自制低成本雕刻机

自制低成本雕刻机

一提到数控机床大家就会联想到它那高昂的造价,复杂的编程操作,使我们对它产生高深莫测的感觉。其实我们通过自己制作一些简单，低成本的数控小装置,如数控雕刻机来认识和学习这门技术知识,使我们从单一的电子爱好者提升到机电一体化的新领域,了解如今的数控技术。制作数控装置的难点在于装置的成本高昂，和机加工的困难，软件的简单设置和使用并不太难。高成本使以往自制的雕刻机不能被大多数爱好者所接受,我自己也是受这些因素的影响而对以往的雕刻机结构中的光杠及丝杆做了很大的简化,大幅度的降低了制作成本,下面介绍这台低成本的数控雕刻机。

这款微型数控雕刻机具有以下特点

1:龙门式结构稳定性好，加工幅面大，小巧轻便的台式设计重量轻可置于书包内携带。

2:它可以用来加工PCB版、PVC、压克力、密度板、木材等非金属材质的平面雕刻、刻章、3D浮雕等。可以用双色板来加工仪器仪表的面盘，使其制作的机壳接近产品。

3:它的加工精度可达0.1毫米能满足绝大多数的PCB版，图章，标牌的加工要求。

4:它的成本很低材料费大约（100-150元人民币）加工制作方便容易。

5：所用的材料都是日常能找到或买到的，减少了后部之忧。

6：制作过程不需要太复杂的工具，多数会用到台虎钳，电钻，手锯，样冲，丝锥，铰刀，卡尺，不同直径的钻头，螺丝等。

7：为了降低成本自制的接口驱动板采用洞洞板结构，比较容易也使成本最低。

8：为了降低成本主轴电机直接采用3.17mm的电磨,精度可以。

一: 机械结构

这台雕刻机采用了固定龙门结构如图1所示，整机分为底台、龙门架、X轴拖板、Y 轴工作台、及Z轴拖板,在底板1上固定着Y轴工作台的驱动步进电机、丝杠、及作为Y轴工作台滑动导轨的两根光杠及龙门架。在龙门架上固定着x轴拖板的驱动步进电机、丝杠及作为X轴拖板滑动导轨的两根光杠。在X轴拖板上固定着Z轴拖板的驱动步进电机、丝杠及作为Z轴拖板滑动导轨的两根光杠。在Z轴拖板上有固定电主轴的L型固定架及U型卡环。在X、Y、Z 三轴的拖板上焊接着与丝杠配合的螺母如图二所示。为了降低制作难度及成本丝杠没有消回差装置，主轴电机直接采用卡口为3.17mm的电磨，功率及转速能满足要求。雕刻机的精度也在可以忍受的范围内。图3是这台雕刻机雕出的样品。

二: 接口驱动电路图

电路如图4所示电路由X轴Y轴Z轴三个完全相同的步进电机驱动部分组成。现在以X 轴为列来说明其工作原理，电路主要由两块步进电机专用驱动集成电路L297 L298 组成。L297的主要功能是脉冲分配，在其输出端A、B、C、D产生输出逻辑脉冲推动L298，L297还设有两个PWM斩波器来控制相绕组电流，实现恒流斩波控制以获得良好的转矩频率特性。从HDR1（2脚)来的X轴脉冲进入U1(L297)的CLOCK(18脚）经过U1的处理在其输出端A、B、C、D、C（4、6、7、9脚）产生输出逻辑脉冲进入U2(L298)驱动双H桥在其输出端（2 、3、13 、14脚)输出步进脉冲带动步进电机旋转。L298是双H桥高电压大电流功率集成电路驱动器。利用L297与L298组成一个完整的驱动系统，可驱动两相步进电机，最高电压为46V，每相电流达2A。U1的SYNC(1脚）是同步脚连接U3、U5的1脚实现多片L297的同步，U1的ENABLE（10脚）使能控制脚，控制输出逻辑，它为低电平时,INH1、INH2、A、B、C、D均被强制为低电平使L298驱动器不工作。CONTROL （11脚)用来选择斩波信号的控制当它是低电平时斩波信号作用于INH1、INH2上，而它是高电平时，斩波信号作用于A、B、C、D信号。前者适用于单级性工作方式而对于双极性工作方式的步进电机这两种方式都可以采用。S1U1的VREF(15脚)为基准电压调整脚，调

整此脚电压来整定步进电机相绕组峰值电流。U1的cw/ccw（17脚）是X轴步进电机旋转方向指定脚，由HDR1（6脚)来的X轴方向指定信号连接于此脚。HALF/FULL（19脚）激励方式控制脚，高电平时为半步驱动方式，低电平时是整步驱动方式。RESET（20脚）是异步复位信号，其作用是将脉冲分配器复位。D3-D26是L298驱动器H桥的续流2极管。三: 雕刻软件

机器使用雕刻软件分为两个部分：CAD/CAM设计绘图生成刀路，KCAM4控制雕刻机加工。CAD/CAM软件则相当多这里选用的是国产的“文泰”它安装使用方便，可以实现平面、3D 立体雕刻如刻章、仪器仪表的面板、PCB线路板、浮雕等的设计绘图生成加工刀路都能完成。，图5是文泰的界面。常用控制雕刻机加工的软件是MACH3、KCAM4等。这里选用KCAM4是因为它的设置容易，界面简单能对原图进行缩放等。现在以有汉化版的KCAM4。图6是KCAM4的工作界面。

四：加工制作

底台、X轴拖板、Y轴工作台、及Z轴拖板的加工采用1.5-2mm的冷轧钢板在弯板机上加工，在弯板机上加工能保证加工精度最理想。如果没有加工条件也可以手工在大台钳上用手锤弯制，手锤加工时要在被加工的工件上加垫铁以免工件上留下锤击印痕，弯制好以后要进一步整形，每个平面都不要翘曲并且互成90度角。为了保证打孔位置的正确保证平行垂直第一划线的划针针尖要细，划线要准确，样冲定位窝要细心准确。第二打孔分两次打比方打直径6毫米的孔，先用4毫米直径钻头打孔，根据十字定位划线来确定打好的4毫米直径孔位是否准确，如不准确要用园什锦锉修正，最后用6毫米钻头扩孔，这样孔位误差比较小。龙门架可以采用1.2mm壁厚的防静电地板的铁龙骨用手锯按图加工锯开，在台钳上弯制加工整形完成。作为X、Y、Z三轴导轨的光杠要求平直表面光滑直径在8-10mm为宜。可以拆解废旧针式打印机字车滑轨，及旧的激光打印机墨盒里的上墨胶辊轴来解决。每个方向的两个光杠要等长端面要平整，在其端面中心钻孔攻M5的丝，用5mm螺栓固定，做工一定要横平竖直.尤其是每个方向的两根光扛要绝对的平行，这一点非常重要，它决定了制作的成败。三个轴的丝杠选用直径6mm，螺距为1mm的丝杆，这种丝杆可以利用五金店里出售的装修吊顶用的长丝杆截取需要的长度，螺帽与丝杠要配合好转动时阻力与间隙要小，螺帽焊接在拖板对应的孔中，使回差最小提高雕刻机的精度如图二。滑套是在五金店购买的黄铜软管连接件图7，要选内经略小于滑杠直径的，再用手工铰刀将内经绞剐到与滑杠精确的配合，不要有逛量，滑动时阻力要很小，必要时用金相砂纸抛光光轴，把滑套切成6毫米长的段，共12段再将它用大功率烙铁焊于拖板对应的孔中，焊接时不要将滑套内侵入焊锡如图2，要用氯化锌（俗称“坏水”）做助焊剂保证焊接质量。装配时要细心滑台滑动时阻力小且一致，如果阻力大可用烙铁对滑套重新加热已达到要求。步进电机是在卖二手电脑的地方买旧的160K针式打字机拆下的EM-44型，及相似的老式软盘驱动器里面的两相步进电机。步进电机的轴和丝杆是通过一小段6毫米直径的拉杆天线的铜管连上的，丝杆与铜管焊牢并保证同心，铜管另一端套入步进电机轴，再横向钻一小孔插入销钉固定，丝杆另一端是螺母焊接于拖板上。这个雕刻机根据自己的材料大小尺寸灵活掌握大点小点都可以，但整机不要太大以免钢性差。图11、12是金属零件图。图13是制作完成整机。接口驱动电路板，为了试验方便和降低成本自制的接口驱动板没有采用PCB板而采用了洞洞板结构，比较容易调试也使成本最低，电路如图4原件排列如图8。图中集成电路L297,L298 在网上邮购二手拆机件，其余元件本地都能购得到，D3-D26要用2安50伏的高速2极管。驱动板的工作电压为12伏采用12伏2.5安培直流稳压电源供电，图中5伏电压通过7805在12伏中取得，采用洞洞板飞线焊接体积很小巧，因为步进电机的力矩不是很大，不至于损坏所以去掉保护行程开关电路简化了电路，只要元件良好连线无误就可正常工作，接口驱动板总体造价大约在25元。安装时首先将原件按图8插入洞洞板对应的孔中，用25瓦电烙铁将管脚

焊好，在反面用0.13mm的助焊漆包线按原理图焊接好,L298 H桥的大电流输出端，电源供电端应该用0.5mm漆包线焊接。安装好KCAM4软件就要进行KCAM4的设置，软件的界面如图6首先进行端口设置按照原理图中HDR1接口的功能排列进行设置。打开kcam4/设置/端口设置/LPT设置/引脚设置，如图9、工作台设置：打开kcam4/设置/工作台设置/坐标轴设置,如图10。

雕刻机的使用

雕刻机的使用主要还是软件的使用例如首先用文泰设计出雕刻图案字体延后进行2D或3D 转换，最后生成刀路图保存。将保存的刀路图录入KCAM4,设置好原点及参数就可进行雕刻作业。软件带有详细的帮助说明。大家可以到雕刻网站上探讨学习雕刻机软件的使用。

雕刻机总体及电气控制部分设计

1?引言 1.1雕刻机概述 1. 1. 1雕刻机起源 雕刻可以追溯到远古时期，母系氏族时期的半坡氏族的“人面网纹盆”便是雕刻的雏形。在我国北宋时期便发明了活字印刷，《梦溪笔谈》有记：“其法用胶泥刻字，薄为钱唇，每字为一印，火烧令坚??一”。这里的刻字应属于雕刻的范畴。随着时代的发展，我国的雕刻艺术日益精深，玉雕、象牙雕、红木雕、篆刻泥人雕等手工雕刻技术都可堪称一绝。 上世纪90年代至今，机械雕刻获得了前所未有的发展。从最初的刻字机，刻章机再到三维雕刻机，制作工艺也日渐成熟，应用范围也日渐广泛。大到楼房建筑的装饰，小到商店门前的招牌，乃至很多产品的标识铭牌，可谓雕刻的使用范围无处不在。 雕刻机(Engraving Plotter)，顾名思义就是用机器代替人工进行雕刻的设备。 1938年世界第一台手动雕刻机在法国“嘉宝”问世，1950年“嘉宝”生产出世界第一台真正意义的电动、可缩放比例的手动雕刻机。随后美国、日本和法国等国也开始研制。20世纪90年代，随着微电子技术的突飞猛进，直接推动微型计算机的急剧发展。微电子技术和微型计算机技术带动整个高技术群体飞速发展，从而使雕刻机产生了质的飞跃。雕刻机完成了从2D-2.5D-3D加工的变革，功能完善、性能稳定、造型美观和价格合理成为雕刻机研制的基本要求。 1.2数控雕刻机及其发展现状 1.2.1数控雕刻机 传统雕刻加工业是一门技术性要求很高的手工技艺，雕刻品的质量完全取于雕刻师 的技艺水平，所以生产的效率低、成本高，制品的随意性强、一致性差，严重制约 了雕刻行业的发展。这使得雕刻机的产生成为必然。雕刻机的功能决定了其使用范

围。从工艺上，雕刻可分为全自由度空间雕刻、三维立体雕刻和二维平面雕刻。其 中，全自由度空间雕刻主要用于一些形状复杂的工艺品或大型艺术作品的雕刻工 作，如玉雕、木雕工艺品以及冰雕与沙雕等作品。 此类制品往往注重艺术创作性，制品的构成形状复杂、随意性强、工艺性差。因此这类工艺迄今为止雕刻机尚无能为力，只能采用手工雕刻，制品的质量和艺术性完全依赖于雕刻师的技艺水平。相比之下，在三维立体雕刻和二维平面雕刻机则大有可为。三维立体雕刻类似于三维铣削加工，可以完成精密模具、艺术浮雕曲面等雕刻加工；而二维平面雕刻工艺主要用于标牌文字及平面几何图形的雕刻加工。目前，三维立体和二维平面雕刻大部分已采用雕刻机完成，克服了传统手工雕刻存在的缺陷。 数控雕刻机是数控技术和雕刻工艺相结合的产物，是一种专用的数控机床。与通用数控机床类似，数控雕刻机通过数控系统根据程序代码控制雕刻机动作，实现雕刻加工的自动化。较传统的手工雕刻、仿形雕刻，数控雕刻具有生产效率高、加工精度高、成品率高、对零件的适应性强等显著优势；同时，借助于专用的雕刻CAD/CAM软件系统，加工控制程序的生成快捷、修改方便。因此，数控雕刻机现已成为实现雕刻加工自动化、高效率、高精度的有效手段，也是当今雕刻机的发展主流，广泛应用于机械工业、广告传媒、日常消费以及建筑装演等众多领域。 对象和应用领域的不同，数控雕刻机可分为模具雕刻机、木工雕刻机、广告雕刻机、激光雕刻机等多种类型。它们的加工性能要求出入很大，对机床和数控系统的要求也各不相同。如模具雕刻机的加工材料为金属，所以对机床本体的刚性要求较高，而且其加工对象是模具，所以对加工系统的精度要求高；而 广告机加工的是一般是塑胶板或有机玻璃等非金属材料，所以对机床刚性和加工系统的精度都没有很高要求。但各类雕刻机都有一个共同的特点，也是数控雕刻机与普通数控机床的一个显著区别，就是由于雕刻刀的特殊性，每次切削的有效成形面积小，所以零件雕刻的刀具运动轨迹很长，加工时间往往也较长。 因此，提高雕刻机的刀具运动速度对缩短零件雕刻时间、提高加工效率具有特别重要的

雕刻机设计

摘要 本次设计的题目是雕刻机的设计，本文运用大学所学的知识，提出了雕刻机的结构组成、工作原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验，构建了雕刻机总的指导思想，从而得出了该雕刻机的优点是高效，经济，并且安全系数高，对提高产品的雕刻效率，减少人工投入等等起到了很大的作用的结论。 本次雕刻机的研制，是为解决我国家用机械的加工行业全部由人工手工作业劳动强度大、雕刻效率低而国内又没有适用专用雕刻机的难题。本文从加工机械设计的角度，阐述了该雕刻机研究开发的目的、雕刻机设计的依据、雕刻机作业的工作原理、雕刻机的总体结构设计和切片机构等关键零部件的设计和计算，并对该雕刻机的进一步完善设计提出了改进方案。 关键词：雕刻机强度开发方案

Abstract This design topic is the ice cutting machine design. In this paper, the use of university knowledge, sorbet profile cutting machine structure composition, working principle and main parts design must have the theoretic calculation and strength check is proposed, constructed sorbet profile cutting machine total guiding ideology, and concluded that the ice cream cutting machine has the advantages of high efficiency, economy, and high safety factor, to improve the ice cream on the cutting efficiency and reduce labor input and so on plays a great role in the conclusion. The ice cream cutting machine is to traditional ice cream profile cutting machine working principle understanding, this sorbet section cutting machine composed of a machine frame, a feeding cake conveyor line, and pulling mechanism, cutting mechanism, gripper and a driving mechanism and so on. By manually placed in the water ice in the conveying line above the inside and by pulling and manipulator will sorbet and from sorbet pulls out, then quickly pulled out the ice cream stick into the ice cream stick recycling box. And the sorbet clamping to cutting conveying line above, when the cutting ice transmission line installed above the photoelectric sensor sorbet position and will pass in the control system to control the cutting mechanism decreased, thus for ice-cream for cutting. Then the ice cream with good cutting and cutting conveying line automatically into the collection box at the end of the conveyor line inside. Keywords:Cutting machine; Calibration; Driving mechanism; Recycling box

小型简易雕刻机设计正文大学学位论文

摘要 小型简易雕刻机设计 摘要 数控雕刻机是一种用于雕刻加工的机电一体化机床，它能加工的材料的范围非常广，既可以加工铜、铝等金属材料，又可以加工塑料、陶瓷、石材等非金属材料，因此被广泛应用于各行各业，具有非常广阔的市场前景。数控雕刻机的使用大大提高了雕刻加工的效率，给制造业的发展提供了动力。 数控雕刻机通过其控制系统来控制步进电机和电主轴运转，步进电机再通过联轴器带动丝杠转动，丝杠再带动丝杠螺母及与其固定的各部件做直线进给运动，同时电主轴再带动刀具回转，从而实现雕刻机在X、Y、Z三个方向上的雕刻加工。 本设计采用步进电机作为各向进给运动的驱动电机，较伺服电机其控制更简单，成本更低。采用滚珠丝杠螺母副和弹性联轴器作为主要传动部件，较齿轮传动其平稳性更好、结构更紧凑，加工精度更容易保证。采用直线滚动导轨作为导向部件，较真线滑动导轨其摩擦系数更小、定位精度更高、寿命更长且不易出现爬行现象。 本设计的预期目的是通过设计来实现对基于单片机控制的数控雕刻机进行三轴联动控制，通过对数控雕刻机的机械系统的总体设计、机械系统主要零部件的设计以及控制系统的设计，最终使所设计的数控雕刻机能够完成在X、Y、Z三个方向上的雕刻加工，达到了预期目的。 关键词：雕刻机；数控机床；设计 I

The Design Of Small Simple Engraving Machine Abstract CNC 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 non-metallic 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 compact, 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 microcomputer control the three axes linkage control, based on the general design of the CNC engraving machine mechanical system, the design of the main components of mechanical system and the design of the control system, finally make the design of the CNC engraving machine can complete in X, Y, Z three directions of carving processing, to achieve the intended purpose. Key words: engraving machine; CNC machine tools; desig II

(数控加工)DIY小型数控电脑雕刻机制作全过程

（数控加工）DIY小型数控电脑雕刻机制作全过程

DIY小型数控电脑雕刻机制作前过程 一：雕刻机简介 本DIY数控雕刻机，采用流行的龙门架造型，外形美观，结构合理，性价比极高。 ◆XYZ轴行程：130×200×40MM ◆外型尺寸：430×360×350MM ◆丝杆：XYZ 轴8MM 304不锈钢丝杆，螺距1.25MM，双铜螺母弹簧消回差，工程塑料弹性联轴器 ◆导轨：采用镀铬光杆，XYZ 轴直径12MM ◆步进电机：二手1.3A 42 步进电机 ◆雕刻指令：G 代码，一般采用MACH 控制系统 ◆主机框架：采用工业PVC板材，数控切割而成。 ◆精度指标：加工精度0.1mm左右、重复定位精度0.05mm 本雕刻机主体框架采用经数控加工而成，XYZ 三轴导向采用直径12MM 镀铬光

杆与直线轴承配合，传动采用直径8MM×1.25螺距304 不锈钢丝杆，双铜螺母弹簧自动消回差，本雕刻机XYZ 实际行程为13×20×4CM 左右，组装后外形尺寸430×360×350MM 左右。本雕刻机加工精度0.1MM左右，建议雕刻速度每分钟300MM。 本雕刻机主要用于雕刻PCB、石膏、亚克力、竹木等非金属材料，也可以雕刻铜铝等软金属材料（会相对缩短机器寿命），不合适雕刻钢铁。 二、组装教程 1、组装前的准备 ⑴工具篇 要成功组装好一台雕刻机，以下工具是必备的。 A、数字万用表 数字万用表在以下工序中需要用到，一是测量步进电机的引线电阻大小来区分组别，二是调 整驱动板的工作电流，三是测量开关电源的极性与电压，当然还有其它许多用处。 B、螺丝刀与内六角扳手

本套件中的螺丝型号有4MM、6MM 标准内六角，4MM 联轴器无头内六角，十字自攻螺丝，您应该根据需要购买相应工具，我们建议您购买十字长柄与短柄螺丝刀各一个，公制1.5-6MM 内六角扳手一套，4MM、6MM 外六角扳手各一个，尖嘴钳与老虎钳最好也配备一个。 C、锉刀与砂纸 您需要准备若干锉刀与砂纸，用于修正要求高精度配合的尺寸，比如丝杆与轴承配合，联轴 器与步进电机的配合。 D、电烙铁等焊接相关 你需要准备一只电烙铁以及若干焊锡丝与松香，有些二手步进电机的引线比较短或者已经破 损，您需要更换。 E、导线与开关插座

小型四轴雕刻机设计与制造

小型四轴雕刻机设计与制造 摘要：根据市场数控雕刻设备调研，市场体积都较大，结构较复杂，加工工艺品及小型零件成本高。无法满足市场需要，特别是圆雕类型加工产品。针对这应用加工，设计设计一台易拆装，适应性强可带A轴雕刻机。系统介绍了小型雕刻机的总体设计、制造及机械结构设计。与当前国内外同性能的数控雕刻机相比，在使用范围、价格上有一定的优势，满足了市场需求。 关键词：数控雕刻机；可拆卸A轴；吸屑装置 引言 数控雕刻机是数控技术和雕刻工艺相结合的产物，是一种专用的数控机床。与通用数控机床类似，数控雕刻机通过数控系统根据程序代码控制雕刻机动作，实现雕刻加工的自动化。较传统的手工雕刻、仿形雕刻，数控雕刻具有生产效率高、加工精度高、成品率高、对零件的适应性强等显著优势；同时，借助于专用的雕刻CAD/CAM软件系统，加工控制程序的生成快捷、修改方便。因此，数控雕刻机现已成为实现雕刻加工自动化、高效率、高精度的有效手段，也是当今雕刻机的发展主流，广泛应用于机械工业、广告传媒、日常消费以及建筑装演等众多领域。其对象和应用领域的不同，数控雕刻机可分为模具雕刻机、木工雕刻机、广告雕刻机、激光雕刻机等多种类型。但对于一些广告设计，艺术品，模型，电路板制作，圆雕、工艺品及小型零件加工应用雕刻机的越来越多，小型雕刻机作为一种新型的机电一体产品，具有较大的市场前景。因此针对经济性和应用性设计一款小型四轴数控雕刻机，通过设计开发，可以为中小用户、工艺品用户设计、圆雕加工用户提供了低价的数控雕刻设备。 1.雕刻机总体设计方案 1.1雕刻机设计思路 设计一款具有拆装、调试、操作简单。在保证机床刚性的前提下，简化设计结构、减轻重量、缩短设计和制造周期，主体框架材料采用30mm厚度合金铝板。 1.2雕刻机设计参数 雕刻机工作台设计尺寸450X450mm，有效加工行程为350X280mm，主轴转速为30000r/min。传动系统X、Y、Z轴均采用步进电机驱动。同时设置了可拆卸A轴和开放加工的吸屑装置设计。 1.3雕刻机结构设计 考虑雕刻机床具有操作简单、易拆装性。本机床采用了具有结构简单及刚性好的龙门型机床结构，如图1所示。

DIY小型数控电脑雕刻机制作全过程1

DIY小型数控电脑雕刻机制作前过程 一：雕刻机简介 本DIY数控雕刻机，采用流行的龙门架造型，外形美观，结构合理，性价比极高。 ◆XYZ轴行程：130×200×40MM ◆外型尺寸：430×360×350MM ◆丝杆：XYZ 轴8MM 304不锈钢丝杆，螺距1.25MM，双铜螺母弹簧消回差，工程塑料弹性联轴器 ◆导轨：采用镀铬光杆，XYZ 轴直径12MM ◆步进电机：二手 1.3A 42 步进电机 ◆雕刻指令：G 代码，一般采用MACH 控制系统 ◆主机框架：采用工业PVC板材，数控切割而成。 ◆精度指标：加工精度0.1mm左右、重复定位精度0.05mm 本雕刻机主体框架采用0.7mm厚的工业 PVC 板经数控加工而成，XYZ 三轴导向采用直径 12MM 镀铬光 杆与直线轴承配合，传动采用直径8MM×1.25螺距304 不锈钢丝杆，双铜螺母弹簧自动消回差，本雕刻机XYZ 实际行程为13×20×4CM 左右，组装后外形尺寸430×360×350MM 左右。本雕刻机加工精度0.1MM左右，建议雕刻速度每分钟300MM。 本雕刻机主要用于雕刻PCB、石膏、亚克力、竹木等非金属材料，也可以雕刻铜铝等软金属材料（会相对缩短机器寿命），不合适雕刻钢铁。 二、组装教程 1、组装前的准备

要成功组装好一台雕刻机，以下工具是必备的。 A、数字万用表 数字万用表在以下工序中需要用到，一是测量步进电机的引线电阻大小来区分组别，二是调 整驱动板的工作电流，三是测量开关电源的极性与电压，当然还有其它许多用处。 B、螺丝刀与内六角扳手 本套件中的螺丝型号有4MM、6MM 标准内六角，4MM 联轴器无头内六角，十字自攻螺丝，您应该根据需要购买相应工具，我们建议您购买十字长柄与短柄螺丝刀各一个，公制1.5-6MM

小型雕刻机的机械部分设计

小型雕刻机的机械部分设计 一．机构的传动原理圈及说明 1.总体结构 现在市面上流行的小型雕刻机工作台主要有两种。第一种如图1所示工作台只作Y方向的移动，而刀具作X方向和Z方向的移动。第二种则如图2所示工作台作X,Y方向的移动，而刀具只作Z方向的移动。 结构1的优点是制作容易，结构稳定。但由于工件随工作台移动，所以不能加工太重的工件，而且雕刻机尺寸不能太大。结构2虽然制作也较容易，然而稳定性要比结构1差很多。由于本次设计对机械部件结构的要求就是要小而轻便，加工工件的质量也是比较轻，因此选用结构1。 在该结构中，机械本体部分是雕刻机的骨架，有底座、立柱、工作台、机头和主轴组件等部分。在保证整个系统的机械刚性的前提下，为了简化设计的结构，减轻整机重量，缩短产品的设计和制造的周期，其主体框架采用铝合金制造，防护件用塑料件制造，用标准的紧固件和定位销连接。 图1 图2

2．进给运动方案 我们设计采用的雕刻方式是:雕刻刀具只做高速旋转和Z方向的进刀、退刀运动，而X-Y 工作台带动工件作X,Y方向的进给运动，这两个方向的基本运动方式如下:由步进电机的转动带动丝杠的转动，带动了工作台的移动，从而实现某个方向(X或Y方向)的进给运动。在X，Y方向上的导向件采用直线导轨，其导向精度可满足对工作台定位精度的要求。 3．雕刻机主运动方案 雕刻机主运动方案通常有两种方案:直接采用专用的雕刻头或采用直流电机带动主轴机构。专用的雕刻头的优点在这里不在复述，但必须配以与之配套的变频调速装置，价格相对昂贵。因此，从经济性的角度出发，经济型的雕刻机则不宜采用。由于直流电机具有以下特点: (l)调速范围宽 其转子转速可在宽广的范围内连续调节并稳定运行。 (2)特性呈线性 不论机械特性还是调节特性都呈现良好的线性度。即在整个调节范围内，转速随转矩的变化关系或是转速随控制电压的变化关系都是线性的。 (3)快速反应 在输入控制信号的作用下，转子能迅速地反应动作，时间常数小。 故优先选用直流电机带动主轴机构的方案。直流电机通过弹性夹头直接与刀具连接。二．元件的选择 1．滚珠丝杠副的选择 本设计采用深圳市赛瑞德精工机械技术有限公司提供的G系列滚珠丝杠副（滚珠内循环固定反向器单螺母）。其具体性能指标如下表： X，Y,Z轴的丝杠精度等级为4，螺纹长度分别为为300mm，350mm，150mm。丝杠总长分别为：375mm,425mm,225mm。 滚珠丝杠副轴头尺寸如下：

三自由度小型雕刻机设计与制作设计方案

三自由度小型雕刻机设计与制作设 计方案 我们设采用雕刻方式：雕刻刀具只做高速旋转和Z轴方向进刀、退刀运动，而Y轴带动工作台带动工件作Y轴方向进给运动，而X轴带动Z轴作X轴方向进给运动，这两个方向的基本运动方式如下：由步进电机转动螺杆，带动刀具和工件的相对移动、从而实现X,Y,Z轴方向近给运动。在X,Y,Z方向上导向件直线导轨，其导向活动围满足加工工件的要求。 3 系统结构 雕刻机有电气控制部分和机械结构部分三部分组成，电器结构部分主要有控制计算机，信号接口部分与驱动控制部分。计算机主要负责图形设计，位移计算，控制信号输出，在整个系统中起到大脑的作用。信号接口部分负责将电脑传来的信号进行分配，将信号分配给各个驱动电路（包括变频器，可以控制主轴转速）。还可以控制主轴状态，例如如果主轴上安装是激光切割器，就可以完成激光切割的控制。同时又接受限位开关，对刀开关的信号，把信号反馈给电脑。在整个系统中相当于神经的作用。驱动电路将信号放大，结合驱动芯片将位移信号输出给步进电机。起执行器的作用。机械部分主要有龙门架，工作台，丝杆，联轴器，导轨等部分组成。 4 步进电机选用 4.1步进电机特点及驱动方法 位移驱动电机选用步进电机，考虑到系统为开环控制，选用57型步进电机，扭矩较大，在此负荷状态下一般不会造成失步。步进电机是将电脉冲信号转变为

角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器。 4.2 步进电机应用特点 虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能像普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（即步进角）。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 4.3步进电机主要分类 步进电机在构造上有三种主要类型。 1 反应式：定子上有绕组、转子由软磁材料组成。结构简单、成本低、步距角小，可达1.2°、但动态性能差、效率低、发热大，可靠性难保证。 2 永磁式：永磁式步进电机的转子用永磁材料制成，转子的极数与定子的极数相同。其特点是动态性能好、输出力矩大，但这种电机精度差，步矩角大（一般为7.5°或15°）。 3 混合式：混合式步进电机综合了反应式和永磁式的优点，其定子上有多相绕组、转子上采用永磁材料，转子和定子上均有多个小齿以提高步矩精度。其特点是输出力矩大、动态性能好，步距角小，但结构复杂、成本相对较高。 按定子上绕组来分，共有二相、三相和五相等系列。最受欢迎的是两相混合式步进电机，约占97%以上的市场份额，其原因是性价比高，配上细分驱动器后效果良好。该种电机的基本步距角为1.8°/步，配上半步驱动器后，步距角减少

小型雕刻机的电气部分设计

小型雕刻机的电气部分设计 一．总体概述 本部分的设计目的主要是提供步进电机的驱动电路，同时还有主轴电机控制、并口通讯、限位开关反馈、电源等电路的设计。在本文中对以上电路分模块进行了叙述。 二．并口通讯模块的设计 1．并口简介 目前，计算机中的并行接口主要作为打印机端口，接口使用的不再是36针接头而是25针D形接头。所谓“并行”，是指8位数据同时通过并行线进行传送，这样数据传送速度大大提高，但并行传送的线路长度受到限制，因为长度增加，干扰就会增加，容易出错。2 现在有五种常见的并口：4位、8位、半8位、EPP和ECP，大多数PC机配有4位或8位的并口，许多利用Intel386芯片组的便携机配有EPP口，支持全部IEEE1284并口规格的计算机配有ECP并口。>z67~ 标准并行口4位、8位、半8位:n4位口一次只能输入4位数据，但可以输出8位数据；8位口可以一次输入和输出8位数据；半8位也可以。C EPP口（增强并行口）:由Intel等公司开发，允许8位双向数据传送，可以连接各种非打印机设备，如扫描仪、LAN适配器、磁盘驱动器和CDROM 驱动器等。'Fp.@ ECP口（扩展并行口）:由Microsoft、HP公司开发，能支持命令周期、数据周期和多个逻辑设备寻址，在多任务环境下可以使用DMA（直接存储器访问）。ky{-P7目前几乎所有的586机的主板都集成了并行口插座，标注为 Paralle1或LPT1，是一个25针的双排针插座。:# 标准并行打印机口有12位的数据输出通路，5位的数据输入通路。下图为并口的具体引脚定义，其中蓝色引脚为输出通路，红色引脚为输入通路，绿色引脚接地。 D0－D7：八位的输出数据信息，通过数据端口访问。 C0－C3：输出制信息，通过控制端口访问，其中上划线代表低电平有效。 S3－S7：输入状态信息，通过状态端口访问，其中上划线代表低电平有效。 剩余引脚全部接地。 2．并口引脚的定义 本设计中并口并不是用来做普通的数据传送接口，因此对于现有的各引脚必须进行重新

小型雕刻机的总体设计

小型雕刻机的总体设计 一．项目背景与问题描述 1．雕刻机现状 1938年世界第一台手动雕刻机在法国“嘉宝”问世，1950年“嘉宝”生产出世界第一台真正意义的电动、可缩放比例的手动雕刻机。随后美国、日本和法国等国也开始研制。20世纪90年代，随着微电子技术的突飞猛进，直接推动微型计算机的急剧发展。微电子技术和微型计算机技术带动整个高技术群体飞速发展，从而使雕刻机产生了质的飞跃。雕刻机完成了从2D——2.5D——3D加工的变革，功能完善、性能稳定、造型美观和价格合理成为雕刻机研制的基本要求。 国外的雕刻机，如美国“雕霸”、法国“嘉宝”和日本“御牧”是此行业的佼佼者，但价格非常昂贵。不管大小都在10万元各人民币以上。近几年国内的雕刻机，北京“精雕”、上海“啄木鸟”在国内也有一定的市场，但价格也不菲。 2．问题描述 雕刻机的应用在各行各业中的应用已日益广泛，然而国内市面上出现的雕刻机，虽然性能较好，但价格也非常昂贵。普通的雕刻机都是万元以上，令一些小单位及个人用户望而却步。 针对不同的应用领域，所要求的雕刻机的性能亦不相同。本项目的目的就是利用PC机的并口等现有资源，提供一种低价，高效，简便的数控雕刻系统的解决方案。通过本项目的研究，可以为中小用户，尤其是个人用户提供低价的雕刻机，从而拓宽现有雕刻机的用户群，普及国内雕刻机。 二．功能需求分析 本项目是为个人及小团体用户提供的一种价格低廉，性能适中的雕刻机。因此，它应具有个人及小团体用户所需要的大部分功能。具体如下： （1）能够制作线路间距在3mm以上，长宽在25×20cm内的电路板。 （2）能够制作空间在25×20×10cm内的软材料模型及模具。 （3）能够进行广告刻字。 （4）提供简易的操作界面。 （5）有安全保护措施。 （6）精度在0.1mm以内。 三．概念设计与模块功能定义 1．设计思想 小型雕刻机的基本设计思想主要有以下几点： （1）应用PC机的强大计算功能，将译码、刀补、插补、加减速控制等放在PC上解决。最后PC上形成的是各向步进电机的控制脉冲。 （2）应用PC机的并口直接输出各向步进电机的控制脉冲，以控制工作台的移动。 （3）步进电机的驱动采用集成的驱动芯片。 （4）通过限位开关以及各运动方向的使能开关来保证雕刻机的安全工作。 2．设计原则 小型雕刻机的基本设计原则主要有以下几点： （1）在要求的性能指标下，对于各应用部件尽量选择成品以降低成本。

一种小型数控雕刻机机械结构优化设计_李士弘

一种小型数控雕刻机机械结构优化设计 李士弘,宁生科,马保吉,王党利,罗奇亮,赵　志 (西安工业大学工业中心,陕西西安710032) 摘　要:应用SolidWo rks对一种小型数控雕刻机机械结构进行了三维建模,并利用A nsy sWo rk-bench对机械结构的静、动态特性进行了分析与优化,使机床的固有频率提高至激振频率范围以外,同时变形量减小一半。最后对优化方案进行了经济性评价。 关键词:静、动态特性;优化设计;A nsy sWo rkbench 中图分类号:TH113 文献标志码:B Mechanical Structure Optimization Design of a Small C NC Engraving Machine LI Shiho ng,N IN G Shengke,M A Baoji,W A NG Dang li,LU O Qiliang,Z HA O Zhi (Industrial Center of Xi'an T echno lo gical U niver sity,Xi'an710032,China) A bstract:T his pape r discussed the mechanical st ruc ture o ptimizatio n pro blem of a small CNC e ng raving machine by u-sing Solidw o rks.A nd then the sta tic/dy namic pr operty o f the mechanical str ucture model wa s ana lyzed and optimized by Ansy sW orkbench.T he defor mation w as reduced to the half while the natural frequency w as impr oved outside the ex citing frequency range.Finally the eco no mic value evaluation of the o ptimize pro posal w as also discussed. Key words:S tatic/Dy namic pr operty,O ptimization de sign,A nsy sWo rkbench 近年来,随着加工行业对单件、小批量、高精度、复杂形体加工的要求,数控雕刻机在我国有了较大发展。这种机床其实就是一台小型化的数控铣床,但它与数控铣床又有着显著的不同[1]。 1)雕刻机比数控铣床消耗功率小。雕刻机很少使用工业用电,一台数控雕刻机额定功率一般小于2kW。 2)可以获得较高加工精度。由于雕刻机一般均采用高速电主轴配合各种专用刀具(如平底锥刀等),且刀具回转半径一般为0.1～5mm,故可实现更小的材料去除量,达到较高的加工精度,且加工后表面质量较好。 3)灵活性好,性价比高。对于不同的被加工材料,可以选用不同的主轴(直流电动机或电主轴等)和加工参数。由于其机械结构简单,控制部分易实现模块化,使得雕刻机制造成本显著降低。因此,数控雕刻机已广泛地应用于模具雕刻、广告雕刻、木工与印章雕刻等行业。 1　数控雕刻机基本机械结构设计 考虑到降低雕刻机的制造成本,我们采用了结构简单且刚性较好的龙门式布局,如图1所示。主要结构有底座、导轨、龙门架、工作台和主轴组件等部分。2块15mm厚的L形铝板底部与Y轴滑块固定作为立柱,2块铝板的上部也用铝板连接起到稳定作用。Y轴圆柱导轨的两端分别安装在底部前板和底部后板的安装孔中,起到支撑龙门架与Y轴导向作用。X轴圆柱导轨安装在两立柱上的安装 针对调试环节存在的问题,提出了基于EDA设计数据的数字化调试方案。该方案通过计算机辅助手段,快速生成调试过程所需的技术文档,实现调试过程的动态管理和调试信息的快速反馈,并且能够以图形图像方式形象逼真地反映调试需求、信息、过程和结果。 数字化调试技术符合我国电子信息产业发展的需要,其研究成果有利于增强电子整机的研制能力,提高电子行业的电子设计自动化水平,一旦投入实用,必将产生巨大的经济效益和社会效益。 参考文献 [1]杨莉,李玉山,关鲁君.电子电路设计中异构印刷电路板数据融合技术[J].系统工程与电子技术,2003,2(25):239-244. [2]丁明清,李玉山.基于EDA设计的调试大纲及波形生成技术[J].计算机工程与应用,2005,11:112-114. 作者简介:孙剑(1979-),男,讲师,主要从事通信系统电子设计自动化方面的研究。 收稿日期:2009年5月8日 责任编辑　吕菁