数控雕刻机的主运动和进给运动设计
南京航空航天大学
毕业设计（论文）开题报告
题目数控雕刻机的主运动和进给运动设计系部机电工程系
专业机械工程及自动化
学生姓名夏进学号2107011133 指导教师杨峰职称助教
毕设地点南京航空航天大学
2011年1 月10 日
填写要求
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数控雕刻机设计说明书
摘要 随着微电子技术和微型计算机的飞速发展，数控雕刻机的应用越来越广泛。机电一体化广泛地综合了机械、微电子、自动控制、信息、传感测试、电力电子、接口、信号变换和软件编程等技术，并将这些技术有机的结合成一体，它是当今世界机械工业技术和产品发展的主要趋势。三维机械雕刻机是一种典型的机电一体化产品，在广告制作行业具有较大的市场前景。 本文简要的介绍了雕刻机的起源和发展现状，分析了国内外雕刻机的特点说明雕刻机的功能和使用范围；详细的分析了雕刻机的总体布局和结构方案，以及主运动和进给运动系统的选择，以及“三维雕刻”插补法的选择，分析和实现过程，实现雕刻系统的初步优化。 本课题是在参考现有雕刻机的基础上，设计一种机构尺寸比较大的数控雕刻机，适应比较大的工艺品的雕刻加工。 关键字：雕刻机，数控系统，机电一体化，三维，插补法
Abstract Along with the development of micro-electronics technology and microcomputer technology，NC carer 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 makes these technologies integrated closely. It is the primary trend of the development of mechanical industrial technology and products in the world nowadays. 3D- mechanical engraving plotter is a typical mechatronic product. It has a larger market prospect in the advertising industry. The thesis in brief introduces the genesis and developmental status quote of Engraving Plotter,analyses characteristics of inland and overseas Plotters，and explains its function and use range. We analyze the overall arrangements and framework，the movement mode of numerical control system，the select of main movement system and feed movement system etc. As well as we select and analyze and realize the process of 3D-Engrave interpolation arithmetic. optimized 3D-mechanical engraving system is realized. This topic is based on the existing engraving machine to design a CNC engraving machines with a large body size, which adapted to the relatively large carving handicraft processing. Keywords: Engraving plotter, numerical control system, mechatronics, 3D，and interpolation arithmetic.
雕刻机常见问题及解决方法
雕刻机常见问题及解决方法 关于雕刻机维修方面的技术资料以供维修参考：一：雕刻机一轴或三轴不走动或走动不正常 1：控制卡松动或故障。 2：相对应的轴的驱动器故障。 3：相对应的轴步进电机故障。 4：相对应的连轴器断列或松动。 5：相对应的丝杆断裂或丝杆螺母出现故障。6：相对应的轴的滑快出现故障。 7：驱动器细分数、电流、与软件中设置不一样。 二：雕刻机z轴失控 1：控制卡松动或故障。 2：静电干扰。 3：z轴马达线故障 4：文件路径有误 5：变频器干扰 6：电脑系统有问题或有病毒 7：操作失误 三：错误 1：控制卡松动或故障 2：驱动器故障 3：步进电机故障 4：静电干扰 5：马达线故障 6：数据线故障 7：路径有误 8：连轴器断裂或松动 9：加工速度太快 0：电脑系统问题或病毒 四：雕刻深浅不一 1：控制卡松动或故障 2：步近电机故障 3：驱动器故障或电流细分与软件设置不一致4；z轴马达线故障 5：主轴电机故障 6：变频器干扰或数据设置有误 7：静电干扰 8：电脑病毒或系统问题 五：乱刻 1：控制卡故障
2：变频器干扰 3：文件路径有误 4：静电干扰 5：软件设置有问题 6：驱动器故障或电流细分设置有误 7：数据线故障 8：电脑有病毒或系统问题 六：雕刻机洗底不平 1：主轴与台面不垂直。需校正 2：刀具有问题 3：控制卡有问题 七：雕刻机不能正常回机械原点 1：方向相反 2：控制卡故障或松动 3：限位开关或数据线故障 4：驱动器故障 5：步近电机故障 八：打开维宏软件出现乱码，如： （不知道什么语言，且打不开） 1：PCI 卡有没有拔过或者松了 2：有没有换过电脑或重装系统 3：硬件错误，更新硬件 九：圆柱雕刻机参数设计 工件周长（π*D直径）除以细分1600再乘以减速比1/10
数控编程课程设计说明书
综合训练报告书 题目林肯车标零件CAD/CAM与数控加工应用技术学院学院机械设计制造及其自动化专业机设0983班31号学生姓名吴诚.指导教师关耀奇王高升郭建新袁平.完成日期 2012.7.3 . 湖南工程学院应用技术学院 二○○一二年七月
湖南工程学院 CAD/CAM与数控加工综合训练任务书 题目：林肯车标零件CAD/CAM与数控加工 姓名吴诚系别应用技术学院专业机械设计制造及其自动化班级 0983 学号 31 号 指导老师关耀奇袁平王高升郭建新教研室主任关耀奇 一、训练目的 本综合训练是机械设计制造及其自动化专业教学计划中规定的专业必修课程，是学生进入专业课程学习阶段必须进行的一个重要的实践性教学环节，其目的是提高学生计算机综合应用能力，巩固和加深所学的理论知识，深入了解CAD/CAM软件在产品设计开发和加工制造过程中的作用，掌握产品数控加工的全过程，培养理论联系实际的工作作风和分析问题、解决问题的能力。 二、指定零件（图例）
毛坯尺寸62mm×140mm 图1-2葫芦 三、训练任务 1.应用Mastercam等CAD/CAM软件完成指定零件的CAD/CAM过程。 训练内容： 1）指定零件的几何造型； 2）工艺分析； 3）刀具走刀路径的生成； 4）数控仿真加工； 5）指定数控系统的数控程序生成。 2.指定零件的数控切削加工 训练内容： 1）确定毛坯类型，编制零件的加工工序卡，填写加工程序单； 2）根据已制订的加工工序卡，填写刀具调整单，动手调整、操作相应机床，完成零件的数控加工； 3）正确地选用检验方法及计量器具，对零件进行质量检测和分析。 四、训练要求 1) 完成指定零件的3D造型； 2) 完成指定零件的2D图，并正确标注好尺寸； 3）对零件进行正确的工艺分析，按指定的格式填写数控加工工艺卡片； 4）刀具路径与指定数控系统的数控程序生成； 5）数控加工零件，并对零件进行质量检测和分析； 6）撰写综合训练说明书（上交电子稿和打印稿），说明书应涵盖整个训练内容，字数不少于3.5千字； 7) 答辩与成绩的给定。
雕刻机常识
1.对高度的定义 2.应根据不同的材质、雕刻内容、选择不同的刀具、主轴转速、进刀量等加工用量。 3.对雕刻编辑生成文件的要求： [1]雕刻文件为G代码，是本石材雕刻机的指令代码。 [2]为使雕刻自动识别文件，要求在文件的第一行有起始符“%”、在文件的最后有结束符“！”，作为工作开始和结束的命令。 [3]工作数据（加工精度）保留小数点后两位，即0.01mm。 [4]G代码含义：本石材雕刻机执行G代码中的G00、G01两种指令，即快速移动和移动指令。 [5]通讯、采用标准RS232串行通讯方式，波特率为19.2K。8位数据位，1位停止位，与主计算机的握手方式为DSR/DTR。 [6]石材雕刻机坐标原点与编辑软件原点的对照关系。 编辑软件中的0点，是雕刻机加工的原点。制作加工文件时，0点的位置直接影响工件的加工起始位置，应根据工件的形状确定便于定刀的位置作为加工文件的“0”点来完成编辑工作。 ◆石材雕刻刀 1.本设备可使用刀柄为直径为3.175mm到6mm的各种切割、雕刻、钻孔刀具。随机提供 3.175mm、6mm的两种弹簧夹头。 2.随机提供的刀具有：刀柄直径为 3.175mm、和6mm的刀具共10把，主要适合于硬木和塑料的雕刻、切割。雕刻切割金属、大理石、铜板材料的刀具需另外订货。 3.装刀：雕刻刀通过弹簧夹头安装在主轴下端。装刀时先在主轴锥孔中放入大小合适的弹簧夹头，再把刀具放入夹头的中孔，用随机的小扳手卡住主轴颈部的扁槽，使之不能转动，再用大扳手反时针方向旋转紧主轴螺丝母，把刀具上牢。 ◆材料和工件装夹 本设备加工的材料有：有机玻璃、双色板、大理石、硬橡胶、黄铜、紫 铜、硬铝、不锈钢等。加工双色板、有机玻璃等软质薄弱板材可用双面胶 带粘在随机所附的有机玻璃台面上。有机玻璃台面用螺丝固定在铝合金工作台面上。有机玻璃台面的表面可用大直径铣刀自行铣平。加工金属、大理石等硬质材料时，因切割力较大，为防止工件移动，工件应用T形螺丝和压板直接固定在铝合金工作台面上，加工图章之类高而窄的工件时，应在工作台上安装一个夹具，将工件夹紧在夹具中进行加工。 ◆设置
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
数控机床课程设计指南(doc 9页)
数控机床课程设计指南（doc 9页）
数控机床课程设计指导书应用专业：机械设计制造及其自动化 班级 学号 姓名
1.设计任务 本次课程设计是通过分析零件图，合理选择零件的数控加工工艺过程，对零件进行数控加工工艺路线进行设计，从而完成零件的数控加工程序的编写。使零件能在数控机床上顺利加工，并且符合零件的设计要求。 2.设计要求 1 绘制二维、三维零件图各一张； 2 数控加工工序卡一份； 3 走刀路线图一份； 4 数控加工程序清单一份（含注释）； 5 设计说明书一份。（分析零件结构；选择机床设备、刀具；编 写数控加工工艺；写出数值计算过程） 3.零件图的分析 在数控车床上加工如图所示的带螺纹的轴类零件，该零件由外圆柱面，槽和螺纹所构成，零件的最大外径为Φ56，加工粗糙度要求较高，并且需要加工M30×1.5的螺纹，其材料为45﹟，分析其形状为不规范的阶梯轴类零件，可以采用端面粗车循环加工指令，选择毛坯尺寸为Φ60mm×150mm的棒料。
4.机床设备的选择 根据该零件图所示为轴类零件，需要的加工的为外轮廓和螺纹，以及毛坯的尺寸大小，查机械设计手册选择FANUC系统的CK7815型数控车床来加工此零件。 5.确定工件的装夹方式 由于这个工件时一个实心轴类零件，并且轴的长度不是很长，所以采用工件的左端面和Φ60的外圆为定位基准。使用普通三爪卡盘加紧工件，取工件的右端面中心为工件的坐标系的原点。 6.确定数控加工刀具及加工工序卡片 根据零件的加工要求，T01号刀为450硬质合金机夹粗切外圆偏刀；T02号刀为900硬质合金机夹粗切外圆偏刀；T03号刀为900硬质合金机夹精切外圆偏刀；T04号刀为硬质合金机夹切槽刀，刀片宽度为5mm，用于切槽、切断车削加工；选择5号刀为硬质合金机夹螺纹刀，用于螺纹车削加工。该零件的数控加工工艺卡片如表1-1所示。 加工流程：加工右端面→粗车外轮廓→精车外轮廓→切螺纹退刀槽→车螺纹→切断 表1-1数控加工工序卡片
数控机床进给系统设计
数控机床进给系统设计
第一章、数控机床进给系统概述 数控机床伺服系统的一般结构如图图1-1所示： 图1-1数控机床进给系统伺服 由于各种数控机床所完成的加工任务不同，它们对进给伺服系统的要求也不尽相同，但通常可概括为以下几方面：可逆运行；速度范围宽；具有足够的传动刚度和高的速度稳定性；快速响应并无超调；高精度；低速大转矩。 1.1、伺服系统对伺服电机的要求 （1）从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r /min 或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。 （2）电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内过载4-6倍而不损坏。 （3）为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动电压。电机应具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力，才能保证电机可在0.2s以内从静止启动到额定转速。 （4）电机应能随频繁启动、制动和反转。 随着微电子技术、计算机技术和伺服控制技术的发展，数控机床的伺服系统已开始采用高速、高精度的全数字伺服系统。使伺服控制技术从模拟方式、混合方式走向全数字方式。由位置、速度和电流构成的三环反馈全部数字化、软件处理数字PID，使用灵活，柔性好。数字伺服系统采用了许多新的控制技术和改进伺服性能的措施，使控制精度和品质大大提高。 数控车床的进给传动系统一般均采用进给伺服系统。这也是数控车床区别于普通车床的一个特殊部分。 1.2、伺服系统的分类 数控车床的伺服系统一般由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、执行件和检测反
馈环节等组成。驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统。机械传动部件和执行元件组成机械传动系统。检测元件与反馈电路组成检测系统。 进给伺服系统按其控制方式不同可分为开环系统和闭环系统。闭环控制方式通常是具有位置反馈的伺服系统。根据位置检测装置所在位置的不同，闭环系统又分为半闭环系统和全闭环系统。半闭环系统具有将位置检测装置装在丝杠端头和装在电机轴端两种类型。前者把丝杠包括在位置环内，后者则完全置机械传动部件于位置环之外。全闭环系统的位置检测装置安装在工作台上，机械传动部件整个被包括在位置环之内。 开环系统的定位精度比闭环系统低，但它结构简单、工作可靠、造价低廉。由于影响定位精度的机械传动装置的磨损、惯性及间隙的存在，故开环系统的精度和快速性较差。 全闭环系统控制精度高、快速性能好，但由于机械传动部件在控制环内，所以系统的动态性能不仅取决于驱动装置的结构和参数，而且还与机械传动部件的刚度、阻尼特性、惯性、间隙和磨损等因素有很大关系，故必须对机电部件的结构参数进行综合考虑才能满足系统的要求。因此全闭环系统对机床的要求比较高，且造价也较昂贵。闭环系统中采用的位置检测装置有：脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、磁尺、光栅尺和激光干涉仪等。 数控车床的进给伺服系统中常用的驱动装置是伺服电机。伺服电机有直流伺服电机和交流伺服电机之分。交流伺服电机由于具有可靠性高、基本上不需要维护和造价低等特点而被广泛采用。 直流伺服电动机引入了机械换向装置。其成本高，故障多，维护困难，经常因碳刷产生的火花而影响生产，并对其他设备产生电磁干扰。同时机械换向器的换向能力，限制了电动机的容量和速度。电动机的电枢在转子上，使得电动机效率低，散热差。为了改善换向能力，减小电枢的漏感，转子变得短粗，影响了系统的动态性能。 交流伺服已占据了机床进给伺服的主导地位，并随着新技术的发展而不断完善，具体体现在三个方面。一是系统功率驱动装置中的电力电子器件不断向高频化方向发展，智能化功率模块得到普及与应用；二是基于微处理器嵌入式平台技术的成熟，将促进先进控制算法的应用；三是网络化制造模式的推广及现场总线技术的成熟，将使基于网络的伺服控制成为可能。 1.3、主要设计任务参数 车床控制精度：0.01mm（即为脉冲当量）；最大进给速度：V max=5m/min。最大加工直径为D =400mm，工作台及刀架重：110㎏；最大轴，向力=160㎏；导轨静摩擦系数=0.2； max 行程=1280mm；步进电机：110BF003；步距角：0.75°；电机转动惯量：J=1.8×10-2㎏.m2。
雕刻机参数设置说明
还有一些参数由于用户平时不会涉及到，所以系统界面中没有列出，这样也避免了过于复杂的参数系统使用户感到困惑。 手动速度：包括手动高速速度和手动低速速度，这两个值用来控制用户在“点动”模式下的运动速度。 ●手动低速速度是指只按下手动方向键时的运动速度； ●手动高速速度是指同时按下“高速”键时的运动速度。 这两个值也可以在数控状态窗口中直接设定。参见4.6节。 自动参数： ●空程速度：G00指令的运动速度； ●加工速度：G01、G02、G03等加工指令的插补速度。 这两个值控制以自动方式运动时的速度，如果自动模式下的加工程序、或者MDI指令中没有指定速度，就以这里设定的速度运动。 注意： 增量方式的运动速度是空程速度。 这两个值也可以在数控状态窗口中直接设定。参见4.6节。 ●使用缺省速度：是否放弃加工程序中指定的速度，使用上面设置的 系统缺省速度。 ●使用缺省转速：指示系统是否放弃加工程序中指定的主轴转速，使 用人为设置的系统缺省转速。 ●速度自适应优化：是否允许系统根据加工工件的连接特性，对加工 速度进行优化。 ●IJK增量模式：圆心编程（IJK）是否为增量模式，某些后处理程序 生成的圆弧编程使用的IJK值是增量值。关于这一点，请参考对应 的后处理程序说明。
●使用Ｚ向下刀速度：是否在Ｚ向垂直向下运动时，采用特定的速度 落刀速度。 ●优化Ｚ向提刀速度：是否在Ｚ向垂直向上运动时，采用G00速度提 刀。点)。 ●空程（G00）指令使用固定进给倍率100%：这个参数是一个选项。 指示系统在执行空程指令时，是否忽略进给被率的影响。这样当改变倍率时，不影响空程移动的速度。 ●暂停或者结束时，自动停止主轴（需要重新启动）：设定当一个加工 程序中途暂停或加工结束后，是否自动停止主轴转动。 ●X轴镜像：设定X轴进行镜像。 ●Y轴镜像：设定Y轴进行镜像。 换刀位参数： ●使用换刀位：如果希望在加工完成后自动回到某个位置，请选择该 选项。 其他换刀位参数只有在使用换刀位有效时，才起作用。 ●换刀位机械坐标X、Y、Z：设置换刀位的机械坐标（注意：不是工 件坐标！）。 退刀点参数： 退刀点：执行回工件原点、断点继续动作时，刀的上抬高度(相对工件原点)。 文件输入参数： ●二维PLT加工深度：设定载入PLT文件加工时的刀具深度。 ●抬刀高度：设定PLT文件加工时的抬起刀具的高度。 ●PLT单位每毫米：设定PLT单位值。
数控加工课程设计说明书
南昌航空大学 《数控加工工艺与编程》 课程设计说明书 学院：航空制造工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 课程名称：《数控加工工艺与编程》课程设计 学生姓名：王瑞祥学号：12031335 设计题目：复杂阶梯轴的数控加工工艺与编程设计 起迄日期:2015年11月9日~11月13日 指导教师:于斐 上交资料要求：1、电子文档：零件的模型与工程图文档、NC 文件、设计说明书word稿等 2、设计说明书纸质打印稿等（与电子档相同）
课程设计任务书 1．设计目的： 本课程设计是《CAM 技术与应用》课程配套的实践性教学环节，要求学生在学完该课程后，结合前期所学相关知识，通过查阅资料、设计某中等复杂程度零件的机械加工工艺过程，并重点熟悉其中数控加工自动编程与应用的内容。通过设计使学生掌握零件的建模、工程图与数控编程的设计方法，并撰写设计说明书，达到一次综合数控加工工艺与编程的训练目的。 2．设计内容与要求（包括原始数据、技术参数、设计要求等）： 2.1原始数据：教师指定或学生自行设计一个中等复杂程度的含有数控加工要求 的零件（零件结构要求包含 UG 中不少于两种不同类别的加工方式：即零件结构中包含普通加工机床不便或不能加工的几何结构特征，并至少用到 UG 中的平面铣、型腔铣、固定轴轮廓铣、孔或孔系加工、车削加工中的两种加工方法），并完成其三维建模与工程图设计工作。 2.2技术要求：数控加工的内容是基于三轴数控铣床或加工中心或二轴数控车床 加工为主，按照单件小批量生产纲领，默认为典型材料 45 钢（允许指定其他材料）。 2.3设计要求：设计要求完成以下工作： 1）零件三维建模与工程图设计。 2）零件的加工工艺过程设计。（允许在设计说明数中完成） 3）基于 UG 的数控加工编程设计（包括：工件坐标系与毛坯的设定，刀具的设定，加工方法的设定（粗、半精和精加工等），编程过程中的相关参数设定，生成数控加工轨迹并分析，加工模拟的仿真，后处理生成 N 加工代码。）4）撰写设计说明书。（设计说明书要求采用图文并茂的方式描述设计过程、相关参数的设定分析与选值说明，刀路轨迹和比较、分析与说明，NC 代码的必要说明等） 3．成绩评定： 成绩：指导教师签名： 评语： 摘要
一种迷你数控雕刻机系统的设计方案
一种迷你数控雕刻机系统的设计方案 来源：中电网 [导读]为了实现对迷你数控雕刻机的控制，本文提出了一种基于ATmega128的迷你数控雕刻机系统设计方案，并完成系统了的硬件电路设计和软件设计。该系统的硬件电路设计部分主要是电源电压转换电路以及以ATmega128单片机为主控芯片的控制主板与各模块相连电路；软件设计部分主要是利用AVR Studio开发环境编程，实现ATmega128单片机对步进电机、主轴电机、超声波传感器等部件的控制以及实现与PC机握手。重点设计了利用键盘操作板对雕刻头的初步定位系统。实际应用表明，该系统具有操作简便、安全可靠等特点，达到了设计要求。 关键词：ATmega128单片机 0 引言 随着艺术模型、机械加工、工装模具等产业的飞速发展，对加工设备提出的要求越来越高，雕刻机作为上述产业的重要组成部分也发生了快速的发展。 目前，传统雕刻机体积大、操作复杂、售价高。不仅需要专门的计算机搭载专门的软件，还需要专业操作人员进行控制，而且传统雕刻机主要用于批量生产，对于一些雕刻机爱好者和模具设计师想利用雕刻机雕刻单件自己设计的作品，传统雕刻机专业性强，费用高，不切实际。此外，一些传统的雕刻机使用之前需要人工通过转动三轴方向的手轮对雕刻头进行初步定位，精度、效率低。还有一些高端雕刻机采用软件对雕刻头初步定位，但是设备昂贵。 鉴于此，精心设计了一种迷你数控雕刻机系统。该系统不仅操作简单、方便，而且雕刻头初步定位精度精确、效率高。 1 系统的总体设计 为满足该迷你数控雕刻机系统能够在非黑色金属材料上完成图案、文字的雕刻加工需求。设计了一款以ATmega128单片机为主控芯片的雕刻机系统，该系统包括步进电机驱动器模块、LCD12864液晶显示模块、键盘操作板模块、ATmega128单片机最小系统模块、超声波传感器、电源、串口通讯模块等几部分组成。 系统结构框图如图1所示。
基于PLC的雕刻机控制系统设计说明书
目录 1 绪论 (1) 1.1 课题的研究意义 (1) 1.2 雕刻机的应用及发展 (1) 1.2.1 雕刻机的应用 (1) 1.2.2 国内外发展与现状 (2) 1.3 课题研究的主要内容 (3) 1.3.1 实验平台简介 (3) 2方案选择 (4) 2.1三轴驱动方案选择 (4) 2.1.1直流驱动 (4) 2.1.2 交流伺服驱动 (5) 2.1.3 步进驱动 (5) 2.2 控制器的选择 (6) 2.3限位开关 (7) 3硬件电路设计 (9) 3.1主电路设计 (9) 3.1.1步进电机及步进驱动器 (9) 3.1.2 主轴及变频驱动 (9) 3.2控制电路设计 (11) 3.2.1控制要求 (11) 3.2.2 步进电机驱动器 (12) 3.2.3 PLC选型 (14) 3.2.4 I/O配置及PLC外部接线图 (16) 4软件设计 (18) 4.1 PTO/POS配置 (18) 4.1.1 PTO配置 (18) 4.1.2 PTO/PWM组件 (31) 4.2主程序 (32) 5总结 (35) 致谢 (35)
基于PLC的雕刻机控制系统设计 摘要自从有了人类的社会活动以后，就有了雕刻这一行业，伴随着人类社会的发展，如今人们对雕刻有了全新的认识，随着人们对雕刻机的认识和掌握逐步加深，应用范围会得到不断扩大，应用水平也会逐步提高，雕刻加工必定会有更广阔的前景。 本文论述了雕刻机的控制要求及驱动方式，设计了基于PLC控制的三维雕刻机的电气控制线路，并编制了实现轨迹运行的控制程序。三维雕刻机为滚珠丝杠设计，X、Y、Z三轴采用步进系统，分别通过CPU的高速脉冲输出PTO及定位模块EM253实现三根轴的位置控制，主轴采用交流变频驱动，系统中设置了限位开关和位置感应器以防止运动超程。调试结果表明，系统可以实现一定精度的雕刻轨迹控制，达到了设计指标的要求。 关键词：雕刻机；PLC；位置控制；滚珠丝杠 ABSTRACT Ever since human social activity later, there is a sculpture of the industry, along with the development of human society, and now people have a new understanding of sculpture ,engraving machines as people gradually deepening understanding and grasp the scope of application will been expanding the application level will gradually increase ,engraving process must be more broad prospects. This paper discusses the requirements and drive mode control engraving machine, the design of PLC-based electrical control circuit controls the three-dimensional engraving machine and prepared to achieve trajectory control program running. Three-dimensional engraving machine for the ball screw design, X, Y, Z-axis stepper system ,respectively, to achieve three-axis position control with high-speed pulse output PTO and the positioning module EM253 CPU, the spindle AC variable frequency drive, the system set up limit switches and position sensors to prevent over travel movement Debugging results show that the system can achieve a certain precision engraving trajectory control, met the requirements of the design specifications. Keywords：Engraving machine; Position Control; ball screw shaft
数控机床课程设计说明书
目录 1、前言 (2) 2、控制系统硬件的基本组成 (2) 2.1系统扩展 (2) 2.1.1 8031芯片引脚 (3) 2.1.2 数据存储器的扩展 (6) 2.1.3 数据存储器的扩展 (7) 3、控制系统软件的组成及结构 (9) 3.1 监控程序 (10) 3.1.1 系统初始化 (10) 3.1.2 命令处理循环 (10) 3.1.3 零件加工程序（或作业程序）的输入和编辑 (10) 3.1.4 指令分析执行 (10) 3.1.5 系统自检 (11) 3.2 数控机床控制系统软件的结构 (11) 3.2.1 子程序结构 (12) 3.2.2 主程序加中断程序结构 (12) 3.2.3 中断程序结构 (12) 4 、心会得体 (13) 5 、参考文献 (14)
1 、前言 数控车床又称数字控制（Numbercal control，简称NC）机床。它是基于数字控制的，采用了数控技术，是一个装有程序控制系统的机床。它是由主机，CNC，驱动装置，数控机床的辅助装置，编程机及其他一些附属设备所组成。数控机床控制系统的作用是使数控机床机械系统在程序的控制下自动完成预定的工作，是数控机床的主要组成部分。 2、控制系统硬件的基本组成 数控机床控制系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。控制系统在使用中的控制对象各不相同，但其硬件的基本组成是一致的。控制系统的硬件基本组成框图如图1所示。 图1 控制系统硬件基本组成框图 在图1中，如果控制系统是开环控制系统，则没有反馈回路，不带检测装置。 以单片机为核心的控制系统大多采用MCS-51系列单片机中的8031芯片单片机，经过扩展存储器、接口和面板操作开关等，组成功能较完善、抗干扰性能较强的控制系统。 2.1系统扩展 以8031单片机为核心的控制系统必须扩展程序存储器，用以存放程序。同时，单片机内部的数据存储器容量较小，不能满足实际需要，还要扩展数据存储
数控机床进给系统设计
第一章、数控机床进给系统概述 数控机床伺服系统的一般结构如图图1-1所示： 图1-1数控机床进给系统伺服 由于各种数控机床所完成的加工任务不同，它们对进给伺服系统的要求也不尽相同，但通常可概括为以下几方面：可逆运行；速度范围宽；具有足够的传动刚度和高的速度稳定性；快速响应并无超调；高精度；低速大转矩。 1.1、伺服系统对伺服电机的要求 （1）从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r /min或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。 （2）电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内过载4-6倍而不损坏。 （3）为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动电压。电机应具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力，才能保证电机可在0.2s以内从静止启动到额定转速。 （4）电机应能随频繁启动、制动和反转。 随着微电子技术、计算机技术和伺服控制技术的发展，数控机床的伺服系统已开始采用高速、高精度的全数字伺服系统。使伺服控制技术从模拟方式、混合方式走向全数字方式。由位置、速度和电流构成的三环反馈全部数字化、软件处理数字PID，使用灵活，柔性好。数字伺服系统采用了许多新的控制技术和改进伺服性能的措施，使控制精度和品质大大提高。 数控车床的进给传动系统一般均采用进给伺服系统。这也是数控车床区别于普通车床的一个特殊部分。 1.2、伺服系统的分类 数控车床的伺服系统一般由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、执行件和检测反馈环节等组成。驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统。机械传动部件和执行元件组成机械传动系统。检测元件与反馈电路组成检测系统。
(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
数控加工工艺课程设计说明书(DOC 22页)
数控加工工艺课程设计说明书(DOC 22页)
《数控加工工艺》课程设计说明书 班级： 学号： 姓名】 指导老师：】
1.设计任务 本次课程设计是通过分析零件图，合理选择零件的数控加工工艺过程，对零件进行数控加工工艺路线进行设计，从而完成零件的数控加工程序的编写。使零件能在数控机床上顺利加工，并且符合零件的设计要求。 2.设计目的。 《数控加工工艺课程设计》是一个重要的实践性教学环节，要求学生运用所学的理论知识，独立进行的设计训练，主要目的有： 1 通过本设计，使学生全面地、系统地了解和掌握数控加工工艺和数控编程的基本内容和基本知识，学习总体方案的拟定、分析与比较的方法。 2 通过对夹具的设计，掌握数控夹具的设计原则以及如何保证零件的工艺尺寸。 3 通过工艺分析，掌握零件的毛坯选择方式以及相关的基准的确定，确定加工顺序。 4 通过对零件图纸的分析，掌握如何根据零件的加工区域选择机床以及加工刀具，并根据刀具和工件的材料确定加工参数。 5 锻炼学生实际数控加工工艺的设计方法，运用手册、标准等技术资料以及撰写论文的能力。同时培养学生的创新意识、工程意识和动手能力。 3.设计要求： 1、要求所设计的工艺能够达到图纸所设计的精度要求。 2、要求所设计的夹具能够安全、可靠、精度等级合格，所加工面充分暴露出来。 3、所编制的加工程序需进行仿真实验，以验证其正确
4.设计内容 4.1分析零件图纸 零件图如下： 1.该零件为滑台工作台，是一个方块形的零件。图中加工轮廓数据充分，尺寸 清晰，无尺寸封闭等缺陷。 2.其中有多个孔有明确的尺寸公差要求和位置公差要求，而无特殊的表面粗糙 度要求，如70+0.1、102+0.1、80+0.1、100+0.1、13.5+0.05、26+0.05.
数控车床横向进给系统设计
1、数控机床进给系统概述 1.1 伺服进给系统概述 数控机床的伺服进给系统由伺服驱动电路、伺服驱动装置、机械传动机构和执行部件组成。它的作用是接收数控系统发出的进给速度和位移指令信号，由伺服驱动电路作转换和放大后，经伺服驱动装置（直流、交流伺服电动机，功率步进电机，电业脉冲马达等）和机械传动机构，驱动机床的工作台、主轴刀架等执行部件实现工作进给和快速移动。数控机床的伺服进给系统与一般机床的进给系统有本质的差别，他能根据指令信号精确地控制执行部件的运动速度与位置，以及几个执行部件按一定运动规律所合成的运动轨迹。 1.2 伺服进给系统分类 数控私服进给系统按有无位置检测和反馈进行分类，有以下三种： (1)开环伺服系统 (2)半闭环伺服系统 (3)闭环伺服系统 1.3 伺服进给系统的基本要求 (1)精度要求 (2)响应速度 (3)调速范围 (4)低速、大转矩 2、运动设计 2.1传动方案拟定 数控机床按控制方式分为开环、闭环、半闭环，由于采用直流式交流伺服电机的闭环控制方案，结构复杂，技术难度大，调试和维修困难，造价也高。闭环控制可以达到很好的机床精度，能补偿机械传动系统中各种误差，消除间隙、干扰等对加工精度的影响，一般应用于要求高的数控设备中，由于数控车床加工精度不十分高，采用闭环系统的必要性不大。若采用直流或交流伺服电机的半闭环控制，精度较闭环控制的查，但是稳定性好，成本较低，调试维修较容易；但是对于经济型数控机床来说必要性不大。故在本次设计中，采用开环控制步进电机驱动。 确定设计任务后，初步拟定三种传动方案即1电机直接与丝杠相连；2电机通过同步带的传动带动丝杠转动；3电机通过齿轮传动带动丝杠转动。 步进电机具有如下优点 :