【正文】 （1）確定絲杠的當量載荷當?shù)窨虣C空載時，X軸絲杠所受到的軸向載荷來自于導軌的摩擦力。表33 步進電機參數(shù)規(guī)格型號相數(shù)步距角(。根據(jù)步距角及保持轉(zhuǎn)矩的值可以初步確定步進電機的型號為90BYG550C—0301。m，因此這里要選用的步進電機的保持轉(zhuǎn)矩應(yīng)該大于5 N查閱相關(guān)資料初選主軸電機的型號為SDK6260Z/，參數(shù)如表32所示，外形如圖31所示：表32 電主軸的參數(shù) 主軸電機型號 轉(zhuǎn)速（r/min）電機外型尺寸重量Kg 額定功率 KW電壓V電流A頻率HzDD1軸端連接LL1L2SDK6260Z/60000220100062481441112 圖31 電主軸 步進電機的選擇步進電機滿足以下公式： (31)由任務(wù)書上的設(shè)計參數(shù)可知，脈沖當量=，步進電機與絲杠通過聯(lián)軸器直接相連，則有傳動比i=1，查閱雕刻機的相關(guān)資料可知：一般雕刻機的導程可以選擇為Ph=5mm，把已知相關(guān)數(shù)據(jù)代入式31中可得步進電機的步距角α=176。主傳動系統(tǒng)的傳動過程是：電主軸直接通過聯(lián)接裝置與刀具相連，從而傳遞轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)刀具的回轉(zhuǎn)。（3）反應(yīng)速度比較快：轉(zhuǎn)子一接收到控制信號就能立即反應(yīng)。如果采用第二種方法，那就需要選擇直流電機來帶動主軸，直流電機具有以下特點：（1）速度可調(diào)節(jié)的范圍比較大：直流電機的轉(zhuǎn)子可以在一個較大的范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動，比較容易調(diào)節(jié)、選擇合適的轉(zhuǎn)速。 主傳動系統(tǒng)主傳動系統(tǒng)由主軸電機、主軸組件和刀具給成，數(shù)控雕刻機常采用的主傳動的方式有兩種，第一種是利用專用雕刻頭來直接進行雕刻加工，第二種是采用直流電機把轉(zhuǎn)矩傳遞給主軸及其連接的刀具進行加工。此時傳動比為1，誤差最小。選擇滾珠絲螺母副作為各軸進給系統(tǒng)的傳動機構(gòu)，它較齒輪傳動具有更好的傳動平穩(wěn)性，而且結(jié)構(gòu)上也較為緊湊，能夠確保加工時的精度。（2）不會長期累加之前的誤差，其運轉(zhuǎn)一圈不會有誤差留下。其各向的傳動過程為：驅(qū)動電路控制驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)，電機帶動傳動機構(gòu)傳遞動力，最終把動力傳遞給執(zhí)行部件，從而實現(xiàn)各個方向的進給。（4）機頭部分 這部分結(jié)構(gòu)由主軸組件、絲杠、支架、導軌組成，該機構(gòu)的作用是實現(xiàn)雕刻機Z向的雕刻。（3）橫梁部分這部分結(jié)構(gòu)由X軸絲杠與其兩側(cè)的導軌，以及支撐橫梁的支架組成。（2）工作臺部分工作臺部分包括導軌、Y軸方向的絲杠以及上面的工作臺這幾部分。右手坐標系統(tǒng)如圖22。綜合考慮選擇龍門固定式布局，工作臺完成一個方向的運動，雕刻頭完成其它兩個方向的運動。對比兩種布局，龍門移動式布局可以承受較大載荷，一般用于加工較重的工件，但加工精度比較低。（2）確保雕刻機各部分協(xié)調(diào)工作，不會相互干擾（3）確保能夠完成預定的進給長度（4）確保能夠完成各種相關(guān)工藝。這些年來，我國的數(shù)控雕刻技術(shù)取得了一定的進步，生產(chǎn)出了一系列的自主研發(fā)的數(shù)控雕刻機，這些數(shù)控雕刻機也被廣泛應(yīng)用各個行業(yè)和領(lǐng)域，但是總體來說我國的數(shù)控雕刻機的制造水平還不夠強，許多數(shù)控雕刻機的加工精度還達不到標準，因此我國需要大力提高數(shù)控雕刻機的制造水平，同時我們還應(yīng)該投入更多的資金用于數(shù)控雕刻機的設(shè)計研發(fā)，把更多的精神用到數(shù)控雕刻機的機械結(jié)構(gòu)的自主創(chuàng)新和數(shù)控系統(tǒng)的自主研發(fā)中去，努力提高我們自己生產(chǎn)的雕刻機的質(zhì)量。 浮雕 裝飾品 建筑模型 印章 工藝品 模具圖12 幾種雕刻機加工的產(chǎn)品33 我國數(shù)控雕刻機的發(fā)展現(xiàn)狀建國以來，我國一直努力發(fā)展制造業(yè)，也取得了一些進步，但是仍存在一些制造工藝還達不到相應(yīng)的標準的問題，所以許多設(shè)備或核心部件常常需要進口，另外我國的技術(shù)創(chuàng)新能力還不夠強，常常是仿造多過創(chuàng)造。另外在許多行業(yè)也常用數(shù)控雕刻機來加工他們的產(chǎn)品，像建筑行業(yè)用的建筑模型，模具制造行業(yè)生產(chǎn)的各式各樣的模具，廣告行業(yè)制作的三維廣告牌都會用到數(shù)控雕刻機來加工。其價格比其它機床要便宜很多。（5）操作簡便，略微懂一點電腦的人就能熟練使用。（3）結(jié)構(gòu)緊湊，拆裝方便。 數(shù)控雕刻機的特點（1）加工精準，雕刻機雕刻過程是由控制系統(tǒng)控制完成的，在控制系統(tǒng)的控制作用下，雕刻機的雕刻加工變得更加精細和準確。我國的雕刻技術(shù)的發(fā)展時間比較短，產(chǎn)品開發(fā)能力和生產(chǎn)技術(shù)水平還比較低，因此我們國家還需要花更多的時間進行雕刻技術(shù)的學習。圖11 木工雕刻機的刀具 研制雕刻機的目的和意義機電一體化技術(shù)讓制造加工變得越來越方便，越來越快速準確，也越來越智能。數(shù)控雕刻機可以看作是一臺數(shù)控鉆銑床，它能夠完成鉆、銑等工藝，它的刀具包括各種鉆頭及銑刀等，根據(jù)其加工材料的不同，其所用刀具也有一定的差異。另外不同的雕刻機其采用的原理可能也不一樣，有的是利用激光技術(shù)，有的是利用等離子技術(shù)，還有的是利用刀具的切削加工技術(shù)。它較傳統(tǒng)的手動雕刻加工具有高效率、高精準性、高成品率等優(yōu)點，因此受到許多企業(yè)的歡迎并最終成為雕刻機發(fā)展的主流。 CNC machine tools。本設(shè)計的預期目的是通過設(shè)計來實現(xiàn)對基于單片機控制的數(shù)控雕刻機進行三軸聯(lián)動控制，通過對數(shù)控雕刻機的機械系統(tǒng)的總體設(shè)計、機械系統(tǒng)主要零部件的設(shè)計以及控制系統(tǒng)的設(shè)計，最終使所設(shè)計的數(shù)控雕刻機能夠完成在X、Y、Z三個方向上的雕刻加工，達到了預期目的。采用滾珠絲杠螺母副和彈性聯(lián)軸器作為主要傳動部件，較齒輪傳動其平穩(wěn)性更好、結(jié)構(gòu)更緊湊，加工精度更容易保證。數(shù)控雕刻機通過其控制系統(tǒng)來控制步進電機和電主軸運轉(zhuǎn)，步進電機再通過聯(lián)軸器帶動絲杠轉(zhuǎn)動，絲杠再帶動絲杠螺母及與其固定的各部件做直線進給運動，同時電主軸再帶動刀具回轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)雕刻機在X、Y、Z三個方向上的雕刻加工。 摘要小型簡易雕刻機設(shè)計摘 要數(shù)控雕刻機是一種用于雕刻加工的機電一體化機床，它能加工的材料的范圍非常廣，既可以加工銅、鋁等金屬材料，又可以加工塑料、陶瓷、石材等非金屬材料，因此被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，具有非常廣闊的市場前景。數(shù)控雕刻機的使用大大提高了雕刻加工的效率，給制造業(yè)的發(fā)展提供了動力。本設(shè)計采用步進電機作為各向進給運動的驅(qū)動電機，較伺服電機其控制更簡單，成本更低。采用直線滾動導軌作為導向部件，較真線滑動導軌其摩擦系數(shù)更小、定位精度更高、壽命更長且不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。關(guān)鍵詞：雕刻機；數(shù)控機床 ；設(shè)計 I目錄The Design Of Small Simple Engraving MachineAbstractCNC engraving machine is a mechatronics machine tool used for carving processing, it can be processed materials range is very wide, can be processing copper, aluminum and other metal materials, and processing nonmetallic materials such as plastic, ceramic, stone, therefore they are widely used in all walks of life, has very broad market prospects. The use of CNC engraving machine greatly improve the efficiency of the carving process, provided the impetus to the development of manufacturing industry. CNC engraving machine, through its control system to control the step motor and electric spindle, stepper motor through coupling drive screw rotation, again lead screw drive screw nut and its fixed parts do linear feed movement, motorized spindle drive tool rotary again at the same time, so as to realize engraving machine in X, Y, Z three directions of carving processing. This design adopts stepper motor to feed movement as the drive motor, servo motor control is more simple, the cost is lower. The ball screw nut pair and elastic coupling as the main transmission parts, gear drive its better stability, structure is more pact, more easy to guarantee machining accuracy. With linear rolling guide as guide parts, truer line slide guide its smaller friction coefficient, positioning accuracy is higher, longer life and not easy to appear the crawling phenomenon. The expected purpose of this design is implemented through the design of CNC engraving machine based on single chip microputer control the three axes linkage control, based on the general design of the CNC engraving machine mechanical system, the design of the main ponents of mechanical system and the design of the control system, finally make the design of the CNC engraving machine can plete in X, Y, Z three directions of carving processing, to achieve the intended purpose. Key words: engraving machine。 desigIII目錄目錄摘要 ⅠAbstract Ⅱ第1章 緒論 11. 1 數(shù)控雕刻機綜述 1 研制雕刻機的目的和意義 1 數(shù)控雕刻機的特點 2 數(shù)控雕刻機的應(yīng)用 2 我國數(shù)控雕刻機的發(fā)展現(xiàn)狀 3第2章 機械系統(tǒng)總體設(shè)計 4 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 4 總體布局的基本要求 4 雕刻機總體布局的設(shè)計 4 雕刻機的坐標系統(tǒng)選擇 5 雕刻機的機械結(jié)構(gòu) 5 進給系統(tǒng) 6 主傳動系統(tǒng) 6第3章 機械系統(tǒng)主要零部件設(shè)計 7 主要技術(shù)參數(shù) 7 主要零件的設(shè)計 7 主軸電機的選擇 7 步進電機的選擇 8 X軸滾珠絲杠螺母副及其支承軸承的選擇 9 Y軸滾珠絲杠螺母副及其支承軸承的選擇 14 Z軸滾珠絲杠螺母副及其支承軸承的選擇 17 導軌副——直線滾動導軌的設(shè)計與選擇 20 聯(lián)軸器的選擇 22 滾珠絲杠的校核 23 步進電機的校核 26第4章 數(shù)控系統(tǒng)主要零部件設(shè)計 29 確定機床控制系統(tǒng)方案 29 主要芯片配置 30 單片機芯片選擇 30 8031單片機的主要特性及引腳 30 RAM的選用 31