雕刻机总体及电气控制部分设计

XX大学xx学院

xx届 毕 业 设 计 (论 文)

简易三维雕刻机电控系统设计与分析

摘 要

本论文首先介绍数控雕刻机行业发展状况以及未来发展趋势，根据机电一体化设计原理、方法和原则自行设计了龙门式雕刻机，随后按照时间逻辑分别在雕刻机执行机构设计，控制电路原理设计，手控电路原理设计，PCB设计，并口线定义和使用以及CNC控制原理作了详细的分析和论证。其中执行机构设计结合其机构部分与步进电机矩频曲线图选定了合适的两相混合式步进电机。步进控制系统设计基于市场上常见的驱动芯片TB6560AHQ与A3997SED，设计步进电机驱动电路图与PCB板。自行设计了雕刻机手控逻辑板，实现机构部分的手动控制，方便对刀和测试等调整工作。雕刻机使用MACH3软件实现计算机直接运动控制，运动控制信号通过接口电路和步进驱动电路，实现雕刻机CNC直接数控，实际样机在行程范围内（350毫米*300毫米*150毫米），雕刻机能够实现0.1毫米的定位精度和重复精度，并实际完成了若干复杂浮雕或刻字等实际测试，加工对象可以为尼龙、硬木、塑料等。

关键字：雕刻机； 混合式步进电机； TB6560AHQ； PCB； MACH 3

ABSTRACT

This paper introduces CNC engraving machine industry development situation and

the future trend of development firstly. Gantry carving machine was self-designed

according to the mechanical and electrical integration design principle, methods and

principles. Then,mechanism design was executed in carving machine separately in

大型雕刻机的信息详解

大型雕刻机多种数据输入模式根据需要游刃有余。大型雕刻机的应用范围非常广泛，因此有必要了解各种雕刻机的最合适的应用范围。大功率雕刻机可以做小功率雕刻机的东西。最适合做大型切割、浮雕、雕刻等。雕刻机用途很大的。

大型雕刻机在数控机床中，电主轴通常采用变频调速方法。主要有普通变频驱动和控制、矢量控制驱动器的驱动和控制以及直接转矩控制三种控制方式。

普通变频为标量驱动和控制，其驱动控制特性为恒转矩驱动，输出功率和转速成正比。普通变频控制的动态性能不够理想，在低速时控制性能不佳，输出功率不够稳定，也不具备C轴功能。但价格便宜、结构简单，一般用于磨床和普通的高速铣床等。

矢量控制技术模仿直流电动机的控制，以转子磁场定向，用矢量变换的方法来实现驱动和控制，具有良好的动态性能。矢量控制驱动器在刚启动时具有很大的转矩值，加之电主轴本身结构简单，惯性很小，故启动加速度大，可以实现启动后瞬时达到允许极限速度。更多广告设备尽在广告买卖网。

大型雕刻机不仅具有更好的动态性能，还可以实现C轴功能;而前者动态性能稍差，也不具备C轴功能，但价格较为便宜。想了解更多大型雕刻机的信息，可关注广告网。

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- 1 - 1 前言

1.1雕刻机的概述

1.1.1雕刻机的起源与现状[19]

雕刻在中国有着源远流长的历史， 1955年在半坡遗址中出土的“人面网纹盆”，可以算作中国古代雕刻的典型代表，与此相同或类似的彩陶盆,在临潼姜寨、宝鸡北首岭等同类遗址中均有发现,总数已超过10例。绘有这种人面图案的彩陶盆已成为半坡文化的典型标记。这些都是现代雕刻技术最原始的雏形，到了隋朝的时候，出现了雕版印刷，经宋仁宗时的毕升发展、完善，产生了活字印刷，并由蒙古人传至了欧洲，所以后人称毕升为印刷术的始祖。中国的印刷术是人类近代文明的先导，为知识的广泛传播、交流创造了条件。印刷术先后传到朝鲜，日本，中亚，西亚和欧洲，由此，活字印刷术也成为中国古代的四大发明之一，这里的刻字也应该属与雕刻的一种。随着历史朝代变迁，各朝各代对雕刻技术都有继承和发展，这些都可以从近代中国古墓发掘出土的大量的石雕、碑刻等略见一斑，随着时代的变迁，我国民间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。

中国机械雕刻的大发展时期始于上世纪90年代，随着78年中国改革开放政策的实施，国内包括机械雕刻在内的各行各样都迎来了前所未有的发展机遇期，得益于机械制造业飞速发展，机械雕刻领域也迎来了大发展机遇期，从最初的主要应用于手工雕刻到刻字机、刻章机的出现，再到三维数控雕刻机的诞生，最后再到能够通过数控系统控制实现五轴联动的雕刻机出现，而且被加工对象的种类类别也产生了巨大的变化，由最初的刻章刻字转变为能够用来加工大到楼房等高大建筑物的装饰品，小到商店商铺门前面的招牌，甚至于很多种类产品的标识铭牌的加工，涉及了广告业、工艺业、模具业、建筑业、印刷包装业、木工业、装饰业等，雕刻机领域发生了翻天覆地的变化，雕刻机已经渗透到我们生活的各个方面。

雕刻机(Engraving Plotter )，顾名思义就是这样一种能够被用来代替人力而实现高质量、高精度、高效率工作运转的机器设备。世界上最早的一台手动操作的雕刻机在1938年产生于法国的“嘉宝”。十多年后，也就是1950年，世界上第一台从真正意义上能够实现电动、可缩放比例功能的手动雕刻机也在“嘉宝”被制造出来，随后的几年里，法国、日本和美国等国也开始进入研制雕刻机国家的行列。进入20世纪90年代，微电子技术取得了长足的发展，这就最直接的推动了微型计算机控制技术的突飞猛进式的发展。微型计算机控制技术和微电子应用技术的组合带动了整个高新技术群体领域的革命，让雕刻机从根本上发生了质的飞跃。雕刻机完成了从2D->2.5D->3D加工的变革，功能逐步完善、性能更加稳定、造型更加美观和价格更加合理早已成为雕刻机研制最为基本的要求。 济南大学毕业设计

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 cuttingmachine structure composition, working principle and main parts design must have the theoretic calculation and strengthcheck is proposed, constructed sorbet profile cutting machine total guiding ideology, and concluded that the ice cream cuttingmachine has the advantages of high efficiency, economy, and high safety factor, to improve the ice cream on the cuttingefficiency and reduce labor input and so on plays a great role in the conclusion.