1. CNC電腦雕刻機

          雕刻機的非移動部分剛性要求也要儘可能地好,而移動部分的剛性則要以靈活爲前題,要設計得儘可能地輕巧一些,同時保持一定的剛性。如此設計的CNC電腦雕刻機就可以進行比較細小的精加工,加工精度較高,對於軟金屬可以進行高速加工,但由於移動部分的剛性較差,所以不可能進行重切削。所以如何從機械結構上解決移動部分重量又輕、剛性又好的矛盾,關鍵在於從機械結構上下功夫。這方面,我們有些成功的經驗可供借鑑:

          1)設計採用超寬的立柱和橫樑,因爲龍門式的結構有極好的對稱性和極佳的剛性,它是高速切削設備的首選結構。與傳統的C型牀身結構相比,龍門架形式的牀身剛性較高,受力平均,工件只在一個軸向移動,各運動軸及相對慣性低,設計緊湊精密,可確保高剛性、高精度及高動態特性。機牀的橫樑可採用傾斜30°結構,使主軸鞍座的重心向後方移動,並且使得橫樑的導軌間距儘量加大,如此也可大大提高主軸的穩定性和剛性。由於立柱的質量遠遠大於主軸等移動部件的質量,所以爲機牀的高速運動和主軸的高速運轉及負荷切削提供了堅實的保障。

          2)底座採用鑄鐵整體鑄造而成,採用高低筋配合的網狀箱型架構,或直接採用類似蜂巢的內六角網狀結構,底座必須有一定的重量以增加機牀的穩定性。如此高剛性的底座設計可確保對固定工作臺和立柱以及鞍座、主軸等移動部件的剛性支持,使機牀動態加工的穩定性最好,全行程範圍內完全支撐立柱,使加工產生的變形量最小。

          3)移動部分與數控銑牀顯著的不同之處是加寬了很多導軌與導軌之間的距離,以克服不良力矩的影響。

          4)由於機牀的剛性主要用於克服移動部分在高速移動時對非移動部分的強大沖擊,所以導軌、絲桿要求粗一些,以加強連接部分的剛性。爲了適應高速和負荷切削的雙重要求,X/Y/Z三軸都採用伺服電機加高精度彈性聯軸節連接高精度滾珠絲槓副,所有導軌和絲槓均採用高等級低摩擦係數、高淬硬層的優質產品,既保證了重載下機牀的剛性,又保證了高速運動的精度,確保機牀在長期連續高速加工狀態下的低磨損和精度保持性,節省用戶的維護保養費用。

          總之,對於數控銑牀和CNC加工中心,因爲要求輸出低轉速大扭矩,所以一定需要提高主軸變速箱的減速比來提升扭力,所以轉速低是不可避免的,一般數控銑牀和CNC加工中心的最高轉速6000r/min,所以不大可能用很小半徑的刀具。但對於CNC雕刻機來說,主軸通常在2~3萬r/min纔可工作,迴轉精度一般2μ左右,不然斷刀現象會很嚴重,所以一定要用電主軸或氣動主軸,即電機和主軸是一體的,且主軸的固定板一般都採用鋁合金等輕質材料。對於高速切削設備來講,要求內藏式電主軸,而且在低轉速時也要有一定的扭矩,要有油水冷卻機來保持主軸工作溫度恆定,主軸功率要在7.5~8kW以上,轉速要超過25000r/min。

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