小型机械产品设计砂带磨和雕刻机(附件)
摘 要摘 要砂带磨削是在磨削加工领域出现的一种新工艺，可以取代车削、铣削加工方法，在机械加工领域中作用重大，可以满足多种加工要求。近年来，砂带磨装置在各行各业的需求量增大，它适应性强，能降低工件的表面粗糙度，加工成本较低，加工效率高，可以有效的提高工件的尺寸精度。同时，随着电子技术的迅速发展与进步，数控雕刻机的应用领域也不断的扩大，而机电一体化技术是当今世界机械工业技术发展的主流，雕刻机作为一种典型的机电一体化产品，可以加工多元化复杂性产品，在模具和广告业应用广泛，具有较大的市场前景。本文首先介绍了砂带磨削的概念，以及砂带磨装置的基本工作原理，合理地设计了砂带磨装置的机械结构，使其具有足够的强度、刚度和稳定性，并且对该装置的重要零部件进行强度校核，加强其工作的可靠性。然后分析了四轴雕刻机的基本原理，确定了雕刻机的总体设计方案，并对选定了相关元器件，搭建了四轴雕刻机的软件和硬件平台。最后配合雕刻机机床的本体，用Mach3软件控制雕刻机进行了加工测试。加工测试平面和立体模型的结果表明，设计的雕刻机在功能上达到了预期的设计要求，具有一定的参考意义和实际应用价值。关键字： 砂带磨削；砂带磨；四轴雕刻机；Mach3软件；加工测试摘 要 I目 录
摘 要 I
Abstract II
目 录 III
第一章 绪论 1
1.1 选题背景和研究意义 1
1.1.1 选题背景 1
1.1.2 现实意义 2
1.2 国内外研究现状和发展趋势 2
1.2.1 国内外研究现状 2
1.2.2 发展趋势 4
1.3 本课题的研究目的和研究内容 5
1.3.1 研究目的 5
1.3.2 研究内容 5
第二章 小型砂带磨机械系统设计 6
2.1 小型砂带磨的方案设计和总体设计 6
2.1.1 小型砂带磨的方案设计 6
2.1.2 小型砂带磨的总体设计 7
2.2 小型砂带磨的主要设计计算 8
2.2.1 主要技术参数的确定 8
2.2.2 电动机功率的计算与型号选择 9
2.2.3 驱动轮和从动轮的设计 10
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
型砂带磨机械系统设计 6
2.1 小型砂带磨的方案设计和总体设计 6
2.1.1 小型砂带磨的方案设计 6
2.1.2 小型砂带磨的总体设计 7
2.2 小型砂带磨的主要设计计算 8
2.2.1 主要技术参数的确定 8
2.2.2 电动机功率的计算与型号选择 9
2.2.3 驱动轮和从动轮的设计 10
2.2.4 砂带尺寸选择及计算 11
2.2.5 砂带磨削力及张紧力的理论计算 11
2.2.6 V带和V带轮的设计 12
2.2.7 主动轴的设计与校核 14
2.2.8 张紧轮系统的设计 18
2.3 本章小结 18
第三章 小型砂带磨装置的三维建模和运动仿真 19
3.1 小型砂带磨装置的三维建模 19
3.2 小型砂带磨装置的运动仿真 22
3.2 本章小结 22
第四章 雕刻机的整体设计 23
4.1 雕刻机总体方案的设计 23
4.2 雕刻机主要技术参数的确定 23
4.3 雕刻机机械系统的设计 24
4.3.1 滚珠丝杠副的选择 24
4.3.2 切削参数的计算 24
4.3.3 主轴电机的选择 25
4.3.4 步进电机的选择 26
4.3.5 X、Y方向进给系统的设计 26
4.4 雕刻机电气及控制系统的设计 27
4.4.1 控制系统的选用 27
4.4.2 电机驱动器的选用 28
4.4.3 雕刻机保护措施的设计 29
4.4.4 雕刻机控制系统硬件结构 29
4.5 雕刻机三维模型的构建 30
4.6 本章小结 31
第五章 雕刻机的实物制作与加工仿真测试 32
5.1 雕刻机实物的制作 32
5.2 ArtCAM浮雕建模、处理及加工实例 33
5.2.1 ArtCAM浮雕建模 33
5.2.2 ArtCAM浮雕处理 34
5.2.3 ArtCAM实物加工测试 34
5.3 Powermill加工实例 35
5.3.1 Powermill软件概述 35
5.3.2 Powermill的加工流程 36
5.4 本章小结 38
结束语 39
致 谢 40
参考文献 41
第一章 绪论
1.1 选题背景和研究意义
1.1.1 选题背景
砂带磨床是利用砂带上沾满尖锐砂粒对金属进行砂削(或称磨削)加工的设备。砂带磨床在金属磨削和抛光中品种较多，使用面广，需求量大，近三十多年来发展迅速。它的加工精度已经达到同类型磨床装置的水平，加工效率高，功率的利用率比所有的金属切削机床都高，应用领域分布各个行业，可以广泛用于金属或是非金属材料的磨削加工；甚至精度要求非常高的大型平面零件、长径比很大的棒料的外圆或管件的内孔、高光洁度或高精度的各种复杂异型型面，甚至曲率半径3毫米外圆的表面也可用砂带磨床来进行加工。
由于要求不断地提高工件加工表面质量，用砂带对加工表面进行柔性打磨，以此来提高表面质量的需求量越来越大。传统用手工砂纸进行打磨，劳动强度较大，工作效率也很低，对工人的操作能力要求也较高；大型砂带磨床占用场地大，使用的可携带性、方便性、灵活性不足，一般是针对特定用途的装备，微型砂带工具磨弥补了大型砂带磨床的上述不足，在小微工件加工中能够降低工人的劳动强度，降低对工人操作的技术要求，而且还提高了工件加工表面的表面质量，提高了加工的工作效率。现有的砂带磨床依靠调节驱动轮和从动轮底座之间的距离来调节砂带的张紧程度，这种调节方式的缺点是在加工表面质量出现大的变化的情况下才能实施，不能在线完成；同时人为的调节作用，因人而异，不能保证砂带的张紧程度的调节前后一致性，从而导致调节前后被加工件加工质量的不一致性；同时，动力源电机的振幅变化时也会通过砂带对被加工表面的质量产生不利的影响。
随着模具工业规模的壮大，数控雕刻机市场的需求量越来越大，可用于穿戴的首饰、各种工艺品和各种标牌的模具雕刻制造，而且也可用于雕刻加工许多日常生活用品的制作模具，这促进了雕刻加工技术向数控化方向发展。近年来，随着计算机等相关技术的飞速发展与广泛的应用，工业产品的形态日益丰富，变化快速，对产品的制造设备有了新的要求和规划，促使以CAD/CAM/CNC技术为核心的数控雕刻技术成了雕刻加工发展的主流。
同时，在高校机械工程学科领域的学生，学习数控技术也成为大学的必修科目，可凭借逆向工程技术，获得立体的三维人物点云数据，将数据进行处理及编程加工，雕刻出自己的立体造型，不仅满足数控加工技术教学的需求，也让学生更深层次从建模，编程，加工等一系列流程体会数控加工技术。
1.1.2 现实意义
微型砂带磨的研制弥补了大型砂带磨床
摘 要 I
Abstract II
目 录 III
第一章 绪论 1
1.1 选题背景和研究意义 1
1.1.1 选题背景 1
1.1.2 现实意义 2
1.2 国内外研究现状和发展趋势 2
1.2.1 国内外研究现状 2
1.2.2 发展趋势 4
1.3 本课题的研究目的和研究内容 5
1.3.1 研究目的 5
1.3.2 研究内容 5
第二章 小型砂带磨机械系统设计 6
2.1 小型砂带磨的方案设计和总体设计 6
2.1.1 小型砂带磨的方案设计 6
2.1.2 小型砂带磨的总体设计 7
2.2 小型砂带磨的主要设计计算 8
2.2.1 主要技术参数的确定 8
2.2.2 电动机功率的计算与型号选择 9
2.2.3 驱动轮和从动轮的设计 10
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
型砂带磨机械系统设计 6
2.1 小型砂带磨的方案设计和总体设计 6
2.1.1 小型砂带磨的方案设计 6
2.1.2 小型砂带磨的总体设计 7
2.2 小型砂带磨的主要设计计算 8
2.2.1 主要技术参数的确定 8
2.2.2 电动机功率的计算与型号选择 9
2.2.3 驱动轮和从动轮的设计 10
2.2.4 砂带尺寸选择及计算 11
2.2.5 砂带磨削力及张紧力的理论计算 11
2.2.6 V带和V带轮的设计 12
2.2.7 主动轴的设计与校核 14
2.2.8 张紧轮系统的设计 18
2.3 本章小结 18
第三章 小型砂带磨装置的三维建模和运动仿真 19
3.1 小型砂带磨装置的三维建模 19
3.2 小型砂带磨装置的运动仿真 22
3.2 本章小结 22
第四章 雕刻机的整体设计 23
4.1 雕刻机总体方案的设计 23
4.2 雕刻机主要技术参数的确定 23
4.3 雕刻机机械系统的设计 24
4.3.1 滚珠丝杠副的选择 24
4.3.2 切削参数的计算 24
4.3.3 主轴电机的选择 25
4.3.4 步进电机的选择 26
4.3.5 X、Y方向进给系统的设计 26
4.4 雕刻机电气及控制系统的设计 27
4.4.1 控制系统的选用 27
4.4.2 电机驱动器的选用 28
4.4.3 雕刻机保护措施的设计 29
4.4.4 雕刻机控制系统硬件结构 29
4.5 雕刻机三维模型的构建 30
4.6 本章小结 31
第五章 雕刻机的实物制作与加工仿真测试 32
5.1 雕刻机实物的制作 32
5.2 ArtCAM浮雕建模、处理及加工实例 33
5.2.1 ArtCAM浮雕建模 33
5.2.2 ArtCAM浮雕处理 34
5.2.3 ArtCAM实物加工测试 34
5.3 Powermill加工实例 35
5.3.1 Powermill软件概述 35
5.3.2 Powermill的加工流程 36
5.4 本章小结 38
结束语 39
致 谢 40
参考文献 41
第一章 绪论
1.1 选题背景和研究意义
1.1.1 选题背景
砂带磨床是利用砂带上沾满尖锐砂粒对金属进行砂削(或称磨削)加工的设备。砂带磨床在金属磨削和抛光中品种较多，使用面广，需求量大，近三十多年来发展迅速。它的加工精度已经达到同类型磨床装置的水平，加工效率高，功率的利用率比所有的金属切削机床都高，应用领域分布各个行业，可以广泛用于金属或是非金属材料的磨削加工；甚至精度要求非常高的大型平面零件、长径比很大的棒料的外圆或管件的内孔、高光洁度或高精度的各种复杂异型型面，甚至曲率半径3毫米外圆的表面也可用砂带磨床来进行加工。
由于要求不断地提高工件加工表面质量，用砂带对加工表面进行柔性打磨，以此来提高表面质量的需求量越来越大。传统用手工砂纸进行打磨，劳动强度较大，工作效率也很低，对工人的操作能力要求也较高；大型砂带磨床占用场地大，使用的可携带性、方便性、灵活性不足，一般是针对特定用途的装备，微型砂带工具磨弥补了大型砂带磨床的上述不足，在小微工件加工中能够降低工人的劳动强度，降低对工人操作的技术要求，而且还提高了工件加工表面的表面质量，提高了加工的工作效率。现有的砂带磨床依靠调节驱动轮和从动轮底座之间的距离来调节砂带的张紧程度，这种调节方式的缺点是在加工表面质量出现大的变化的情况下才能实施，不能在线完成；同时人为的调节作用，因人而异，不能保证砂带的张紧程度的调节前后一致性，从而导致调节前后被加工件加工质量的不一致性；同时，动力源电机的振幅变化时也会通过砂带对被加工表面的质量产生不利的影响。
随着模具工业规模的壮大，数控雕刻机市场的需求量越来越大，可用于穿戴的首饰、各种工艺品和各种标牌的模具雕刻制造，而且也可用于雕刻加工许多日常生活用品的制作模具，这促进了雕刻加工技术向数控化方向发展。近年来，随着计算机等相关技术的飞速发展与广泛的应用，工业产品的形态日益丰富，变化快速，对产品的制造设备有了新的要求和规划，促使以CAD/CAM/CNC技术为核心的数控雕刻技术成了雕刻加工发展的主流。
同时，在高校机械工程学科领域的学生，学习数控技术也成为大学的必修科目，可凭借逆向工程技术，获得立体的三维人物点云数据，将数据进行处理及编程加工，雕刻出自己的立体造型，不仅满足数控加工技术教学的需求，也让学生更深层次从建模，编程，加工等一系列流程体会数控加工技术。
1.1.2 现实意义
微型砂带磨的研制弥补了大型砂带磨床
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