【正文】 刻頭在直流電機(jī)的帶動下做高速旋轉(zhuǎn)，并在 Z 方向做上下運動。數(shù)控系統(tǒng)的伺服進(jìn)給系統(tǒng)與一般機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)有本質(zhì)上的區(qū)別，它能根據(jù)指令信號精確的控制執(zhí)行部件的運動速度和位置，以及幾個執(zhí)行部件按一定規(guī)律運動所合成的運動軌跡。 下面從雕刻機(jī)的功能角度，介紹一下各部分的結(jié)構(gòu)及設(shè)計 : 進(jìn)給系統(tǒng) 進(jìn)給系統(tǒng)由伺服驅(qū)動電路、伺服驅(qū)動裝置、機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)及執(zhí)行部件組成。橫梁承載機(jī)頭的重量，驅(qū)動機(jī)頭動，容易彎曲變形，在結(jié)構(gòu)仿真和運動仿真中是重要的分析對象 : 機(jī)頭部分 機(jī)頭部分由主軸組件， Z 方向的絲杠和導(dǎo)軌，以及支架組成。 工作臺部分 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 20xx 7 工作臺部分由工作臺， y 方向的絲杠和導(dǎo)軌，以及支架組成。 圖 圖 右手坐標(biāo)系統(tǒng) 三維雕刻機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu) 該三維雕刻機(jī)的機(jī)械幾何結(jié)構(gòu)，由以下幾部分組成 : 底座部分 作為整機(jī)的基礎(chǔ)，承擔(dān)整個機(jī)體的重量，要求穩(wěn)定堅固?；咀鴺?biāo)軸為 X 、 Y 、Z 直角坐標(biāo)，對相應(yīng)每一個旋轉(zhuǎn)運動符號為 A 、 B 、 C ，如圖 2. 3 所示。 經(jīng)以上比較，充分考慮到布局的基本要求、影響布局的基本因素及三坐標(biāo)數(shù)控雕刻機(jī)的設(shè)計參數(shù)，可采用布局 (2)的方案。在使用外伸支架支撐縱向長工件進(jìn)行批量加工時，支點高度相同，故支架支撐調(diào)整方便，但支架結(jié)構(gòu)較布局 (1)方案略顯復(fù)雜。由于工作臺移動，承載能力較布局 (1)方 案差。但雕刻頭運動精度較難保證且立柱移動較笨重。由于工作臺不動，承載能力好，適合加工較重的工件。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 20xx 6 布局 (1)方案中，工作臺固定，雕刻頭作橫向和上下移動，立柱作縱向移動。另外，還應(yīng)考慮雕刻機(jī)性能要求的影響，如振動、噪聲、熱變形、剛度和抗振性，操縱方便形的影響，模塊化設(shè)計法的影響等。 4）工件的尺寸重量和形狀的影響 。 2) 應(yīng)有利于提高加工精度 。在分配雕刻機(jī)運動時，一般應(yīng)注意以下幾點 : 1) 移動部件的重量應(yīng)盡量 輕。 雕刻機(jī)運動分配的影響 工件表面形成方法及運動相同，而雕刻機(jī)的運動分配不同，雕刻機(jī)的布局也會不同。由此可知，工件表面形成運動直接決定了雕刻機(jī)布局的形式，是影響雕刻機(jī)布局的決定性因素。 影響雕刻機(jī)布局的基本因素 在滿足總體布局的基本要求的基礎(chǔ)上，還應(yīng)當(dāng)考慮影響雕刻機(jī)布局的基本因素 : 表面形成運動的影響 不同形狀的加工表面往往采用不同的刀具來加工，從而表面形成運動的形式和數(shù)目就不同，并導(dǎo)致布局的差異。在經(jīng)濟(jì)、合理的條件下，盡量采用較短的傳動鏈，以簡化機(jī)構(gòu)，提高傳動精度和傳動效率 。 雕刻機(jī)總體布局的基本要求 雕刻機(jī)總體布局的基本要求有以下幾點 : 首先必須滿足如加工范圍、工作精度、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性等等各種要求 。 整體結(jié)構(gòu) 機(jī)械結(jié)構(gòu)作為雕刻機(jī)的硬件部分，對雕刻機(jī)的加工過程、刻字效果等有著重要的影響。鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 20xx 4 2. 雕刻機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu) 雕刻 機(jī)的工作原理 計算機(jī)數(shù)控雕刻機(jī)實際是一個三維數(shù)控系統(tǒng)，其工作原理如圖所示 圖 數(shù)控雕刻機(jī)工作原理 通用微型計算機(jī)內(nèi)安裝專用的設(shè)計排版軟件進(jìn)行圖形、文字的設(shè)計、排版， 自動生成加工路徑信息，通過 USB 接口或其他數(shù)據(jù)傳輸接口將刀具路徑數(shù)據(jù)傳輸給單片機(jī)，數(shù)控系統(tǒng)接收刀具路徑數(shù)據(jù)，完成顯示、和用戶交互等一系列功能后，用特定的算法將輸入的路徑信息轉(zhuǎn)化為數(shù)控信息，控制器把這些信息轉(zhuǎn)化為驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的信號 (脈沖串 )，控制雕刻機(jī) X， Y， Z 三軸的走刀。本設(shè)計的設(shè)計依據(jù)有一下幾方面： 1. 課題來源：工程實踐； 2. 產(chǎn)品名稱：微型雕刻機(jī)； 3. 批量：一臺； 4. 雕刻機(jī)的設(shè)計定位精度177。其主要內(nèi)容有： 1. 設(shè)計 微型雕刻機(jī)的總體方案。這類數(shù)控雕刻機(jī)機(jī)床本體設(shè)計剛高度好、精度高，采用伺服電機(jī)驅(qū)動，加工精度高，控制系統(tǒng)功能全、可靠性，但價格昂貴往往倍于國產(chǎn)產(chǎn)品，因此主要應(yīng)用于模具等高精度加工場合。我國的數(shù)控雕刻機(jī)起步經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，隨著數(shù)控技術(shù)的進(jìn)步，經(jīng)過十多年的發(fā)展，己形成了多個國品牌的雕刻機(jī)，如上海洛克公司生產(chǎn)的啄木鳥數(shù)控雕刻機(jī)、北京糟雕公司生產(chǎn)精雕數(shù)控雕刻機(jī)和南京科能公司生產(chǎn)的威克數(shù)控雕刻機(jī)等。因此，計算機(jī)數(shù)控雕刻機(jī)的應(yīng)用范圍還將不斷擴(kuò)大。 汽車工業(yè)、輪胎模具，車燈模具及裝飾品模具加工。 電火花加工機(jī)床電極雕刻加工。 印刷電路板 (PCB)新產(chǎn)品開發(fā)中的電路制作，鉆孔、銑槽等。 模具制作業(yè)，雕刻紐扣浮雕模、印刷燙金模，注塑模、沖壓模、鞋模等。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 20xx 3 數(shù)控雕刻機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 數(shù)控雕刻機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，舉例如下 : 廣告及禮品制作業(yè)，用于雕刻各類雙色板標(biāo)牌、有機(jī)玻璃、三維廣告牌、 雙色人物雕像、浮雕獎?wù)?、有機(jī)板浮雕、立體門頭字等。只需改變控制程序，數(shù)控雕刻機(jī)便可以雕刻浮雕、各種復(fù)雜的曲面，支持各種刀具，改善了雕刻表面質(zhì)量，提高了雕刻效率。數(shù)控雕刻過程是由計算機(jī)控制完成，可以達(dá)到很高的精度和表面質(zhì)量 :批量加工時，產(chǎn)品的一致性好，這對于小模具行業(yè)十分重要。具體的雕刻過程都是數(shù) 控雕刻機(jī)自動完成的。機(jī)電一體化是當(dāng)今世界機(jī)械工業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展的主要趨勢，也是我國機(jī)械工業(yè)發(fā)展的必由之路。近年來，世界上各發(fā)達(dá)國家競相發(fā)展機(jī)電一體化技術(shù)，以提高制造技術(shù)水平，實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)向柔性化、智能化發(fā)展。 機(jī)電一體化技術(shù)是 機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，它包括機(jī)械、電子、計算機(jī)和自動控制技術(shù)。三坐標(biāo)數(shù)控雕刻機(jī)可以控制三個坐標(biāo)軸聯(lián)動，完成浮雕等常規(guī)雕刻加工 。伺服驅(qū)動控制精度高，但價格較貴，主要用于模具加工等高精度雕刻機(jī)。 按照伺服驅(qū)動控制的類型不同，數(shù)控雕刻機(jī)又可以分 為步進(jìn)驅(qū)動雕刻機(jī)和伺服驅(qū)動雕刻機(jī)。但各類雕刻機(jī)都有一個共同的特點，也是數(shù)控雕刻機(jī)與普通數(shù)控機(jī)床的一個顯著區(qū)別，就是由于雕刻刀的特殊性，每次切削的有效成形面積小，所以零件雕刻的刀具運動軌跡很長，加工時間往往也較長。如模 具雕刻機(jī)的加工材料為金屬，所以對機(jī)床本體的剛性要求較高，而且其加工對象是模具，所以對加工系統(tǒng)的精度要求高 。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 20xx 2 對象和應(yīng)用領(lǐng)域的不同，數(shù)控雕刻機(jī)可分為模具雕刻機(jī)、木工雕刻機(jī)、廣告雕刻機(jī)、激光雕刻機(jī)等多種類型。同時，借助于專用的雕刻 CAD/CAM 軟件系統(tǒng)，加工控制程序的生成快捷、修改方便。與通用數(shù)控機(jī)床類似，數(shù)控雕刻機(jī)通過數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)程序代碼控制雕刻機(jī)動作，實現(xiàn)雕刻加工的自 動化。雕刻機(jī)完成了從 加工的變革，功能完善、性能穩(wěn)定、造型美觀和價格合理成為雕刻機(jī)研制的基本要求。 20 世紀(jì) 90 年代，隨著微電子技術(shù)的突飛猛進(jìn)，直接推動微型計算機(jī)的急劇發(fā)展。 1938 年世界第一臺手動雕刻機(jī)在法國“嘉寶”問世， 1950 年“嘉寶”生產(chǎn)出世界第一臺真正意義的電動、可縮放比例的手動雕刻 機(jī)。大到樓房建筑的裝飾，小到商店門前的招牌，乃至很多產(chǎn)品的標(biāo)識銘牌，可謂雕刻的使用范圍無處不在。 上世紀(jì) 90 年代至今，機(jī)械雕刻獲得了前所未有的發(fā)展。這里的刻字應(yīng)屬于雕刻的范疇。 關(guān)鍵字： 雕刻機(jī)，數(shù)控系統(tǒng)，機(jī)電一體化， X 軸，插補法 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 20xx 2 Miniature engraving machine overall and selection design of CNC system Abstract ： Along with the development of microelectronics technology and microputer technology， miniature engraving machine will be widely used. These technologies are widely used in Mechatronics, including mechanism, microelectronics，autocontrol, information, sensor and test,power and electron, interface, signal transform, software program. On the other hand, mechatronics maked these technologies integrated closely. It is the primary trend of the development of mechanical industrial technology and products in the world nowadays. The development of the CNC engraving machine and the meaning of the electric spindle to the NC machine was investigated about this thesis. The process of design for the X axle in Deskwork CNC engraving and milling machine was introduced, including the design project of the machine, the design of the mechanical structures of the feeding mechanism of X axis. In the section of the feeding machine of X axis , the assembly of the straight guideway and the bearing of the ball screw and so forth was presented . The calculation mainly includes two aspects: choosing and verifying the servomotor of X axis. At last,In addition, I also had the choice of numerical control system CNC system is an important ponent of machine tool automation,and the capacity directly affected the machining accuracy,efficiency and the benefit of the production principle and advantage/disadvantage of CNC system and driver unit were to select the highest price ratio and most appropriate CNC system and driver unit was also described. This topic is based on the existing engraving machine to design a CNC engraving machines with a simple size, which adapted to the relatively large carving handicraft processing. Keywords: Engraving plotter, numerical control system, mechatronics, X axis， and interpolation arithmetic. 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 20xx 3 目錄 1 引言 ..............................................................1 雕刻機(jī)概述 ......................................................1 1. 1. 1 雕刻機(jī)起源 ..................................................1 數(shù)控雕刻機(jī)及其發(fā)展現(xiàn)狀 ..........................................1 數(shù)控雕刻機(jī) ....................................................1 研制雕刻機(jī)的目的和意義 ........................................2 數(shù)控雕刻機(jī)的特點 ..............................................2 數(shù)控雕刻機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 ..........................................2 我國數(shù)控雕刻機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 ........