CNC电脑雕刻机

  雕刻机的非移动部分刚性要求也要尽可能地好,而移动部分的刚性则要以灵活为前题,要设计得尽可能地轻巧一些,同时保持一定的刚性。如此设计的CNC电脑雕刻机就可以进行比较细小的精加工,加工精度较高,对于软金属可以进行高速加工,但由于移动部分的刚性较差,所以不可能进行重切削。所以如何从机械结构上解决移动部分重量又轻、刚性又好的矛盾,关键在于从机械结构上下功夫。这方面,我们有些成功的经验可供借鉴:

  1)设计采用超宽的立柱和横梁,因为龙门式的结构有极好的对称性和极佳的刚性,它是高速切削设备的首选结构。与传统的C型床身结构相比,龙门架形式的床身刚性较高,受力平均,工件只在一个轴向移动,各运动轴及相对惯性低,设计紧凑精密,可确保高刚性、高精度及高动态特性。机床的横梁可采用倾斜30°结构,使主轴鞍座的重心向后方移动,并且使得横梁的导轨间距尽量加大,如此也可大大提高主轴的稳定性和刚性。由于立柱的质量远远大于主轴等移动部件的质量,所以为机床的高速运动和主轴的高速运转及负荷切削提供了坚实的保障。

  2)底座采用铸铁整体铸造而成,采用高低筋配合的网状箱型架构,或直接采用类似蜂巢的内六角网状结构,底座必须有一定的重量以增加机床的稳定性。如此高刚性的底座设计可确保对固定工作台和立柱以及鞍座、主轴等移动部件的刚性支持,使机床动态加工的稳定性最好,全行程范围内完全支撑立柱,使加工产生的变形量最小。

  3)移动部分与数控铣床显著的不同之处是加宽了很多导轨与导轨之间的距离,以克服不良力矩的影响。

  4)由于机床的刚性主要用于克服移动部分在高速移动时对非移动部分的强大冲击,所以导轨、丝杆要求粗一些,以加强连接部分的刚性。为了适应高速和负荷切削的双重要求,X/Y/Z三轴都采用伺服电机加高精度弹性联轴节连接高精度滚珠丝杠副,所有导轨和丝杠均采用高等级低摩擦系数、高淬硬层的优质产品,既保证了重载下机床的刚性,又保证了高速运动的精度,确保机床在长期连续高速加工状态下的低磨损和精度保持性,节省用户的维护保养费用。

  总之,对于数控铣床和CNC加工中心,因为要求输出低转速大扭矩,所以一定需要提高主轴变速箱的减速比来提升扭力,所以转速低是不可避免的,一般数控铣床和CNC加工中心的最高转速6000r/min,所以不大可能用很小半径的刀具。但对于CNC雕刻机来说,主轴通常在2~3万r/min才可工作,回转精度一般2μ左右,不然断刀现象会很严重,所以一定要用电主轴或气动主轴,即电机和主轴是一体的,且主轴的固定板一般都采用铝合金等轻质材料。对于高速切削设备来讲,要求内藏式电主轴,而且在低转速时也要有一定的扭矩,要有油水冷却机来保持主轴工作温度恒定,主轴功率要在7.5~8kW以上,转速要超过25000r/min。

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