【正文】 3+DIR差動(dòng)DIR方向輸出正信號(hào)4DIR差動(dòng)DIR方向輸出負(fù)信號(hào)5GND數(shù)字信號(hào)地端6+24V+24V輸出，電流1A7SVON1NC準(zhǔn)備好常開(kāi)觸頭18SVON2NC準(zhǔn)備好常開(kāi)觸頭29ALM伺服報(bào)警輸入，低電平有效10PA+編碼器A+返饋輸入11PA編碼器A返饋輸入12PB+編碼器B+返饋輸入13PB編碼器B返饋輸入14PZ+編碼器Z+ 一轉(zhuǎn)信號(hào)輸入15PZ編碼器Z 一轉(zhuǎn)信號(hào)輸入C 內(nèi)部電路圖： 脈沖輸出 伺服使能與報(bào)警接口 編碼器反饋信號(hào)接口D手輪接口手輪編碼器接口連接電纜請(qǐng)使用屏蔽雙絞線，下表是接口信號(hào)說(shuō)明。腳號(hào)信號(hào)名稱注解1MPGA手輪編碼器的A相信號(hào)輸入2MPGB手輪編碼器的B相信號(hào)輸入3+5V+5V輸出，電流200MA4GND數(shù)字信號(hào)地端5+12V+12V輸出，電流200MA6GND數(shù)字信號(hào)地端7SEL_X手輪進(jìn)給選X軸，低電平有效8SEL_Y手輪進(jìn)給選Y軸，低電平有效9SEL_Z手輪進(jìn)給選Z軸，低電平有效10SEL_A手輪進(jìn)給選A軸，低電平有效11SEL_B手輪進(jìn)給選B軸，低電平有效12SEL_1手輪進(jìn)給增量X1，低電平有效13SEL_10手輪進(jìn)給增量X10，低電平有效14SEL_100手輪進(jìn)給增量X100，低電平有效15SEL_1000手輪進(jìn)給增量X1000，低電平有效E主軸接口接口連接電纜請(qǐng)使用屏蔽線，下表是接口信號(hào)說(shuō)明。腳號(hào)信號(hào)名稱注解1SPV1主軸1控制010V模擬量輸出。2AGND模擬信號(hào)地端3SPV2主軸2控制010V模擬量輸出。4AGND模擬信號(hào)地端5SALM1主軸1報(bào)警信號(hào)輸入，低電平有效6SALM2主軸2報(bào)警信號(hào)輸入，低電平有效7SPIN1主軸輔助信號(hào)1輸入，低電平有效8SPIN2主軸輔助信號(hào)2輸入，低電平有效9SPIN3主軸輔助信號(hào)3輸入，低電平有效主軸接口內(nèi)部電路圖： 主軸接口內(nèi)部電路圖 F I/O輸出接口繼電器輸出端子信號(hào)：輸出名稱輸出功能OUT1剎車控制OUT2報(bào)警燈OUT3主軸正轉(zhuǎn)（M3功能）OUT4主軸反轉(zhuǎn)（M4功能）OUT5冷卻氣（M7功能）OUT6冷卻液（M8功能）OUT7備用OUT8備用內(nèi)部信號(hào)：NC: 常閉觸頭， NO: 常開(kāi)觸頭， COM: 觸頭公共點(diǎn)。G I/O輸入接口輸入端子信號(hào)：輸入腳號(hào)輸入控制功能1X軸回原點(diǎn)信號(hào)/X軸硬件限位2Y軸回原點(diǎn)信號(hào)/Y軸+硬件限位3Z軸回原點(diǎn)信號(hào)/Z軸+硬件限位4X軸+硬件限位5Y軸硬件限位6Z軸硬件限位789緊急停止10單節(jié)執(zhí)行11循環(huán)加工12暫停加工13程序保護(hù)鎖14氣壓低報(bào)警15高溫報(bào)警16對(duì)刀器觸發(fā)信號(hào)17X軸+方向點(diǎn)動(dòng)18X軸方向點(diǎn)動(dòng)19Y軸+方向點(diǎn)動(dòng)20Y軸方向點(diǎn)動(dòng)21Z軸+方向點(diǎn)動(dòng)22Z軸方向點(diǎn)動(dòng)2324外部高電平輸入接線：外部低電平輸入接線：NPN型霍爾開(kāi)關(guān)輸入接線：PNP型霍爾開(kāi)關(guān)輸入接線：COM1是輸入18的公共點(diǎn)，COM2是輸入916的公共點(diǎn)，COM3是輸入1724的公共點(diǎn)，改變公共點(diǎn)的電位高低，即可匹配漏極與源極的輸入。H安裝尺寸圖I主控制器外型尺寸單位：毫米誤差：I/O繼電器板外型尺寸單位：毫米誤差：J與松下A4驅(qū)動(dòng)器連線 與松下A4驅(qū)動(dòng)器連線這里我選擇FANUC數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行控制的，F(xiàn)K50其中的插補(bǔ)有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、拋物線插補(bǔ)和螺旋線插補(bǔ)多種方式。直線插補(bǔ)算法簡(jiǎn)單，比較適合應(yīng)用于單片機(jī)系統(tǒng)。脈沖增量插補(bǔ)適用于以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為執(zhí)行元件的開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。傳統(tǒng)的脈沖增量插補(bǔ)是用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)的?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)功能一般用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，插補(bǔ)算法的效率和插補(bǔ)精度是一個(gè)十分重要的問(wèn)題。傳統(tǒng)的幾種直線脈沖增量插補(bǔ)算法每次定時(shí)中斷只對(duì)一個(gè)或最多兩個(gè)坐標(biāo)進(jìn)行插補(bǔ)。例如，當(dāng)X 、Y 、Z 三方向需同時(shí)走l個(gè)步進(jìn)，由A 點(diǎn)到D 點(diǎn)時(shí)，傳統(tǒng)走法是：一個(gè)坐標(biāo)插補(bǔ)時(shí)，（1)所示，可行的路徑是X 向先由A 走到B ，然后Y 向由B 走到C ，最后Z 向由C 走到D ；兩個(gè)坐標(biāo)插補(bǔ)時(shí)，可行的路徑是Z 向先由A 走到E ，然后XY 向由E 走到D 。這兩種算法的運(yùn)算的速度和實(shí)現(xiàn)的精度都較低，在三維雕刻機(jī)上運(yùn)用效果不十分理想。因此，要實(shí)現(xiàn)三坐標(biāo)控制三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，使之能夠兼顧雕刻的速度和精度，就需要一種新的插補(bǔ)算法。所示，X 、Y 、Z 三方向由A 點(diǎn)到D 點(diǎn)同時(shí)走1個(gè)步進(jìn)，即直接由A 點(diǎn)移動(dòng)到D 點(diǎn)。 本設(shè)計(jì)中，采用的是基于Bresenham算法的直線脈沖增量插補(bǔ)方法，在三維情況下生成空間直線。其基本原理如下：設(shè)直線的起點(diǎn)坐標(biāo)為,終點(diǎn)坐標(biāo)為, , , , ,并設(shè)。由于X方向坐標(biāo)增長(zhǎng)最快，我們把X軸作為基本軸，每次循環(huán)X方向都增長(zhǎng)一個(gè)步長(zhǎng)，而Y，Z的情況要通過(guò)計(jì)算來(lái)確定。，為直線上i個(gè)點(diǎn)，為直線上第i+1個(gè)點(diǎn)，其中：，, A: B: C: D: 設(shè)所對(duì)應(yīng)的空間網(wǎng)格點(diǎn)的坐標(biāo), ,是由,經(jīng)圓整理出來(lái)的.由Bresenham算法可知道,如果令=, =:=+1 0= 0 (41)=+1 0= 0 (42) 由表達(dá)式(2)(1)可知,B,C,D中的一個(gè)。有計(jì)算的公式可知:==+當(dāng) 0時(shí)，=+=1 當(dāng)0時(shí)，=+= (43)==+當(dāng)0 時(shí)，=+=1 當(dāng)0 時(shí)，=+= (44)這就是新型的插補(bǔ)方法，用該算法對(duì)空間由線的直線插補(bǔ)取得了良好的效果。無(wú)論是在插補(bǔ)速度上還是在插補(bǔ)精度上都具有明顯的優(yōu)勢(shì)。它在確保加工精度的前提下使用性，提高了運(yùn)算的效率和雕刻機(jī)雕刻的效率，從而大大地提升了雕刻機(jī)的性能。在插補(bǔ)運(yùn)算過(guò)程中，運(yùn)用給出的(41)， (42)， (43) ，(44)公式進(jìn)行計(jì)算。FK50雕刻機(jī)控制系統(tǒng)是基于FPGA技術(shù)實(shí)現(xiàn)的硬件插補(bǔ)器，具有快速，可靠，穩(wěn)定，精度高等性能。圖1 雕機(jī)初始化圖2 雕機(jī)回原圖3 雕機(jī)手動(dòng)圖4 雕機(jī)自動(dòng)5結(jié)論總結(jié)1．?dāng)?shù)控雕刻機(jī)技術(shù)廣泛應(yīng)用于模具模型、工藝品、印刷電路板的制作和廣告。本文介紹了研究了數(shù)控雕刻機(jī)的功能、結(jié)構(gòu)和組成。在深入分析目前國(guó)內(nèi)外數(shù)控雕刻機(jī)的現(xiàn)狀，數(shù)控雕刻機(jī)的控制結(jié)構(gòu)與原理的基礎(chǔ)上提出了本數(shù)控雕刻機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行了主傳動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)算。2．三維機(jī)械雕刻機(jī)總體上滿足設(shè)計(jì)的要求，在機(jī)械本體部分結(jié)構(gòu)緊湊、安全方便，各部分的零件通用性較好，易于保養(yǎng)或維修。切易于操作，具有很大的可行性。3．本文對(duì)三維雕刻機(jī)的插補(bǔ)算法進(jìn)行了選擇，屏除了過(guò)去傳統(tǒng)的插補(bǔ)算法，采用了一種新型的插補(bǔ)算法，保證插補(bǔ)速度和插補(bǔ)精度，提高了雕刻機(jī)的效率和性能。數(shù)控雕刻機(jī)的發(fā)展展望數(shù)控雕刻機(jī)作為制造業(yè)一個(gè)有力工具，有著非常廣闊的發(fā)展前景，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電機(jī)技術(shù)、機(jī)械技術(shù)等各個(gè)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控雕刻機(jī)的功能將日益強(qiáng)大，性能將更趨穩(wěn)定。雕刻機(jī)發(fā)展趨勢(shì)總結(jié)如下:更加精密 控制部分和機(jī)械部分精度的提高將極大地提高雕刻系統(tǒng)的精度，控制部分將向閉環(huán)伺服方向發(fā)展，通過(guò)反饋調(diào)整做到誤差補(bǔ)償，從而可以大幅度提高精度，機(jī)械部分將采用更高精度的滾珠絲杠和驅(qū)動(dòng)電機(jī)，同時(shí)裝配工藝的提高也將進(jìn)一步提高系統(tǒng)的精度。更加高效 高性能運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)如DSP技術(shù)、32位單片機(jī)等的發(fā)展，驅(qū)動(dòng)電機(jī)性能的提高，刀具性能的提高，采用規(guī)范的軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)等等，都將會(huì)推動(dòng)數(shù)控雕刻系統(tǒng)向著高速、高效、高可靠性的方向發(fā)展。利用移動(dòng)通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速的發(fā)展，數(shù)控雕刻機(jī)將朝著數(shù)字化，網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2011參考文獻(xiàn)［1 ］王先逵．機(jī)械加工工藝手冊(cè) 第一冊(cè)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社．2006［2 ］王先逵．機(jī)械加工工藝手冊(cè) 第二冊(cè)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社．2006［3 ］王先逵．機(jī)械加工工藝手冊(cè) 第三冊(cè)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社．2006［4 ］成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 第（三、四、五）冊(cè)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社．2007［5 ］羅學(xué)科. 數(shù)控編程手冊(cè)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社. 2005［6 ］王愛(ài)玲．現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)．兵器工業(yè)出版社．1999［7 ］. 北京理工大學(xué)出版社. 2007［8 ］文懷興．?dāng)?shù)控銑床設(shè)計(jì)．化學(xué)工業(yè)出版社．2001［9 ］李慶余等．機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)．機(jī)械工業(yè)出版社2008［10］曹甜東．?dāng)?shù)控技術(shù)．華中科技大學(xué)出版社．2001［11］劉瑛，[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.［12］劉仁家等．機(jī)設(shè)計(jì)常用元器件手冊(cè)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社．1994［13］ 機(jī)械工業(yè)出版社 2000［14］王蘭美. 畫法幾何及工程制圖 機(jī)械工業(yè)出版社2002［15］姜培剛等. 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)［16］韓進(jìn)宏. 互換性與技術(shù)測(cè)量 機(jī)械工業(yè)出版社 2007［17］陳日耀. 金屬切削原理 機(jī)械工業(yè)出版社 2002［18］樂(lè)兌謙. 金屬切削刀具 機(jī)械工業(yè)出版社 2001［19］齊占慶等. 電氣控制技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社 2002［20］[J].北京理工大學(xué)出版社，2009，（1）：7981.［21］[M].北京：科學(xué)出版社，2006.［22］[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.［23］趙玉剛等. 數(shù)控技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社 2008［24］薄立浪. 基于802D的數(shù)控銑床改造 機(jī)械工業(yè)出版社 2008，24［25］成大先，[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.致 謝首先，對(duì)指導(dǎo)教師宦海祥老師這么長(zhǎng)時(shí)間的耐心的指導(dǎo)和孜孜不倦的教誨表示衷心的感謝！正是在宦老師的精心指導(dǎo)下，我才能順利地完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。從設(shè)計(jì)一開(kāi)始，他就告訴我們，每一個(gè)學(xué)生都應(yīng)該通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)盡可能多的知識(shí)，而不是為了走走過(guò)程，而是使以前學(xué)過(guò)的知識(shí)得以運(yùn)用。以前沒(méi)有充分掌握的知識(shí)，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，應(yīng)該變成自己的東西，把一個(gè)人的潛力發(fā)揮到最高水平。學(xué)生在完成本論文的過(guò)程中，始終得到導(dǎo)師無(wú)微不至的指導(dǎo)、關(guān)心、幫助、鞭策與激勵(lì)。導(dǎo)師淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、高度的責(zé)任心、創(chuàng)新進(jìn)取的精神以及嚴(yán)于律己、虛懷若谷、誠(chéng)懇待人的高尚品德時(shí)刻教育著我，這些將是我最寶貴的精神財(cái)富，讓我終生受益。在宦老師的幫助下，我們學(xué)到的不僅僅是書本上的和實(shí)踐的知識(shí)，更重要的是從中學(xué)到了做人的原則和做事的方法，讓我們更深地了解了“集體”這一個(gè)詞的含義。同時(shí)，我也要感謝我的同組同學(xué)，他們?yōu)槲彝瓿僧厴I(yè)設(shè)計(jì)提供了巨大的幫助，在此一并致以誠(chéng)摯的謝意。衷心感謝父母和所有親人多年來(lái)給予我的無(wú)私關(guān)懷、支持和鼓勵(lì)。最后，向在百忙中抽出時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行評(píng)審并提出寶貴意見(jiàn)的各位老師表示衷心地感謝！附 錄圖名圖號(hào)圖幅張數(shù)1雕刻機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖DKJ0000A012 Z軸整體部裝圖DKJ 0102A113T型臺(tái)零件圖DKJ 0203A314龍門支架零件圖DKJ 0303A315電主軸夾具零件圖DKJ 0404A416 X軸滾珠絲杠零件圖DKJ 0503A317 Y軸滑塊零件圖DKJ 0604A418雕刻機(jī)的控制系統(tǒng)接線圖DKJ 0701A119控制程序1