2.3 进给系统
进给系统由伺服驱动电路、伺服驱动装置、机械传动机构及执行部件组成。它的作用是接收数控系统发出的进给速度和位移指令信号，由伺服驱动电路作转换和放大后，经伺服驱动装置和机械传动机构，驱动机床的工作台、主轴头架等执行部件实现工作进给和快速运动。数控系统的伺服进给系统与一般机床的进给系统有本质上的区别，它能根据指令信号精确的控制执行部件的运动速度和位置，以及几个执行部件按一定规律运动所合成的运动轨迹。
下面介绍一下雕刻机的进给系统的机械结构和电机驱动。雕刻机的进给运动方式如下:
工作台带动工件做y方向的进给运动，机头沿x方向横梁做进给运动，雕刻头在直流电机的带动下做高速旋转，并在Z方向做上下运动。刀具和工件的运动的合成就可以得到文字和图案的轮廓。
（1）机头沿x方向的丝杠左右运动，实现雕刻宽度;如下图4所示：
图4 雕刻机X方向进给图
Fig.4 X direction feeding figure of engraving plotter
（2）工作台沿y方向的丝杠前后运动，实现雕刻长度,如下图5所示：
图5 雕刻机Y方向的进给图
Fig.5 Y direction feeding figure of engraving plotter
（3）机头沿Z向的丝杠上下运动，实现雕刻深度。
各个传动链中均采用丝杠螺母传动副，保证了运动的传递平稳和结构的紧。丝杠一端通过联轴器与电机轴相联，由步进电机驱动丝杠，将旋转运动转化为直线运动。另一端采用轴承为支承。步进电机的旋转方向和转速，由指令脉冲决定。指令脉冲数就是电动机的转动步数，即角位移的大小。只要改变指令脉冲频率，就可以使步进电动机的旋转速度在很宽范围内连续调节。它具有以下特点:
1）位置控制功能
可预先发出具体的脉冲数量，从而得到需要输出的角度。 2）无极调速功能
可根据发送脉冲的速度，得到需要的电机的转速。 3）正/反，急停及锁定功能
通过对系统的高低电平控制，得到正/反旋转的效果，在电机锁定情况下 （电机绕组中存在电流，外部没有要求旋转的电脉冲)，仍有静止力矩的输出。
4）低转速及高精度位置功能
通过对脉冲速度的控制，可直接得到极低的转速而不需要通过齿轮箱的过渡，从而避免了功率的损耗和角度位置的偏差。
5）长寿命
不需要像普通的直流电动机通过电刷和换相器换相，从而减少了摩擦，增长了寿命。如图6所示：
图6 丝杠与电机轴的连接 Fig.6 Connection of screw and motor shaft
刚性联轴器用于丝杆与电机的联接，可提高两轴头连接的固定精度，如图6所示。它的特点有:
1）可用于小型、瞬间惯量小和高速转动的场合; 2）安装后无反作用力，而且维护简单; 3）提高丝杠的强度时，跳动不会受到影响; 4）依靠锁紧螺栓施加的摩擦紧固，无需键; 5）在高速转动时可保持平稳。
导轨的主要功能是导向和承载作用。导轨使运动部件沿一定的轨迹运动，从而保证各部件的相对位置和相对位置精度。导轨承受运动部件及工件的重量及切削力，在很大程度上决定数控机床的刚度、精度与精度保持性。
雕刻机的x向和y向丝杠两侧各采用一对圆柱形导轨作为导向件，另外可以分担丝杠所承受的机头和工作台的重量。圆柱形导轨加工容易，导向精度高，可满足定位精度的要求。
Z丝杠不承受径向载荷，为保证精度，采用两根导轨导向。Z的固定依靠步进电机的自锁来实现。
圆形导轨两端通过螺钉固定在丝杠支架上，并与导轨套形成移动副。如下图7所示
图7 丝杠和圆导轨的支承方式 Fig.7 The bearing way of screw and circular
各个传动链上的丝杠螺母与不同零件以螺钉固定连接，通过与丝杠的相对运动实现传动:
1）与工作台固定连接，相对于y向丝杠运动向丝杠运动向支架固定连接，相对于 2）与机头向丝杠运动
3）与机头 向支架固定连接，相对于Z向丝杠移动。
2.4 主轴组件
此处省略 NNNNNNNNNNNN字。如需要完整说明书和设计图纸等.请联系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套机械毕业设计下载！该论文已经通过答辩
2.5 机床的总体布局确定
考虑到降低雕刻机的制造成本，采用了结构简刚性单且较好的龙门移动式布局，如图8所示。外形尺寸（长×宽×高）约为 930mm×650mm×360mm，
主要结构有底座、工作台、龙门架、X向进给电动机、Y向进给电动机、Z向进给电动机、主轴电动机、雕刻机机身及电气系统部分组成。雕刻机在工作时，先将加工对象固定在工作台上，选择合适的刀具装夹在电主轴上，能够实现X、Y、Z 轴3个方向进给运动由可编程序控制器实现自动控制，来完成工件的自
动加工。 Y向进给电动机 Z向进给电动机
主轴电动机 机头
X向进给电动机 立柱 龙门架
工作
底座
图8 雕刻机系统结构简图
Fig.8 The structure diagram of engraving plotter system
3 三坐标数控雕刻机的机械系统的设计
本章详细介绍了广告型三维机械雕刻机机械部分的主要零部件，如主轴电动机、步进电动机、传动部件和支承部件的详细设计计算及选型过程。
3.1 设计参数的确定
由课题所给的设计参数，结合广告型三维机械雕刻机的总体设计方案，初步确定该雕刻机机械部分的主要参数，如表1所示。
表1 机械设计参数表
Table 1 The parameter table of mechanical design
项目 参数 单位 主轴最高转速 n=20000 r/min 最大进给速度 vf?3500 mm/min 工作台总行程(Y) 320 mm 主轴总行程(X) 280 mm 主轴总行程(Z) 120 mm 定位精度 30 ?m 脉冲当量 0.01 mm 使用寿命 Lh?20000 hrs
3.2 切削力、切削扭矩和切削功率计算
三坐标数控机械雕刻机的加工对象主要是针对非金属材料和铝合金材料的雕刻加工。这些材料具有较高的强度和良好的塑性。
用硬质合金直柄立铣刀（d0?6mm,z?2）和高速钢标准麻花钻（d0?3mm）在铝板上进行铣削和钻削，分别进行切削力、切削扭矩和切削功率的计算。
根据三维机械雕刻机的加工范围和使用功能及在实际生产过程中不同的切削方式所使用时间的分配，经过统计，大致可将切削方式分为强力切削（切）、一般切削（雕）、精细切削（刻）和快速进给四种方式。 3.2.1 铣削力、扭矩和功率的计算
选用的铣刀是整体硬质合金直柄立铣刀6×57 GB/T 16770.1-2008，通过查阅孟少农主编的《机械加工工艺手册》，得到表3.2 左侧的经验公式，代入已知参数进行简化，可得到仅与切削深度ap、进给速度vf和铣刀转速n有关的计算公式填入表2右侧。