小型數(shù)控雕刻機的裝配測試與誤差分析

【摘要】雕刻機裝配誤差是影響雕刻機生產(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程。并且對裝配誤差進行分析，提出解決措施。為了驗證本雕刻機設(shè)計合理性，通過實例刻字加工實驗，驗證了雕刻機設(shè)計方案可行。

【關(guān)鍵詞】雕刻機;裝配誤差;加工實驗

根據(jù)裝配工藝要求，合理連接各個零部件，組成產(chǎn)品的工藝過程稱為裝配。

本雕刻機主體框架采用工業(yè)PVC材料，裝配后雕刻機加工范圍為13×20×4CM左右，整機尺寸43×36×35CM左右。根據(jù)設(shè)計參數(shù)，雕刻機裝配完成要求裝配精度達到各項設(shè)計精度。根據(jù)裝配圖紙分析，裝配過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9根，其他標(biāo)準(zhǔn)件若干。

一、雕刻機裝配流程

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

圖1-1 雕刻機部裝流程圖

二、雕刻機裝配過程分析

（1）部件組裝分析

直線軸承的組裝時應(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。所以組裝的時候注意作用力位置。絲杠與軸承套件組裝的時候，發(fā)現(xiàn)軸承配合精度要求高，所以進行先絲桿外徑修磨。回差螺母與絲桿的組裝之前，先進行裝配靈活度測試，修磨雙銅螺母工藝毛刺，同時修磨絲桿的端部，組裝絲桿彈簧系統(tǒng)時，彈簧只要可以壓縮即可。步進電機裝配時，需要修磨步進電機的軸，大概就是2-3絲的誤差。

2.雕刻機總裝過程分析

圖2 雕刻機組裝完成圖

完成預(yù)組裝后，整機總裝容易完成。按照XYZ三軸順序安裝組件。安裝完成后，測試整機安裝精度，旋動聯(lián)軸器，觀察絲桿轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動靈活，阻力均勻，即符合裝配要求。測試完部件模塊性能后，部件進行組裝，整機裝配完成后，裝好電控系統(tǒng)，開始通電測試。通過靜態(tài)和動態(tài)試驗測試，雕刻機裝配精度達到設(shè)計精度要求。

三、雕刻機加工實驗

根據(jù)本雕刻機設(shè)計加工對象，通過CAD/CAM軟件對復(fù)雜字體進行雕刻仿真和機床實際加工實驗，驗證小型數(shù)控雕刻機床的可行性。

1.選擇加工零件

字體雕刻在加工中能夠充分體現(xiàn)雕刻機的各項功能，所以實驗選擇在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

雕刻機實驗流程如圖4所示：

圖4 加工實驗流程

2.MasterCAM軟件仿真

Mastercam是數(shù)控程序生成CAD/CAM軟件，通過零件建模、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，自動編程具有諸多優(yōu)點?？套址抡孢^程如下：

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

（2）選擇雕刻機床類型，刀具路徑中選擇雕刻，在對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NC程序。

本實驗漢字建模仿真流程如圖5所示：

圖5 建模仿真流程

圖6 樣機試驗加工

3.雕刻機實例加工

（1）操作雕刻機床，運行Mach2軟件，點擊下拉菜單“配置”選項，分別對里面的相應(yīng)選項進行設(shè)置，包括單位、端口和引腳、電機反轉(zhuǎn)等設(shè)置，在端口和引腳選項框中，設(shè)置X軸信號、X軸方向分別用端口1的2、3引腳輸出;Y軸信號、Y軸方向分別通過4、5引腳輸出;Z軸信號、Z軸方向分別用端口6、7引腳輸出，在Mach2軟件里打開qumianl tap，導(dǎo)人里面的G代碼運行。

（2）零件實際加工時，將毛坯工件固定在雕刻機工作臺上，通過找正，使得毛坯工件與主軸垂直，由于沒有自動換刀裝置，所以進行手動安裝刀具。設(shè)置好工件坐標(biāo)系以及刀具長度后，選擇自動進行切削加工，加工過程如圖6所示。

（3）通過實際零件的加工驗證，表明本課題開發(fā)的小型龍門式數(shù)控雕刻機符合設(shè)計要求，同時也驗證了本課題雕刻機設(shè)計可行性。

根據(jù)裝配和加工試驗，制造出雕刻機樣機一臺。通過兩年教學(xué)實際應(yīng)用，取得較好的應(yīng)用效果。

參考文獻

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

作者簡介：田千虎（1980—），男，江蘇泗陽人，淮安市廣播電視大學(xué)、淮安市高級職業(yè)技術(shù)學(xué)校講師，研究方向：數(shù)控機床設(shè)計與控制。