高速雕铣机工艺处理及数学计算

高速雕铣机选择合理的加工工艺是提高加工质量和效率的首要因素。根据刻字要求，采用外形铣削式加工。由于该加工表面为圆弧面，必须把X轴转换到旋转轴上，然后进行比例缩放。旋转轴每旋转一周所旋转的圆周长度为2rrR，所以每旋转1mm弧长转过的度数为360/(2rrR)，即缩放因子为360/（2'rrR）。滚字模的加工面的圆弧半径R为86.2mm。由于石墨在加工过程中粉尘比较多，会影响加工精度，所以需要在加工前将其在专用油中进行浸泡。实践证明，使用经过处理的石墨加工效果大为提高。

编写数控加工程序及加工尺寸处理

(1)编写数控加工程序依据图纸的数据、刀具运动轨迹、切削参数，按照SKDK5060型数控机床规定使用的功能指令及程序段格式，编写加工程序。这里利用Mastercam自动编程，因为该机床为四轴三联动，所以在程序中不会有A轴，直接将X轴替换为A轴，且在转换过程中乘以缩放因子。这里选用G54定位标准，并将编好的数控程序存储为NC格式，以方便数控机床确认和读取。

(2)加工尺寸处理将图l所示零件图的尺寸和进口件的实测尺寸进行比较，对加工尺寸。实践证明如果按照原零件图尺寸进行加工，效果不理想。按表l尺寸进行加工，加工效果十分理想。为了保证加工过程中圆的圆弧度，将Mastercam中外形铣削里的外形铣削参数中的曲线误差值由原来的0.01改为0.000l，进而提高加工精度。

程序校验和试切在完成上面所有工序后，对程序进行校验并进行试加工。SKDK5060型数控雕铣机提供了实体校验模块。可用该功能进行模拟试验。试验完后开始加工。经过以上尺寸处理的加工程序加工出的零件已经能够达到要求，而且得到了德国公司专家的认可。从而实现了防伪标记滚字模的本地生产，大大降低了成本。控制油压逐渐降低，使拉杆拉力不断减小。这样就保证了方滑枕在各个位置时直线度不变，从而保证了方滑枕移动时的刚度，也就保证了机床使用时的加工精度。

高速切削机床移动部分钢性要求比较好，而且尽可能的轻巧。

优点：能进行中小量的切削(例一般d)10的平底刀，对于45号钢(300)深切深度以0．75为好)；缺点：正确使用下能发挥高效，低成本，使磨量变得极少不正确使用，就会使刀具磨损骤增。如何解决设备的轻重与刚性的矛盾，关键在于机械结构；

1)床体采用高低筋配合的网状架构，有的直接采用蜂巢相接的内六角网状结构

2)超宽的立柱和横梁，大家知道龙门式的结构由于其极好的对称性和的刚性被高速切削设备厂家一直做为结构

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

4)从材料上讲一般采用了孕育铸铁，在浇注铁水时加入一定比例的硅(Si)，从而改变了铁的内部结构，使之更加耐冲压，刚性也有了显著高。

5)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，以及加强连接部分的刚性。

2从数控角度分析

a．数控铣NT中心对数控系统要求速度一般，主轴转速0-8000RPM左右；

b．高速雕铣机要求高速的数控系统，主轴转速3000-30000RPM左右；c．高速切削机床要求高速的数控系统以及极好的伺服电机特性，主轴转速1500-30000RPM左右；

伺服系统的输人信号包括三个步进电动机驱动信号。步进电动机驱动必须有两个驱动信号来实现，一个是脉冲信号，另一个是方向信号。控制步进电动机的驱动，就是要控制这两个信号的时间序列

为PC机控制步进电动机原理系统图。步进式伺服系统主要由步进电动机和步进电动机驱动控制电路两部分组成。其功能为将具有一定频率^定子绕组通电状态变化次数Ⅳ和方向的进给脉冲，转换成控制步进电动机各相定子绕组通电、断电的电平信号变化频率、变化次数和通电顺序。在步进式伺服系统中，驱动控制线路将输入的进给脉冲数量Ⅳ、频率厂和方向送给步进电动

机，经丝杠传动转换为移动部件的位移量、进给速度和进给方向，用以满足雕铣机伺服系统对位移控制的要求。步进驱动系统在X、y、Z三方向上主要采用高性能步进电动机专用驱动器，各向均采用微步细分方法实现对三坐标的驱动控制。这样既兼顾了雕刻速度和雕刻精度，同时也提高了雕刻机整体的平稳性和使用寿命。

高速雕铣机机械部分由机身、导轨、滚珠丝杠副、工作台、电机支架和主轴组件等部分组成。为简化设计结构，减轻整机重量，缩短产品设计和制造周期，主体框架采用槽钢制造。在传统机械设计方法的基础上，本次雕刻机实验系统的开发采用SolidEdge对部分零、部件进行了参数化设计和虚拟装配。如图5所示。传统的二维设计方法对零件之间是否产生干涉是很难判断的，尤其是在零件运动过程中是否会碰撞到其它零件就更难判别了。插补算法设计插补是数控雕刻系统实现机床运动轨迹控制的基础。本机因采用步进电机驱动，所以使用脉冲增量插补算法。设已知直线方程为并。y=y。戈，求其微分可得z。