基于MACH3的五轴数控机床设计


0 引言

      国内加工企业在追求高精度、高效率时,大多采用的是进口的五轴数控机床,昂贵的价格限制了许多中小企业的发展,很多高校也无法装备足够的台套数来供学生进行学习,故提出一款经济型五轴数控机床方案来满足实际需要。进行了机床的机械结构设计和三维建模,阐述其控制系统原理和重要参数设置。该机床控制系统基于计算机操作系统平台,通过开放式CNC控制软件MACH3控制,具有成本低,占地小,精度中等,控制方便等优点。

      1机床的设计

      1.1机床的总体设计方案考虑到实际使用要求,机床采用开放式硬件结构,即机床整体机械结构和电路连接全部可见,外加可拆卸防尘罩,便于在培训等场合中直接观察控制系统对各轴的控制关系,分析电信号的输入输出等。各电机考虑性价比,选择步 进 电 机,控制系统采用开放式CNC控 制 软 件MACH3,在计算机操作平台上运行,通过电机驱动器将MACH3的控制信号发送给各电机。采 用MACH3软 件,最多可以控制6个轴,也可以控制四轴和三轴机床,在使用中可以调整设置。

      1.2机床的机械结构设计机床的5个轴包括3个直线运动轴和2个转动轴,全部由步进电机驱动。3个直线轴由步进电机输出轴与丝杆连接,丝杆通过与丝杆螺母配合,带动直线导轨做直线运动;2个旋转轴,通过步进电机与蜗轮蜗杆减速箱配合,以增大电机输出转矩,并带动工作台和主轴旋转。由于五轴联动数控机床需要精确的传动定位,为此取消了直线运动的齿轮传动减速箱,简化了传动结构,同时减轻了机械传动产生的振动噪声,提高了加工精度。2个旋转轴采用蜗轮蜗杆作为减速装置,由于蜗轮蜗杆带有自锁的功能,使得B轴带动主轴电机摆动时候,可以固定在所指定的角度进行铣削加工。其次,蜗轮蜗杆机构有较小的传动误差,可提高加工精度。

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结语

      五轴加工中心数控机床实物如图7所示,结构简单,方便易用,占地面积小,可以满足精度不需要太高的生产要求,可大大降低企业的加工成本,也适用于各高等院校、职业院校等数控课程的操作培训。

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