的要求。
3.雕刻机主运动方案
雕刻机主运动方案通常有两种方案:直接采用专用的雕刻头或采用直流电机带动主轴机构。专用的雕刻头的优点在这里不在复述,但必须配以与之配套的变频调速装置,价格相对昂贵。因此,从经济性的角度出发,经济型的雕刻机则不宜采用。由于直流电机具有以下特点:
(l)调速范围宽
其转子转速可在宽广的范围内连续调节并稳定运行。
(2)特性呈线性
不论机械特性还是调节特性都呈现良好的线性度。即在整个调节范围内,转速随转矩的变化关系或是转速随控制电压的变化关系都是线性的。
(3)快速反应
在输入控制信号的作用下,转子能迅速地反应动作,时间常数小。
故优先选用直流电机带动主轴机构的方案。直流电机通过弹性夹头直接与刀具连接。
  • 元件的选择
1.滚珠丝杠副的选择
本设计采用深圳市赛瑞德精工机械技术有限公司提供的G系列滚珠丝杠副 (滚珠内循环 固定反向器 单螺母)。其具体性能指标如下表:
丝杠代号
公称直径
基本导程
丝杠外径
丝杠底径
循环圈数
d0
Ph
d1
d3
n
G2004-3
20
4
19.3
17.3
3
额定载荷N
刚度N/um
螺母安装尺寸
油杯口
动载荷C0
静载荷C0a
Kc
D
L
B
D1
D4
Φ1
Φ2
h
M
5836
16127
327
60
40
11
36
48
5.8
10
6
M6
X,Y,Z轴的丝杠精度等级为4,螺纹长度分别为为300mm,350mm,150mm。丝杠总长分别为:375mm,425mm,225mm。
滚珠丝杠副轴头尺寸如下:
丝杠公称直径d0
固定端轴径尺寸
支持端轴径尺寸
d1
M
d2
l1
l2
l3
d3
d4
l4
l5
l6
20
15
M15X1
12
20
41
12
15
14.3
14
12.1
1.15
固定端轴承型号
支持端轴承型号
7202
6201
2.步进电机的选择
(1)铣削力的计算
当进行一般切削时产生的铣削力最大,因此只需计算此时的铣削力进行校核即可。取一般切削时:铣削深度ap=1mm,进给速度Vf=1200mm/min,n=15000r/min。根据经验公式计算铣削力:
F=42.76apVf0.75 n-0.62=22.45N
(2)启动转矩的计算
对于4级精度的丝杠,η=0.85。已知Ph=4mm,设丝杠上最大负载G为500N,静摩擦µ为0.2,根据经验公式计算启动力矩:
T=(F+µG) Ph/(2Лη)×10-3=0.0918N·M
(3)步进电机的选择
根据所需转矩,结合所查资料决定采用杭州日升电气设备有限公司的57BYG250C步进电机作为本次设计所需的驱动电机。
该电机的外观:
技术参数如下:
型号
相数
相电流
步距角
保持转矩
空载起动频率
空载运行频率
转动惯量
重量
57BYG250C
2
1.5A
1.8°
1.0N.M
2KPPS
2020KPPS
0.23KG·CM²
1KG
外形尺寸如下:
其中L=76mm。
3.圆柱直线导轨的选择
选用浙江新亿特轴承有限公司的圆柱直线导轨(光轴)系列,其外观及结构如下图:
X,Y,Z三轴所需导轨长度分别为375mm,425mm,225mm。
4.联轴器的选择
选用广州菱科自动化设备有限公司的LK6系列联轴器YL1。外观如下图:
其结构如下图
基本参数如下表(mm):
规格
Ød1,Ød2
轴径
ØD
L
L1
F
E
性能参数
扭矩
偏心角度
最高转速
螺丝(M)
材料
LK6-25
6.35
12
25
34
12.3
4.5
15
1.7
N·M
6000
r/min
M4
进口
专用
材料
5.主轴电机的选择
主轴电机选用安阳莱必泰机械有限公司的雕刻机电主轴。
其外观及结构图如下:
其参数如下表:
主轴型号Spindle type
转速Speed
(r/min)
电机 Motor
外形尺寸 Dimensions(mm)
变频器Conv
Kw
润滑Lub
冷却Cool
Bearings type
KW
V
A
Hz
D
D1
D2
Joint of nose
L
L1
L2
ADX60-24Z/0.25
24000
0.25
220
1.2
400
60
55
-
ER11
162
6
23
0.5 
grease
water
1×7002C/P4
1×7000C/P4

6.机械性能参数的计算
分辨率:4/200=0.02(mm/step)
最高进给速度:5000*4/200=100(mm/s)
机械精度:16/300=0.053(mm)
  • 总体效果图
以下是各轴执行机构安装效果图:
以下是一些成品的照片,本设计的工作台的最终形态基本上与这些成品相同。



全部资料下载地址:
小型雕刻机的机械部分设计.doc (1.09 MB, 下载次数: 65)



评分

参与人数 2黑币 +10 收起 理由
小学生生 + 5 很给力!能把全部设计图给我吗 我是做模具.
qjzyx + 5 赞一个!

查看全部评分

分享到:  QQ好友和群QQ好友和群 QQ空间QQ空间 腾讯微博腾讯微博 腾讯朋友腾讯朋友
收藏收藏2 分享淘帖 顶2 踩
回复

使用道具 举报

沙发
ID:165276 发表于 2017-8-13 11:02 | 只看该作者
ug建的模吗?
回复

使用道具 举报

板凳
ID:220342 发表于 2017-8-18 08:06 | 只看该作者
能再详细点吗
回复

使用道具 举报

地板
ID:206194 发表于 2017-8-18 18:34 | 只看该作者
看到都想DIY一台了
回复

使用道具 举报

5#
ID:304653 发表于 2018-4-9 19:16 | 只看该作者
厉害了
回复

使用道具 举报

6#
ID:275842 发表于 2018-4-15 07:12 | 只看该作者
感谢楼主无私奉献。
回复

使用道具 举报

7#
ID:697193 发表于 2020-2-24 03:47 来自手机 | 只看该作者
楼主的机器设计专业
回复

使用道具 举报

8#
ID:300101 发表于 2020-3-12 08:13 | 只看该作者
楼主辛苦啊,谢谢分享!
回复

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

手机版|小黑屋|51黑电子论坛 |51黑电子论坛6群 QQ 管理员QQ:125739409;技术交流QQ群281945664

Powered by 单片机教程网

快速回复 返回顶部 返回列表