三轴微型雕刻机总体设计及三维运动仿真

vt构建三轴仿真摘要：1.引言2.三轴仿真概念3.VT 构建三轴仿真方法4.VT 构建三轴仿真的应用领域5.总结正文：1.引言随着科技的发展，仿真技术在各个领域得到了广泛应用。

其中，三轴仿真在机械、航空航天、汽车工程等领域具有重要意义。

VT（Virtual Testing）构建三轴仿真是一种先进的仿真方法，可以帮助企业降低成本、提高研发效率。

2.三轴仿真概念三轴仿真，即在三个正交轴方向上对物体进行受力分析。

通过模拟物体在不同工况下的应力、应变、加速度等参数，评估其在实际应用中的性能和可靠性。

三轴仿真能够为工程设计提供有力支持，避免反复试验，缩短研发周期。

3.VT 构建三轴仿真方法VT 构建三轴仿真方法主要包括以下几个步骤：（1）建立有限元模型：根据实际工况和设计要求，构建物体的三维模型，并进行网格划分。

（2）选择材料属性：根据物体所使用的材料类型，设置相应的材料参数。

（3）施加边界条件：根据实际工况，设置物体在各个边界上的约束条件。

（4）加载求解：对模型施加一定载荷，进行求解计算，得出物体在三个正交轴方向上的应力、应变等参数。

（5）结果分析：对求解结果进行分析，评估物体在实际应用中的性能。

4.VT 构建三轴仿真的应用领域VT 构建三轴仿真方法在以下领域得到了广泛应用：（1）机械工程：在机械设计中，通过三轴仿真评估零部件的强度、刚度等性能，优化设计方案。

（2）航空航天：在飞机、火箭等飞行器的设计中，通过三轴仿真分析其在飞行过程中的动态性能，确保飞行安全。

（3）汽车工程：在汽车设计中，通过三轴仿真分析车身结构、悬挂系统等部件的性能，提高驾驶舒适性和安全性。

5.总结VT 构建三轴仿真是一种高效、可靠的仿真方法，在机械、航空航天、汽车工程等领域具有重要意义。

（手写）姓名：学号：专业：实验一、三轴机械臂运动学仿真实验实验目的：1、熟悉并掌握DH参数的设定2、掌握传递矩阵构建方法3、掌握机器人运动学推导与matlab仿真实验内容：1、阅读提供的的实验指导手册，根据手册要求步骤进行机器人仿真2、机器人坐标系构建、DH参数表填充。

3、根据提供的matlab代码，补充完成并完成仿真。

4、对自行补充的代码进行有效注释。

报告正文：1.描述机器人运动学建模过程(30%)准备：根据实验报告参考资料得出相关坐标轴的表示模型创建：（1）沿Z0轴正方向移动121.5mm（2）沿X1轴正方向旋转90°，沿Z2轴正方向移动122.5mm，再沿Z2轴正方向旋转90°（3）沿X2轴正方向移动300mm，沿Z3轴正方向旋转90°，再沿Z3轴负方向移动102mm （4）沿X3轴正方向旋转90°，沿Z4轴正方向移动268mm，再沿Z4轴正方向旋转180°（5）模型的创建完毕程序编写：套用报告中的编写完的矩阵公式，更换相应参数，得到末端点的坐标值2.3.带有注释的运动学m代码，自行填充部分(40%)%填写a0~a3a0= 0; a1= 0; a2=300; a3=0;%填写alpha0~alpha3 (自行填充)alpha0=0;alpha1=pi/2;alpha2=0;alpha3=pi/2;%填写d1~d4 (自行填充)d0=121.5;d1=122.5;d2=-102;d3=268;%填写theta0~theta4theta0=0;theta1=pi/2;theta2=pi/2;theta3=pi;%因为旋转角度比较特殊，可以直接将其用pi进行表示，将原程序的弧度和角度转换进行删除%% 求齐次变换矩阵T01=[cos(theta0) -sin(theta0) 0 a0;sin(theta0)*cos(alpha0) cos(theta0)*cos(alpha0) -sin(alpha0) -d0*sin(alpha0);sin(theta0)*sin(alpha0) cos(theta0)*sin(alpha0) cos(alpha0) d0*cos(alpha0);0 0 0 1];%表示由坐标系0向坐标系1进行转变T12=[cos(theta1) -sin(theta1) 0 a1;sin(theta1)*cos(alpha1) cos(theta1)*cos(alpha1) -sin(alpha1) -d1*sin(alpha1);sin(theta1)*sin(alpha1) cos(theta1)*sin(alpha1) cos(alpha1) d1*cos(alpha1);0 0 0 1];%表示由坐标系1向坐标2进行转变T23=[cos(theta2) -sin(theta2) 0 a2;sin(theta2)*cos(alpha2) cos(theta2)*cos(alpha2) -sin(alpha2) -d2*sin(alpha2);sin(theta2)*sin(alpha2) cos(theta2)*sin(alpha2) cos(alpha2) d2*cos(alpha2);0 0 0 1];%表示由坐标系2向坐标系3进行转变T34=[cos(theta3) -sin(theta3) 0 a3;sin(theta3)*cos(alpha3) cos(theta3)*cos(alpha3) -sin(alpha3) -d3*sin(alpha3); sin(theta3)*sin(alpha3) cos(theta3)*sin(alpha3) cos(alpha3) d0*cos(alpha3);0 0 0 1];%表示由坐标系3向坐标系4进行转变T04=T01*T12*T23*T34;%得到最终的变换矩阵4.绘制x-y平面、x-z平面、y-z平面二维工作空间图，附m代码。

雕刻机的三维建模研究作者：王钊来源：《科学与财富》2017年第09期摘要：由于小型雕刻机具有成本低，体积小，加工快捷方便，小型雕刻机已经广泛应用在多个领域。

小型雕刻机的三维建模是设计雕刻机的关键内容，通过对雕刻机机架部分的三维建模可以直观得到机架部分三维图形，可以直观地判断该部分设计是否合理，显著缩短时间，提高效率。

关键词：三维建模；图形；机架小型旋转雕刻机的出现为现代人对生活各个方面需求的物质质量要求越来越高、品种越来多样化、产品越来越小型化和精密化提供了加工条件。

随着社会的快速发展，人们对生活各个方面需求的物质质量要求越来越高、品种越来多样化、产品越来越小型化和精密化，就要求制造业提供更好的加工条件和环境。

在小型金属产品的加工中，普通的机床（车床、铣床、磨床、键床等等）加工也能满足要求，但是生产效率低、耗费时间长、劳务开销高等而不能满足市场需求，将传统机械加工和数控自动化相结合进行一次装夹就可以完成大部分工序甚至全部工序已成为小尺寸金属零件加工行业发展的大趋势，小型旋转雕刻机的出现就可以满足这种需求。

根据雕刻材料和运用领域的不同，雕刻机可分为木工雕刻机、广告雕刻机、石材雕刻机、模具雕刻机、激光雕刻机等，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。

模具雕刻机的加工材料是金属，机床刚性要求较高；广告雕刻机加工料是塑胶板或有机玻璃等非金属，对机床刚性要求相对较低。

根据运动控制联动轴数的不同，雕刻机分为三轴、四轴、五轴等雕刻机。

三轴雕刻机可以控制三个坐标轴联动，完成常规曲面实体雕刻；四轴雕刻机可以联动三个移动轴和一个旋转轴（轴），用来完成形状相对复杂产品的雕刻加工（1）；五轴雕刻机实现联动三个移动轴、一个旋转轴（轴）和一个摆动轴（轴），来完成更加复杂的雕刻加工。

数控雕刻机可用来加工木材、亚力克、塑料、伐木等软质材料，雕刻加工过程中刀具的切削力较小，机床的刚性要求相对较低；数控雕刻机中的模具雕刻机、五金雕刻机等可以加工锅、钢材等金属零件产品，但是他们多针对加工中、大型的零件开发，机床的刚性要求高，加工精度高。

vt构建三轴仿真随着科技的不断发展，仿真技术在我国工程领域中的应用日益广泛。

其中，三轴仿真构建作为一种重要的仿真方法，发挥着越来越重要的作用。

本文将从以下几个方面对三轴仿真构建进行详细探讨。

一、了解三轴仿真构建的意义和目的三轴仿真构建，指的是在三维空间中对实际工程问题进行计算机模拟和分析。

其主要目的是在设计和优化工程方案时，能够预测和评估方案的可行性和合理性，从而降低实际工程中的风险和成本。

通过三轴仿真构建，工程师可以快速地得到可视化结果，为工程决策提供有力支持。

二、掌握三轴仿真的基本原理和方法三轴仿真构建的基本原理是基于数值分析和计算机图形学。

其主要方法包括以下几个方面：1.模型建立：根据实际工程问题，建立三维几何模型或简化模型，导入到仿真软件中。

2.网格划分：将模型划分为有限元网格，以便进行后续的计算和分析。

3.参数设置：根据实际工程需求，设置材料属性、边界条件、加载条件等参数。

4.求解计算：运用数值分析方法，对模型进行计算，得到应力、应变、位移等分析结果。

5.结果可视化：将计算结果以三维图形的方式展示出来，便于工程师直观地了解工程问题的解决方案。

三、探讨三轴仿真在实际工程中的应用三轴仿真构建技术在实际工程中具有广泛的应用，如：1.结构优化设计：通过三轴仿真，可以评估结构设计的合理性，找出潜在的问题，并提出优化方案。

2.产品性能预测：在新产品研发阶段，利用三轴仿真技术可以预测产品的性能，缩短研发周期。

3.工程风险评估：在工程项目的可行性研究阶段，通过三轴仿真分析，可以评估项目风险，为投资决策提供依据。

4.故障诊断与维护：在设备运行过程中，利用三轴仿真技术可以分析设备故障原因，为设备维护提供指导。

四、分析三轴仿真技术的未来发展趋势1.计算能力的提升：随着计算机硬件技术的不断发展，三轴仿真构建的计算速度和精度将得到进一步提高。

2.仿真软件的智能化：仿真软件将更加智能化，提供更多便捷的功能和用户友好的界面，降低工程师的学习成本。

vt构建三轴仿真摘要：1.引言2.vt 构建三轴仿真简介3.vt 构建三轴仿真的应用领域4.vt 构建三轴仿真的构建步骤5.结论正文：1.引言在我国，科技的发展日新月异，特别是在虚拟现实技术方面，已经取得了显著的成果。

虚拟现实技术广泛应用于多个领域，如娱乐、医疗、教育等。

为了更好地理解和掌握虚拟现实技术，我们今天就来探讨一下“vt 构建三轴仿真”。

2.vt 构建三轴仿真简介vt 构建三轴仿真，即通过虚拟现实技术构建一个三维空间，并模拟现实世界中的三维物体在三个轴向上的运动。

这种仿真技术可以帮助我们更好地理解和掌握现实世界中的物体运动规律，为虚拟现实技术的发展提供了有力支持。

3.vt 构建三轴仿真的应用领域vt 构建三轴仿真技术在多个领域都有广泛的应用。

首先，在教育领域，通过构建三轴仿真，学生可以直观地观察和理解三维物体的运动规律，提高学习效果。

其次，在科研领域，科学家可以通过三轴仿真来模拟和预测现实世界中的物体运动，为科研工作提供便利。

最后，在工业设计领域，工程师可以利用三轴仿真来检验和优化产品设计，提高产品质量。

4.vt 构建三轴仿真的构建步骤vt 构建三轴仿真的构建过程主要包括以下几个步骤：（1）准备工作：收集和整理相关的设计资料，为构建三轴仿真提供数据支持。

（2）构建三维模型：根据设计资料，利用相关软件构建现实世界中的三维物体模型。

（3）设定运动规则：根据现实世界中的物体运动规律，设定三轴仿真的运动规则。

（4）进行仿真模拟：利用虚拟现实技术，模拟现实世界中物体的三轴运动。

（5）分析仿真结果：观察和分析仿真结果，与现实世界中的物体运动进行对比，验证仿真结果的准确性。

5.结论vt 构建三轴仿真技术是虚拟现实技术的一个重要分支，它通过模拟现实世界中的三维物体在三个轴向上的运动，为多个领域提供了有力支持。

小型雕刻机系统设计史颖刚;刘利;聂南天;刘建实;周政【摘要】本文设计了数控雕刻机的机械结构，对主轴和丝杠进行了校核计算，建立了各零件的三维模型和整机三维模型、绘制了零件图，并加工、组装了机械部分。

应用PWM直流调速技术设计了主轴调速控制系统，以TB6560芯片为核心设计了进给伺服系统和以限位开关为核心的安全保护系统，并设计了电机驱动和计算机之间的接口电路。

系统充分利用了计算机软件完成图案设计、刀路模拟、G代码生成、插补等预处理，给出控制脉冲信号可便利地控制电机。

【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2014(000)012【总页数】6页(P126-131)【关键词】TB6560;数控雕刻机;PWM直流调速;伺服系统【作者】史颖刚;刘利;聂南天;刘建实;周政【作者单位】西北农林科技大学机电学院，杨凌 712100;西北农林科技大学机电学院，杨凌 712100;西北农林科技大学机电学院，杨凌 712100;西北农林科技大学机电学院，杨凌 712100;西北农林科技大学机电学院，杨凌 712100【正文语种】中文【中图分类】TG547;TP3910 引言随着微机的普及，基于微机的数控系统已经是大势所趋。

应用微机技术开发工业控制系统，可以得到硬件和软件的强有力支持，避开专有技术制约，在较短时间内可达到较高水平。

本文设计的基于打印接口的数控雕刻机，雕刻材料主要为木板、橡胶等，性能要求不高，结构简单，便于演示应用，同时又能体现机电系统特点。

在分析雕刻机参数的基础上，初步确定设计基本参数为：主轴最高转速12000r/min，最大雕刻尺寸250mm×250mm×40mm，分辨率0.02 mm/step，定位精度0.02 mm，脉冲当量0.01mm。

1 系统总体设计数控雕刻机的基本布局通常有立柱式和龙门式两种结构，由于立柱式雕刻机的稳定性不好，本设计采用龙门式结构。

1.1 主轴运动系统的设计与校核雕刻机在工作中主轴主要所受的力主要是铣削力和钻削力、扭矩。

【参赛】DIY微型CNC（数控雕刻机）本帖最后由 1971sam 于 2011-12-20 09:18 编辑【参赛】DIY微型CNC，取名“得力微刻”，DIY爱好者的好帮手为更好说明过程，本帖有点长，同好者请耐心阅读，谢谢！我设计并山寨的全铝机身微型CNC：设计新颖、造型独特、做工精良，轻便灵活......相当得力！感谢同城坛友libingabc的指导、磁动力论坛以及大海作坊、模型论坛。

还有神奇的淘宝现将制作思路和过程全程分享给喜欢雕刻机的坛友。

欢迎拍砖。

其实我也不想自己捣鼓，全程相当费工。

可是看到的DIY和淘宝里卖的产品，均不能让人满意，许多论坛里的作品几乎是贴贴图片，并没有详细而系统的阐述，于是决心自己捣鼓......本人来自福建省漳州市，自2011年5月被雕刻机中毒以后，历时三月山寨了第一款雕刻机，用于学习精雕软件JDPaint5.20，效果还行。

有一天，同城电子烧友看到此机，大喜并大诉PCB板制作苦衷，于是商量一下，重新设计一款行程适合、轻便灵活的迷你雕刻机，主要用途为PCB及刻字、面板等比较初级的配件。

恰好大海作坊介绍有一款日鬼的迷你雕刻机，十分精致，就以这款为山寨蓝本，结合自己第一台机的缺点加以改进。

经过一个多月的设计模拟，最终定案。

因此我才有“设计提升山寨”的提倡。

当然，这也只是我山寨的第二台雕刻机，并不见得很完善，在此希望高人们提供宝贵经验，使之日趋简约、实用。

一：该机特点：1：具有独特的机身一体化的手提把，完全体现轻松、灵活的微型桌面化设计理念2：取消步进电机垫块，直接固定于机身，有效防止扭力损失，强度好而且美观3：精确定位的行程设计，在机身不加大的前提下，充分提高有效工作行程4：三轴防撞设计，使用知名的欧姆龙点触行程开关,设置机械原点和软件限位，有效防止操作中不慎所致的意外破坏5：固定龙门、全封闭式移动台面，有效提高加工精度，并完全避免飞屑对丝杠、光轴的影响。

6: 外径45mm电位器旋钮直接做的微调，无需更改，只需将丝杠加工时车成Φ6mm即可，取材方便，旋转轻松。

当代教育实践与教学研究一、引言雕刻机从最初的刻字机到三轴雕刻机、四轴雕刻机, 已经具有成熟的生产工艺, 它的应用越来越广泛。

市场上的雕刻机产品, 尽管性能较好, 但价格特别昂贵, 一般的雕刻机价格都在万元以上。

最近几年来,经我国科技人员的坚持努力,使得我国自主雕刻机品牌越来越多,例如上海的“啄木鸟”、南京的“威克”等等。

但这些国产的雕刻机,床身结构简单,控制器、数控系统等大都借鉴国外的技术,以步进电机细分驱动为主,加工精度也只能停在中等水平,大部分用于对精度水平要求较低的广告雕刻行业。

我们设计的小型龙门式三轴雕刻机，它的特点是机构简单、传动链短、精度较高;应用开环控制系统,对整体控制更简单、对调试、维护工作也会更方便。

二、总体方案设计雕刻机主要由主体框架、工作台、机械传动机构、数控控制系统等构成。

为满足结构简单、经济成本低的要求，同时保证雕刻机的加工精度，进给系统均采用步进电机开环系统，传动结构则采用具有摩擦小、传动效率高的滚珠丝杠螺母副，运动导轨则采用直线式圆柱导轨；为保证雕刻机工作的平稳性，以及适应更高重量的加工工件的要求，雕刻机的工作台固定不动，依靠控制系统向步进电机发出信号从而驱动传动机构促使工作台与刀具产生相对位移，从而使刀具实现复杂轨迹行走。

机械传动机构由步进电机、滚珠丝杠螺母副、滑动导轨等组成，步进电机接收控制系统发出的脉冲信号，带动传动机构运动。

1．雕刻机的机械传动机构设计。

机械传动机构包括主轴、Z轴部件、X轴部件、Y轴部件几个部分：（1）主轴和Z轴部件：安装主轴电机、刀具，实现雕刻机的主运动和刀具在Z方向的抬刀和下刀；（2）X轴部件：安装步进电机、承载主轴和Z轴部件的重量，实现刀具在X轴方向的进给运动；（3）Y轴部件：安装步进电机，承载X轴部件的重量，实现刀具在Y轴方向的进给运动。

2．进给传动系统研制。

小型龙门式雕刻机采用丝杠传动，其主要功能是将旋转运动转换为直线运动。

丝杠传动系统采用双螺母预紧方式，搭配双边性滚动到导轨副，使螺杆负载均匀，减轻重量形变，X、Y轴工作速度相近，采用同种规格的丝杠传动系统，更容易实现雕刻机同步运动，方便后期雕刻机组装。

基于PC的小型雕刻机的设计作者：常宏斌郭宝坤来源：《科技与创新》2016年第18期摘要：通过PC并口，将Mach3作为控制软件，选用三轴步进电机控制板作为主控制板，步进电机通过滚珠丝杠副带动X，Y和Z轴运动，主轴用直流电机控制，通过设计电气控制电路和机械结构，实现三轴联动的小型雕刻机。

关键词：小型雕刻机；March3软件；PC；步进电机中图分类号：TP391.73 文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2016.18.094随着电子技术和计算机技术的发展，基于PC和Windows平台的数控雕刻技术得到了质的飞跃，小型雕刻机可以用作PCB、PVC、图章、木材的平面雕刻加工等，深受许多DIY爱好者的喜爱。

美国“雕霸”、法国“嘉宝”和日本“御牧”等雕刻机质量优秀，但体积大，价格高昂，国内北京“精雕”、上海“啄木鸟”等雕刻机，价格也较昂贵，超出个人的承受范围。

国内有一些机械电子爱好者因兴趣爱好，设计制作了满足个人某方面需求的小型雕刻机，但其具有较强的私人性，并没有得到进一步的推广和开发。

为此，设计开发了一台结构简单、软硬件开放、功能较为齐全、成本低的小型雕刻机。

1 总体方案设计基于PC的小型雕刻机要满足个人爱好者制作DIY电路板、雕刻文字等需求，因此设计通过PC驱动电路板控制雕刻机的运行，方便在电脑上进行CAD/CAM设计后，直接实施加工。

为了降低成本，要求软硬件开放。

总体设计方案如图1所示。

PC上装有数控软件，通过并口与步进电机驱动器连接，驱动三个轴的步进电机转动。

步进电机通过机械传动结构实现三轴往返运动。

机身部分直接决定了机器的稳定性与可靠性。

为了个人使用方便，可以选用质量较轻的的铝合金材料，便于搬运，也可以使用更加便宜的普通钢材。

2 机械部分设计2.1 机身结构设计总体来说，小型雕刻机机身有以下3种结构形式：①移动龙门式。

这种结构平台固定，X 轴与Z轴通过Y轴带动龙门结构移动，机身部分为工作平台；行程大，但稳定性差，精度要求高，如图2所示。

三轴激光雕刻机CNC运动虚拟控制系统设计
吴仁君
【期刊名称】《中国新技术新产品》
【年(卷),期】2022()21
【摘要】针对激光雕刻机存在价格昂贵、污染严重、操作危险、控制不便以及精度不高的问题,该文设计了一个基于Co De Sys SoftMotion CNC的三轴激光雕刻机虚拟控制系统。

采用Co De Sys编程软件进行编程和仿真,设计的程序主要包括虚拟轴的添加和设置、CNC程序设计、G代码的设计、PLC程序设计以及视图设计等,通过Co De Sys SoftMotion Win V3仿真机进行仿真分析。

试验结果表明,该系统设计方便,控制精度高,能较快地生成预定的雕刻轨迹,并成功实现雕刻功能。

【总页数】3页(P8-10)
【作者】吴仁君
【作者单位】惠州城市职业学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN249
【相关文献】
1.基于运动控制器的雕刻机控制系统设计
2.基于虚拟仪器技术的三轴运动实时测量系统设计
3.基于STM32的二轴激光雕刻机运动控制系统设计
4.基于PLC小型雕刻机的X/Y轴控制系统设计
5.全面预算管理在生产制造型企业财务内控中的应用分析
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