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i—蜗轮蜗杆减速器传动比
X向、Y向、Z向具体进给速度根据需要订购步进电机的脉冲频率使之达到要求，步进电机的脉冲当量L：
L??360???d?0.6?360??3.14?28.5 （4-2）
?0.15mm式中：?—步进电机的步距角（?）
4.2.2 专用数控加工设备的板材加工机构
当被加工工件放在工作台上后，经专用可移动式定位夹紧机构和气缸一次定位夹紧后，通过移动式龙门上梁的三把刀具可钻取Φ4、Φ10、Φ15三种孔。由步进电机经涡轮蜗杆减速器带动齿轮齿条啮合，又因为水平工作台和移动龙门横梁上均有两根水平导轨，可实现刀具在工作台表面的横向、纵向移动进给。由电主轴带动刀具高速旋转，通过气缸推动电主轴和旋转刀具进行竖直方向进给，可实现对被加工工件上表面的任意位置加工。在移动式龙门的两侧面各有两把可移动式的刀具加工工件的两个侧面，因抽屉要求的不同可更换刀具对其侧面开孔或铣槽。抽屉专用加工机床机械加工工艺主要包括钻取多种孔、铣槽[30]。
本设备加工抽屉的主要技术参数有：
最大加工范围(纵向×横向×竖向)：400×200×20(mm) 机床体积(长×宽×高)：1790×1313×1445 (mm) 刀具由电主轴带动旋转，其参数如下表4-1：
表4-1 电主轴参数表
功率
（KW） 转速 （r/min） 转矩（N.M） 基本频率（HZ） 额定电流A(380/220V)
顶梁电主轴一 1.5 12000 1.194 200 3.7/6.4
顶梁电主轴二 0.4 12000 0.318 200 1.23/2.13
顶梁电主轴三 0.4 12000 0.318 200 1.23/2.13
左侧梁电主轴一 1.5 12000 1.194 200 3.7/6.4
左侧梁电主轴二 0.4 12000 0.318 200 1.23/2.13
右侧梁电主轴一 1.5 12000 1.194 200 3.7/6.4
右侧梁电主轴二 0.4 12000 0.318 200 1.23/2.13
4.3 抽屉专用数控加工设备的进给系统
组成抽屉专用数控加工设备的进给系统一般由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、执行元件和检测反馈环节等组成。驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统,机械传动部件和执行元件组成机械传动系统,检测元件与反馈电路组成检测装置,亦称检测系统。
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数控机床进给系统中的机械传动装置和器件具有高寿命、高刚度、无间隙、高灵敏度和低摩擦阻力等特点。
目前,数控机床进给驱动系统中常用的机械传动装置有以下几种:滚珠丝杠副、静压蜗杆一蜗母条、预加载荷双齿轮齿条、直线电动机以及带电磁换向阀的气缸推进机构。
抽屉板材加工原料是利用其它大型板材加工设备加工后的边角余料，使其先到第一台数控裁板锯设备上进行加工，通过人工上料或设计自动上料机构，使其到达裁板锯设备的工作台上。加工后的板材通过直线气缸传动机构到抽屉专用数控加工设备上，通过七把刀具对板材进行各道工序的加工。进给机构要实现的进给运动为刀具直线运动和刀轴的旋转运动，刀具直线运动包括快速进给、切削、快退和加工过程中的刀具损耗自动补偿进给。进给机构的原理主要是通过木工高速电主轴高速旋转切削和直线移动气缸推动刀具进给，其具体结构见下图4-6：
1.驱动机构 2. 气缸 3.滑块 4.刀具 5. 导轨 6. 刀具架
图4-6 刀具进给机构
进给机构进给原理：当被加工件位于工作台上，通过推料机构和夹紧机构对工件夹紧。气泵泵进高压气进入气缸2，推动固定在滑块3上的刀具架6在导轨5上进给，进给量由电磁换向阀和进给机构的端部限位块来控制。通过光电开关对刀具进给机构实行行程控制。
4.4 抽屉专用数控加工设备的刀具材料选择
为了适应大批量生产和高精度加工的需求，板式家具采用的木工刀具的材料、结构、制造工艺都有了很大的发展和提高。刀具设计使用的材料从碳钢、高速合金钢发展到钨钢硬质合金和碳化钨硬质合金等等，木工切削刀具的使用寿命已提高了许多倍。
刀具形状设计与刀具材料的选择，合理的选择木工刀具的材料，直接影响到抽屉产品的加工生产率、刀具的磨损、刀具的耐用度、加工精度、加工成本和表面质量。随着科学技术的发展和对加工人造板材料的需求，开始逐渐应用新材料，如立方氮化硼（CBN）、人造金刚石、新型硬质合金、化学处理和涂覆材料、复合材料、陶瓷刀具材料[31]。在板式家具抽屉专用数控加工设备中刀具设计时需要注意的是刀具材料的选择。
刀具在工作时，要承受很大的压力和冲击力。同时，由于切削时产生的板材弹性变
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形以及在刀具、切屑、工件相互接触表面间产生的强烈摩擦，使刀具切削刃上产生很高的温度和受到很大的应力。因此，作为刀具材料应具备以下特性：
（1）高的硬度 刀具材料必须具备高于被加工板材的硬度，一般刀具材料的常温硬度都在44～62HRC。
（2）高的耐磨性 耐磨性是刀具抵杭磨损的能力，它是刀具材料力学性能，组织结构和化学性能的综合反映，考虑到材料的品质因素(不考虑摩擦区温度及化 学磨损等影响）可用下式表示材料的耐磨性W：
式中：H——材料硬度。
1W?K0.5E?0.8H1.43 （4-3）
K——材料的平面应变断裂韧度(MPa?m2)； E一一材料的弹性模最(GPa)；
（3）足够的强度和韧度 为能承受很大的压力，以及冲击和振动。刀具材料应具有足够的强度和韧度。一般强度用抗弯强度表示，韧度用冲击值表示。
（4）高的耐热性 耐热性是指刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧度的性能。
（5）良好的热物理性能和耐热冲击性 刀具材料抵抗热冲击的能力可用耐热冲击系数R表示，R的定义式为：
式中：?——热导率； ?b——抗拉强度； ?——泊松比； E一一弹性模量； ?——热膨胀系数。
（6）良好的工艺性 这里指的是锻造性能、热处理性能、高温塑性变形性能以及磨削加工性能等。
本抽屉专用数控加工设备上的刀具主要包括铣刀和多个钻头。抽屉板材的槽采用立铣刀，铣刀的尺寸因底板厚度而定。抽屉板材上的孔主要包括五金件连接孔、螺纹孔、把手孔、锁孔，其具体结构尺寸因抽屉采用孔系列的情况而定。
R???b?1???E? （4-4）
4.5 抽屉专用数控加工设备的润滑系统设计
板式家具抽屉专用数控加工设备中的润滑系统的设计，是根据设备中各机构和摩擦副的润滑要求、工况和环境条件，进行润滑的综合设计。确定合理的润滑系统，主要包括润滑系统的型式、选定组成系统的各种润滑元件以及装置的性能等。
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4.5.1 常用润滑系统的选择要求
润滑系统是向抽屉专用数控加工设备中各摩擦点供送润滑剂的系统，主要是用以输送、分配、调节和净化润滑剂。润滑的目的是使抽屉专用数控加工设备内有相对运动的表面加入润滑剂来减少接触面间摩擦或磨损,防止接触表面变形,同时提高传递效率，延长零部件疲劳寿命,并且排出摩擦热[32]。尤其是板式家具抽屉专用数控加工设备中的高速电主轴需要采用油气润滑，温度过高会导致机床加工精度的降低。所以在润滑过程中，根据板式家具抽屉专用数控加工设备的实际工况，合理选择和设计润滑方法、润滑系统和装置，对保证设备的安全运行具有重要意义。一般而言，对于抽屉专用数控加工设备润滑系统中的各机械结构以及摩擦副的润滑应满足以下要求：
（1）保证均匀、连续地对各润滑点供应一定压力润滑剂，油量充足，并可按需要时调节，防止出现干磨现象。
（2）工作安全性高。为安全生产应使抽屉专用数控加工设备的控制面板带有工作参数指示灯、报警保护及工况过程监测装置，便于及时发现润滑故障。
（3）结构优化，尽可能系列化、标准化。维修方便，便于检查以及必要时更换润滑剂，降低投入成本以及维修费用低。
（4）当润滑系统需要适当工作温度的润滑剂时，可加装冷却、预热装置或热交换器。
（5）合理用油。采用有效的密封和过滤装置，保持润滑剂的清洁，防止外界环境中的灰尘、水分以及污染物进入润滑系统，并防止因泄漏造成机械结构零部件损坏以及带来的环境污染。
在抽屉专用数控加工设备的润滑系统设计时须考虑以下三种润滑要素，即： ①摩擦副的种类（如轴承、齿轮、导轨等支承元件）和其运转条件（如功率、转度、载荷、温度以及油膜的形成机理等）；
②润滑剂的类型（如润滑油、脂或固体、液体、气体等润滑剂）以及它们的性能； ③润滑方法的种类和条件等。
4.5.2 常用润滑系统分类
目前，机械设备采用润滑方法的类型有很多，通常按润滑剂的使用方式和利用情况分为分散润滑系统和集中润滑系统两大类，同时这两类润滑系统又皆可分为全损耗性和循环润滑两类。根据润滑时间又可分为间歇润滑和连续润滑。
除上述分类以外，还可根据润滑剂的存在状态，将润滑方法分为润滑油润滑（或称稀油润滑）、润滑脂润滑（或称干油润滑）以及固体润滑、气体润滑等[33]。
(1)分散润滑：主要是用于润滑分散点或个别部件的润滑点。对于分散润滑还可分为全损耗（或“一次结油润滑”）型和循环型两种基本类型，如循环型分散润滑使用便携式加油工具（油壶、油枪、手刷、氯溶胶喷枪等）对油门、油嘴、油杯和导轨表面等润滑点进行定期手工加油，保证设备的正常运转。还有采用油绳或油垫润滑、飞溅润
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滑、油环或油链润滑等。
(2)集中润滑：使用成套供油装置同时对多处润滑点供油，主要是用于变速箱、进给箱、主轴箱、整台或成套机械设备以及自动化生产线的多处润滑。按供油方式集中润滑系统又可分为手动操纵、半自动操纵以及自动操纵三类系统。同时又可分为全损耗性系统和循环系统，全损耗性系统是指润滑剂送至润滑点以后，不再回收循环使用。而循环润滑系统的润滑剂送至润滑点进行润滑以后又流回油箱再循环使用。静压润滑系统则是利用外部的供油装置，将具有一定压力的润滑剂输送到静压支承中进行润滑的系统。
根据板式家具抽屉专用数控加工设备的工作环境、常用润滑系统的分类和选择要求，对该机床的润滑主要是采用分散润滑，使用油壶定期定量的对板式家具抽屉专用数控加工设备上导轨滑块、滚动轴承、滑动轴承和摩擦副的接触表面进行加入润滑油或润滑脂，对于齿轮齿条处添加润滑脂保持接触面有一定的润滑油膜，减少磨损，增加产品的使用寿命。采用这种分散润滑方式不仅节省了板式家具抽屉专用数控加工设备的加工成本，也简化了生产设备的复杂程度。
4.6 抽屉专用数控加工设备的龙门机架总体结构设计
4.6.1 龙门机架总体描述
龙门机架机构位于整体机架之上，步进电机通过驱动机构使其在机架上进行X向移动。其结构的整体力学性能在一定程度上影响刀具对板材的加工精度。其具体结构见下图4-7：
1. 左侧加工板材机构 2. 龙门梁 3. 龙门梁加工板材机构 4. 右侧加工板材机构
图4-7 龙门机架总体结构
龙门机架总体结构上有七把刀具分别从抽屉板材正面和两个侧面进行加工。对于龙门梁加工板材机构3的Y向移动是通过步进电机带动齿轮齿条驱动实现的，Z向对抽屉板材进给量是通过气缸推动刀具体实现的。左侧加工板材机构1和右侧加工板材机构4是通过步进电机驱动齿轮齿条Z向上下移动，Y向进给量也是通过气缸推动实现的。
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