多功能微型数控机床的研制(1)caox.docx

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1、多功能微微型数控控机床的的研制多功能微微型数控控机床的的研制摘要：数数控机床床对提高高机器制制造业的的实力起起重大作作用。本本文着重重论述了了小型数数控机床床的特点点。根据据DIYY飞机模模型具体体需要，本本人研制制出多功功能微型型数控机机床，结结构简单单，操作作灵活，功功能多样样， 尤尤其适用用于复杂杂结构直直升机的的配件的的加工。1、前前言机床，是是制造汽汽车、飞飞机等各各种机器器的复杂杂生产工工具。而而数控机机床，是是人利用用各种先先进科技技对机床床的创新新成果，为为机器制制造业开开辟了崭崭新的中中小批、多多品种、柔柔性生产产自动化化新时代代。进入入21世世纪，世世界工业业国都在在进一步

2、步加强具具有基础础性、创创造性、战战略性的的机床工工业，加加速发展展先进的的数控机机床，竞竞争异常常激烈。要要切实提提高整个个制造业业的实力力，只有有认真总总结自己己过去的的经验教教训，借借鉴海外外经验，明明确战略略战术，加加速国产产数控机机床的发发展。数控机床床不同于于以往传传统机床床，有其其独特的的特点：(1)是世界界上最早早采用数数字控制制原理的的机电产产品。灵灵活善变变，调整整方便，可可实现多多坐标联联动，加加工任意意曲面，特特适于近近代增多多的复杂杂件、曲曲面件、特特殊件之之制造，具具有攻坚坚性、高高效性、战战略性；(2)在加工工工艺上上，改变变过去分分散工序序为集中中工序原原则，不

3、不断提高高加工精精度、效效率和自自动化程程度。在在机床结结构上，简简化机械械部分，充充分运用用电液气气光新技技术。由由于高速速、强力力工作，对对主机之之刚性、热热变形、振振动，要要求特别别严格；(3)机床由由主机、功功能部件件、数控控系统等等构成，并并与先进进刀具配配合工作作，能实实现自动动化、智智能化、集集成化，对对可靠性性、稳定定性、耐耐用性有有特严要要求。所所有这些些特点，随随科技发发展而发发展。而而数控机机床的发发展，社社会要求求是动力力、科技技水平是是基础、人人员素质质是根本本。如没没有高素素质的人人，就没没有高的的科技水水平，也也就不可可能满足足职业技技术教育育的要求求，为使使学生

4、能能系统地地掌握数数控机床床的基本本结构和和简单的的实践操操作来满满中社会会的高需需要。因因而，需需要简单单、方便便、灵活活、价格格低廉的的数控机机床来满满足多元元化的需需求。 根根据目前前模型发发以的要要求，我我设计研研制出了了一种多多功能微微型数控控机床，它它精化了了目前机机床的一一些进给给、传动动、变速速等结构构。借鉴鉴了数控控机床的的原理，结结合精密密制造技技术与现现代微电电子、计计算机技技术和专专用的CCNC控控制软件件通过细细分功放放板来控控制由步步进电机机驱动各各个方向向的运动动，结构构简单、功功能多样样。从实实践上来来看，满满足了模模型制DDIY的的需要。同同时，可可作为小小型

5、复杂杂零部件件的、铣铣削和精精雕加工工，甚至至可进行行简单模模具的加加工，如如可用于于加工小小型模具具电极。 2、进进给机构构工作原原理及结结构特点点机床的结结构原理理如图11所示。由由三个步步进电机机带动三三个方向向的运动动，三个个运动方方向分别别为X、YY、Z ，X轴轴步进电电机驱动动大拖板板在机床床底座上上作X方方向移动动，最大大距离为为40ccm，而而Z轴步步进电机机安装在在Z轴拖拖板上，驱驱动小拖拖板作ZZ方向移移动，最最大移动动距离为为15ccm；在在工作台台上按装装的Y轴轴步进电电机控制制Y轴拖拖板作YY方向上上的移动动。按照照不同要要求，还还可以在在工作台台上按装装C轴步步进电

6、机机控制第第4轴CC轴的转转动亦可可安装工工件实现现四轴连连动的小小数控铣铣。图1 微微型机床床的结构构原理 拖板在XX、Y、ZZ方向的的运动是是由三个个线性导导轨导向向的，这这种线性性导轨轨轨身为88.5CCM*6CMM的U形钢集集成了螺螺距为110MMM的滚珠珠丝杠和和2个滚滚道的导导轨滑块块，滚珠珠丝杠的的精度非非常高经经实际测测量反向向间隙不不超过00.0005MMM导轨与与滑块的的配合精精度也非非常高，做做小机床床非常适适用。经经实际工工作，刚刚性很好好完全符符合加工工需要。根据需要要还可以以加装第第4轴。第第4轴是转动轴，由步步进电机机带动蜗蜗轮蜗杆杆机械转转动并加加装除隙隙装置。

7、这样，即即降低了了步进电电机每个个脉冲使使刀具旋旋转的角角度，提提高步进进电机到到旋转工工作台的的保持力力距又提提高了回回转精度度。3、动力力部分该机床的的另一优优点是：机床动动力箱部部分与机机床进给给部分为为可拆分分结构，亦亦可重新新组合。根根据需要要可把主主轴头更更换成2240000转的的高速电电主轴，实实现精雕雕功能。更更换成激激光头，实实现激光光雕刻。如如果更换换成电脉脉冲头就就可实现现电火花花加工。根根据加工工对象要要求，可可灵活选选择,上上图机床床使用了了一只118000W2220V变变频电主主轴，转转速最高高达2440000转/分分。4、控制制系统部部分图2控制制原理图图控制系统

8、统原理如如图2所所示，如如设计要要求为学学生服务务，由于于此类加加工通常常进给量量较小，故故本系统统采用开开环伺服服控制方方式。所所采用步步进电机机为永磁磁式Snn-Syyn型，具具有高效效率、高高速度和和好的阻阻尼性。对对于复杂杂零件的的轮廓（如如用于加加工小型型电器），需需要较高高精度加加工。本本机4个个功放电电路板都都具有细细分调节节功能，并并可在PPC机按按丝杠螺螺距和细细分数调调整坐标标位置的的增量改改善脉冲冲数。如如有需要要，可采采用闭环环伺服控控制方式式，但价价格要高高一些。控控制程序序中有用用手点动动发出脉脉冲，使使某步进进电机独独立运行行。5、控制制软件的的调试与与应用 本机

9、机床较好好的利用用了家用用PC的的COMM口，在在WINNDOSS XPP操作系系统下安安装控制制软件就就可以方方便的实实现机床床的自动动化控制制。机床控制制界面机床速度度调整界界面计算机与与机床端端口设定定界面 由由于该控控制软件件是采用用XP系系统支持持，所以以使的整整个控制制系统的的调整十十分顺利利避免了了自已写写控制系系统出现现的中断断控制带带来的干干扰。整整个控制制软件的的调试采采有脱机机调试，保保证最小小限度地地用正确确的加工工程式进进行联机机调试，使使软件调调试中可可能带来来的硬件件损坏降降到最低低限度。51控控制体系系结构控制软件自编程加工手动加工可视化编程加工 实体造型自动编

10、程加工实时加工数据显示52主主控软件件与控制制接口板板的连接接对于4轴轴驱动的的加工控控制，由由一个专专门有汇汇编语言言设计高高的模块块实现。该该模块根根据主控控软件送送来的44组数据据进行控控制，该该模块根根据这组组数据进进行细分分运算并并驱动步步4组步步进电机机运动，实实现4轴轴连动。较较好地满满足职业业技术学学院的学学生生产产实习需需要。53该该机床结结构简单单，控制制灵活，适适合于小小型零件件的粗精精加工，由由于对数数控机床床作了很很大的简简化，成成本低廉廉，原理理清晰，对对目前职职业技术术教育的的学生实实习起了了很大的的作用，预预计有很很大的市市场空间间。54实实际应用用结合我们们新开设设的MAASTEERCAAM这门门课程 ，我们们用MAASTEERCAAM造型型软件1、绘制制了一只只吸尘器器风扇如如下图 2、生生成刀具具路径图图3、导入入NC文文件到机机床 4、 加工好好零件照照片6结语1、实践践证明，该该机床各各项指标标都达到到了设计计要求。2、本文文是是根根据小型型数控铣铣床加工工过程实实践情况况撰写，供供一些有有兴趣设设计者和和爱好DDIY小小型数控控机床的的读者参参考。3、本人人能力有有限如有有不对之之处还请请各位专专家朋友友指正