小型數(shù)控雕刻機(jī)的裝配測(cè)試與誤差分析

【摘要】雕刻機(jī)裝配誤差是影響雕刻機(jī)生產(chǎn)質(zhì)量的重要因素，本文根據(jù)裝配要求，制訂合理的裝配工藝過(guò)程。并且對(duì)裝配誤差進(jìn)行分析，提出解決措施。為了驗(yàn)證本雕刻機(jī)設(shè)計(jì)合理性，通過(guò)實(shí)例刻字加工實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了雕刻機(jī)設(shè)計(jì)方案可行。

【關(guān)鍵詞】雕刻機(jī);裝配誤差;加工實(shí)驗(yàn)

根據(jù)裝配工藝要求，合理連接各個(gè)零部件，組成產(chǎn)品的工藝過(guò)程稱為裝配。

本雕刻機(jī)主體框架采用工業(yè)PVC材料，裝配后雕刻機(jī)加工范圍為13×20×4CM左右，整機(jī)尺寸43×36×35CM左右。根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)，雕刻機(jī)裝配完成要求裝配精度達(dá)到各項(xiàng)設(shè)計(jì)精度。根據(jù)裝配圖紙分析，裝配過(guò)程中涉及到裝配件非常多，其中PVC板35件，三軸絲桿和光桿共計(jì)9根，其他標(biāo)準(zhǔn)件若干。

一、雕刻機(jī)裝配流程

根據(jù)裝配工藝的基本原則，為了保證雕刻機(jī)裝配精度，我們通過(guò)不斷的測(cè)試與研討制訂了本雕刻機(jī)的裝配流程。先部件裝配，最后進(jìn)行總裝。雕刻機(jī)部裝流程圖如圖1所示。

圖1-1 雕刻機(jī)部裝流程圖

二、雕刻機(jī)裝配過(guò)程分析

（1）部件組裝分析

直線軸承的組裝時(shí)應(yīng)該注意，直線軸承配合的固定板內(nèi)孔加工不規(guī)則，有傾斜角存在。所以組裝的時(shí)候注意作用力位置。絲杠與軸承套件組裝的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)軸承配合精度要求高，所以進(jìn)行先絲桿外徑修磨?；夭盥菽概c絲桿的組裝之前，先進(jìn)行裝配靈活度測(cè)試，修磨雙銅螺母工藝毛刺，同時(shí)修磨絲桿的端部，組裝絲桿彈簧系統(tǒng)時(shí)，彈簧只要可以壓縮即可。步進(jìn)電機(jī)裝配時(shí)，需要修磨步進(jìn)電機(jī)的軸，大概就是2-3絲的誤差。

2.雕刻機(jī)總裝過(guò)程分析

圖2 雕刻機(jī)組裝完成圖

完成預(yù)組裝后，整機(jī)總裝容易完成。按照XYZ三軸順序安裝組件。安裝完成后，測(cè)試整機(jī)安裝精度，旋動(dòng)聯(lián)軸器，觀察絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，阻力均勻，即符合裝配要求。測(cè)試完部件模塊性能后，部件進(jìn)行組裝，整機(jī)裝配完成后，裝好電控系統(tǒng)，開(kāi)始通電測(cè)試。通過(guò)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn)測(cè)試，雕刻機(jī)裝配精度達(dá)到設(shè)計(jì)精度要求。

三、雕刻機(jī)加工實(shí)驗(yàn)

根據(jù)本雕刻機(jī)設(shè)計(jì)加工對(duì)象，通過(guò)CAD/CAM軟件對(duì)復(fù)雜字體進(jìn)行雕刻仿真和機(jī)床實(shí)際加工實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證小型數(shù)控雕刻機(jī)床的可行性。

1.選擇加工零件

字體雕刻在加工中能夠充分體現(xiàn)雕刻機(jī)的各項(xiàng)功能，所以實(shí)驗(yàn)選擇在100mm×100mm×20mm的鋁件上雕刻0.1mm深的宋體陰文漢字，該零件模型用MasterCAM X5軟件進(jìn)行造型，模型材料為有鋁塊，MasterCAM中模型零件造型如圖3所示：

圖3 雕刻漢字

雕刻機(jī)實(shí)驗(yàn)流程如圖4所示：

圖4 加工實(shí)驗(yàn)流程

2.MasterCAM軟件仿真

Mastercam是數(shù)控程序生成CAD/CAM軟件，通過(guò)零件建模、選擇加工參數(shù)，生成刀具軌跡，后置處理生成零件程序。比較手工編程，自動(dòng)編程具有諸多優(yōu)點(diǎn)?？套址抡孢^(guò)程如下：

（1）選擇繪圖工具欄中繪制文字功能，在打開(kāi)的對(duì)話框中選擇真實(shí)字型，參數(shù)中選擇字體大小，選擇好對(duì)齊方式后，在文字內(nèi)容中輸入漢字。

（2）選擇雕刻機(jī)床類型，刀具路徑中選擇雕刻，在對(duì)話框中選擇雕刻刀具、設(shè)置好雕刻參數(shù)，雕刻加工參數(shù)中設(shè)置安全平面、雕刻深度等參數(shù)，切削方式選擇往復(fù)。

（3）生成刀具軌跡，仿真模擬，后處理生成雕刻機(jī)NC程序。

本實(shí)驗(yàn)漢字建模仿真流程如圖5所示：

圖5 建模仿真流程

圖6 樣機(jī)試驗(yàn)加工

3.雕刻機(jī)實(shí)例加工

（1）操作雕刻機(jī)床，運(yùn)行Mach2軟件，點(diǎn)擊下拉菜單“配置”選項(xiàng)，分別對(duì)里面的相應(yīng)選項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置，包括單位、端口和引腳、電機(jī)反轉(zhuǎn)等設(shè)置，在端口和引腳選項(xiàng)框中，設(shè)置X軸信號(hào)、X軸方向分別用端口1的2、3引腳輸出;Y軸信號(hào)、Y軸方向分別通過(guò)4、5引腳輸出;Z軸信號(hào)、Z軸方向分別用端口6、7引腳輸出，在Mach2軟件里打開(kāi)qumianl tap，導(dǎo)人里面的G代碼運(yùn)行。

（2）零件實(shí)際加工時(shí)，將毛坯工件固定在雕刻機(jī)工作臺(tái)上，通過(guò)找正，使得毛坯工件與主軸垂直，由于沒(méi)有自動(dòng)換刀裝置，所以進(jìn)行手動(dòng)安裝刀具。設(shè)置好工件坐標(biāo)系以及刀具長(zhǎng)度后，選擇自動(dòng)進(jìn)行切削加工，加工過(guò)程如圖6所示。

（3）通過(guò)實(shí)際零件的加工驗(yàn)證，表明本課題開(kāi)發(fā)的小型龍門式數(shù)控雕刻機(jī)符合設(shè)計(jì)要求，同時(shí)也驗(yàn)證了本課題雕刻機(jī)設(shè)計(jì)可行性。

根據(jù)裝配和加工試驗(yàn)，制造出雕刻機(jī)樣機(jī)一臺(tái)。通過(guò)兩年教學(xué)實(shí)際應(yīng)用，取得較好的應(yīng)用效果。

參考文獻(xiàn)

[1]高耀東，劉學(xué)杰.MasterCAM應(yīng)用精華50例設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011.

作者簡(jiǎn)介：田千虎（1980—），男，江蘇泗陽(yáng)人，淮安市廣播電視大學(xué)、淮安市高級(jí)職業(yè)技術(shù)學(xué)校講師，研究方向：數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)與控制。