五轴雕刻机的设计开题报告

1. 研究目的与意义

雕刻机从最初的刻字机、刻章机到三轴雕刻机、四轴雕刻机，制作工艺日趋成熟，应用范围也日渐广泛，大到楼房建筑的装饰，小到产品的标识铭牌，无处不在。市面上出现的雕刻机产品，虽然性能较好，但价格非常昂贵，普通的雕机都是万元以上。美国“雕霸”、法国“嘉宝”和日本“御牧”是此行业的佼佼者，但价格更是昂贵，令一些小单位及个人用户望而却步。

普通的雕刻机工作原理是通过 XYZ 轴的移动，结合刀具的切削运动加工工件，只具有 3 个方向自由度。 但在雕刻复杂曲面时，3 个自由度往往不能满足加工要求，或难以达到加工要求。本次设计的目标是五轴雕刻机，主轴头通过电机控制可沿着横梁上的导轨进行 X 方向的运动，工作台通过电机控制可沿着机架上的导轨进行 Y 方向的运动，主轴头通过电机控制可沿着进行 Z 方向的运动，工作台可实现绕着 C 轴的 360°旋转及绕着 A 轴进行 -90°～90°的摆动。 因此雕刻机可实现 X 轴、Y 轴、Z 轴、A 轴、C 轴共五个自由度方向的联动。

2. 研究内容和预期目标

1）主要研究内容

本课题所研制设备的核心内容是对工作台部分、横梁部分、主轴头部分等重要机构进行设计。根据主要部件的设计思路以及理论计算得出的结构参数，采用nx软件设计相应的零件并装配出设备模型，完成总体结构的设计。根据实际工况以及设备的要求计算得出结构参数，选择合适的步进电机以及相配的步进驱动器，完成进给运动方案设计。基于装配好的设备模型进行各轴运动仿真，直观的展示每个部件的运动情况并验证各机构间干涉情况，观察整套设备部件间的协调性。

2）预期目标

3. 研究的方法与步骤

1）文献综述

通过查询文献资料，了解国内外雕刻机生产的现状、种类、存在问题的基础上，总结适合本课题的研究方向。

2）总体结构的设计

4. 参考文献

1. 陈海振.陆秀涛.现代机械优化设计方法.上海：科学技术出版社，2005.5

2. 费迪南德.比尔.材料力学.翻译版原书.第六版.机械工业出版社,2013.11

3. 朱张校姚可夫.工程材料.第5 版.北京:清华大学出版社,2011.2

5. 计划与进度安排

1、2022-3-01 ～2022-3-20 查阅资料，翻译外文资料和撰写开题报告；

2、2022-3-21 ～2022-4-10 根据已知的参数要求计算相关技术指标；

3、2022-4-11 ～2022-5-05 查阅相关资料，理解装置的工作原理，设计结构；