汲广峰等

摘要： 本设计涉及的家用雕刻机机身结构采用固定龙门结构，主轴电机采用水冷主轴电机，以MACA3为编程软件实现雕刻机自动化作业。该设计操作简便、实用性强，能满足普通家庭和科技爱好者的基本需求。

Abstract： In this design， the household engraving machine fuselage structure uses fixed gantry structure， and adopts water-cooled spindle motor. It uses MACA3 programming software to realize the automatic engraving machine operation. The design is simple and practical， which can meet the basic needs of ordinary families and science and technology enthusiasts.

关键词： 雕刻机；编程软件；自动化

Key words： engraving machine；programming software；automation

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）28-0026-02

0 引言

①研究背景。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。数控雕刻机具有很高的自动化程度，生产效率高，采用数控雕刻机提高零件的加工精度，稳定产品质量等优点，所以在各行各业中得到广泛的应用。雕刻从加工原理上讲是一种钻铣组合加工，在各行各业中有出现了不同种类的数控雕刻机，根据加工材料和用途分主要有墓碑雕刻机、激光雕刻机、广告雕刻机、玉石雕刻机、模具雕刻机、PCB线路板雕刻机等。

②问题提出。传统的数控雕刻机多为工业加工使用， 精度高，加工行程大，但体积大，价格昂贵。本设计涉及的雕刻机参考现有雕刻机的结构和原理，对现有的雕刻机结构经行简化，经重新设计后进行组装，形成一款实用性较强的小型雕刻机。

1 研究实施过程

1.1 现有雕刻机的原理分析 由于雕刻机自动化程度高，产品的尺寸精度和表面质量高，提高雕刻效率等优点，在各行各业中出现了不同种类的数控雕刻机，根据加工材料和用途分主要有墓碑雕刻机、激光雕刻机、广告雕刻机、玉石雕刻机、模具雕刻机、PCB线路板雕刻机等。不同种类的雕刻机但其结构原理都是大同小异，雕刻机的结构原理图如图1所示。

雕刻机将控制软件操作指令输送到控制器中，控制器是雕刻机的核心软件，控制器的控制信号输入到伺服电机，控制变频器产生对主轴电机转速的信号。控制器的控制信号输入到伺服电机，控制伺服电机转动，伺服电机连接滚珠丝杆，伺服电机转动带动滚珠丝杆转动，促使雕刻机做X，Y，Z三轴方向上的直线运动。通过对现有的工业级的雕刻机实现原理进行分析，得知雕刻机实现直线运动并且能够做切削运动，其结构中必须要有伺服电机、控制装置、伺服驱动装置、主轴电机、主轴变频器、机架等元件构成。

1.2 提出设计方案 本设计通过在笔记本电脑上安装雕刻机的控制软件MACH3，电脑会将指令信号传送到与其连接硬件控制卡，控制经过计算转化，将笔记本电脑传输的信号转化为步进电机能识别的脉冲信号。步进电机接收到脉冲信号会在根据设置的细分数产生转动，这样就生成了雕刻机的X，Y，Z轴的直线运动。与此同时，与控制卡连接的主轴电机接收来控制卡中的信号时，根据不同的信号产生不同的转速。

1.3 实施过程

1.3.1 机械部分 本设计采用固定龙门结构，加工行程为300×340×20。机架结构采用8080和4080铝型材与40系列铝型材角件连接而成。工作台面采用钢板外加工而成。其主轴电机采用市场上比较流行的水冷主轴，这是一款专为小型雕刻机设计研发主轴电机，变频器采用1.5KW

220V。运动部分采用滚珠丝杆配合步进电机，使之产生直线运动。

1.3.2 控制部分 其控制部分首先先用控制软件，本设计采用的MACH3的控制软件和控制卡作为雕刻机的控制部分核心元件。首先根据MACH3中使用说书进行与步进电机驱动模块、限位开关、变频器、开关电源等原件进行连线，对笔记本电脑中安装MACA3控制软件进行简单的设置，定义其引脚参数，设置步进电机基本参数。

连线与设置成功后就可以使雕刻机运动起来了，打开MACH3控制软件后，进行简单学习使用说明书，就可以让雕刻机运动起来了，MACH3截面如图2所示。

2 小结

“家用雕刻机”项目被列为2013年江苏省大学生创新创业训练计划，由无锡职业技术学院的在校大学生在老师指导下完成，作品实物如图3所示。通过项目实施与实践，项目团队完成了对现有雕刻机的结构的研究与简化设计，并完成整机组装与调试运行，实现了项目预期目标。

参考文献：

[1]《机械设计手册》编委会，北京：机械工业出版社，2004.

[2]赵松年，张奇鹏.机电一体化机械系统设计[M].北京：机械工业出版社，1996.

[3]赵松年，戴志义.机电一体化数控系统设计[M].北京：机械工业出版社，1994.

[4]宋天麟.数控机床及其应用与维修[M].东南大学出版社，2003.

[5]刘雄伟.数控加工理论与编程技术-2[M].北京：机械工业出版社，1994.

[6]谭建成.机电控制专用集成电路[M].北京：机械工业出版社，2002.endprint

摘要： 本设计涉及的家用雕刻机机身结构采用固定龙门结构，主轴电机采用水冷主轴电机，以MACA3为编程软件实现雕刻机自动化作业。该设计操作简便、实用性强，能满足普通家庭和科技爱好者的基本需求。

Abstract： In this design， the household engraving machine fuselage structure uses fixed gantry structure， and adopts water-cooled spindle motor. It uses MACA3 programming software to realize the automatic engraving machine operation. The design is simple and practical， which can meet the basic needs of ordinary families and science and technology enthusiasts.

关键词： 雕刻机；编程软件；自动化

Key words： engraving machine；programming software；automation

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）28-0026-02

0 引言

①研究背景。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。数控雕刻机具有很高的自动化程度，生产效率高，采用数控雕刻机提高零件的加工精度，稳定产品质量等优点，所以在各行各业中得到广泛的应用。雕刻从加工原理上讲是一种钻铣组合加工，在各行各业中有出现了不同种类的数控雕刻机，根据加工材料和用途分主要有墓碑雕刻机、激光雕刻机、广告雕刻机、玉石雕刻机、模具雕刻机、PCB线路板雕刻机等。

②问题提出。传统的数控雕刻机多为工业加工使用， 精度高，加工行程大，但体积大，价格昂贵。本设计涉及的雕刻机参考现有雕刻机的结构和原理，对现有的雕刻机结构经行简化，经重新设计后进行组装，形成一款实用性较强的小型雕刻机。

1 研究实施过程

1.1 现有雕刻机的原理分析 由于雕刻机自动化程度高，产品的尺寸精度和表面质量高，提高雕刻效率等优点，在各行各业中出现了不同种类的数控雕刻机，根据加工材料和用途分主要有墓碑雕刻机、激光雕刻机、广告雕刻机、玉石雕刻机、模具雕刻机、PCB线路板雕刻机等。不同种类的雕刻机但其结构原理都是大同小异，雕刻机的结构原理图如图1所示。

雕刻机将控制软件操作指令输送到控制器中，控制器是雕刻机的核心软件，控制器的控制信号输入到伺服电机，控制变频器产生对主轴电机转速的信号。控制器的控制信号输入到伺服电机，控制伺服电机转动，伺服电机连接滚珠丝杆，伺服电机转动带动滚珠丝杆转动，促使雕刻机做X，Y，Z三轴方向上的直线运动。通过对现有的工业级的雕刻机实现原理进行分析，得知雕刻机实现直线运动并且能够做切削运动，其结构中必须要有伺服电机、控制装置、伺服驱动装置、主轴电机、主轴变频器、机架等元件构成。

1.2 提出设计方案 本设计通过在笔记本电脑上安装雕刻机的控制软件MACH3，电脑会将指令信号传送到与其连接硬件控制卡，控制经过计算转化，将笔记本电脑传输的信号转化为步进电机能识别的脉冲信号。步进电机接收到脉冲信号会在根据设置的细分数产生转动，这样就生成了雕刻机的X，Y，Z轴的直线运动。与此同时，与控制卡连接的主轴电机接收来控制卡中的信号时，根据不同的信号产生不同的转速。

1.3 实施过程

1.3.1 机械部分 本设计采用固定龙门结构，加工行程为300×340×20。机架结构采用8080和4080铝型材与40系列铝型材角件连接而成。工作台面采用钢板外加工而成。其主轴电机采用市场上比较流行的水冷主轴，这是一款专为小型雕刻机设计研发主轴电机，变频器采用1.5KW

220V。运动部分采用滚珠丝杆配合步进电机，使之产生直线运动。

1.3.2 控制部分 其控制部分首先先用控制软件，本设计采用的MACH3的控制软件和控制卡作为雕刻机的控制部分核心元件。首先根据MACH3中使用说书进行与步进电机驱动模块、限位开关、变频器、开关电源等原件进行连线，对笔记本电脑中安装MACA3控制软件进行简单的设置，定义其引脚参数，设置步进电机基本参数。

连线与设置成功后就可以使雕刻机运动起来了，打开MACH3控制软件后，进行简单学习使用说明书，就可以让雕刻机运动起来了，MACH3截面如图2所示。

2 小结

“家用雕刻机”项目被列为2013年江苏省大学生创新创业训练计划，由无锡职业技术学院的在校大学生在老师指导下完成，作品实物如图3所示。通过项目实施与实践，项目团队完成了对现有雕刻机的结构的研究与简化设计，并完成整机组装与调试运行，实现了项目预期目标。

参考文献：

[1]《机械设计手册》编委会，北京：机械工业出版社，2004.

[2]赵松年，张奇鹏.机电一体化机械系统设计[M].北京：机械工业出版社，1996.

[3]赵松年，戴志义.机电一体化数控系统设计[M].北京：机械工业出版社，1994.

[4]宋天麟.数控机床及其应用与维修[M].东南大学出版社，2003.

[5]刘雄伟.数控加工理论与编程技术-2[M].北京：机械工业出版社，1994.

[6]谭建成.机电控制专用集成电路[M].北京：机械工业出版社，2002.endprint

摘要： 本设计涉及的家用雕刻机机身结构采用固定龙门结构，主轴电机采用水冷主轴电机，以MACA3为编程软件实现雕刻机自动化作业。该设计操作简便、实用性强，能满足普通家庭和科技爱好者的基本需求。

Abstract： In this design， the household engraving machine fuselage structure uses fixed gantry structure， and adopts water-cooled spindle motor. It uses MACA3 programming software to realize the automatic engraving machine operation. The design is simple and practical， which can meet the basic needs of ordinary families and science and technology enthusiasts.

关键词： 雕刻机；编程软件；自动化

Key words： engraving machine；programming software；automation

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）28-0026-02

0 引言

①研究背景。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。数控雕刻机具有很高的自动化程度，生产效率高，采用数控雕刻机提高零件的加工精度，稳定产品质量等优点，所以在各行各业中得到广泛的应用。雕刻从加工原理上讲是一种钻铣组合加工，在各行各业中有出现了不同种类的数控雕刻机，根据加工材料和用途分主要有墓碑雕刻机、激光雕刻机、广告雕刻机、玉石雕刻机、模具雕刻机、PCB线路板雕刻机等。

②问题提出。传统的数控雕刻机多为工业加工使用， 精度高，加工行程大，但体积大，价格昂贵。本设计涉及的雕刻机参考现有雕刻机的结构和原理，对现有的雕刻机结构经行简化，经重新设计后进行组装，形成一款实用性较强的小型雕刻机。

1 研究实施过程

1.1 现有雕刻机的原理分析 由于雕刻机自动化程度高，产品的尺寸精度和表面质量高，提高雕刻效率等优点，在各行各业中出现了不同种类的数控雕刻机，根据加工材料和用途分主要有墓碑雕刻机、激光雕刻机、广告雕刻机、玉石雕刻机、模具雕刻机、PCB线路板雕刻机等。不同种类的雕刻机但其结构原理都是大同小异，雕刻机的结构原理图如图1所示。

雕刻机将控制软件操作指令输送到控制器中，控制器是雕刻机的核心软件，控制器的控制信号输入到伺服电机，控制变频器产生对主轴电机转速的信号。控制器的控制信号输入到伺服电机，控制伺服电机转动，伺服电机连接滚珠丝杆，伺服电机转动带动滚珠丝杆转动，促使雕刻机做X，Y，Z三轴方向上的直线运动。通过对现有的工业级的雕刻机实现原理进行分析，得知雕刻机实现直线运动并且能够做切削运动，其结构中必须要有伺服电机、控制装置、伺服驱动装置、主轴电机、主轴变频器、机架等元件构成。

1.2 提出设计方案 本设计通过在笔记本电脑上安装雕刻机的控制软件MACH3，电脑会将指令信号传送到与其连接硬件控制卡，控制经过计算转化，将笔记本电脑传输的信号转化为步进电机能识别的脉冲信号。步进电机接收到脉冲信号会在根据设置的细分数产生转动，这样就生成了雕刻机的X，Y，Z轴的直线运动。与此同时，与控制卡连接的主轴电机接收来控制卡中的信号时，根据不同的信号产生不同的转速。

1.3 实施过程

1.3.1 机械部分 本设计采用固定龙门结构，加工行程为300×340×20。机架结构采用8080和4080铝型材与40系列铝型材角件连接而成。工作台面采用钢板外加工而成。其主轴电机采用市场上比较流行的水冷主轴，这是一款专为小型雕刻机设计研发主轴电机，变频器采用1.5KW

220V。运动部分采用滚珠丝杆配合步进电机，使之产生直线运动。

1.3.2 控制部分 其控制部分首先先用控制软件，本设计采用的MACH3的控制软件和控制卡作为雕刻机的控制部分核心元件。首先根据MACH3中使用说书进行与步进电机驱动模块、限位开关、变频器、开关电源等原件进行连线，对笔记本电脑中安装MACA3控制软件进行简单的设置，定义其引脚参数，设置步进电机基本参数。

连线与设置成功后就可以使雕刻机运动起来了，打开MACH3控制软件后，进行简单学习使用说明书，就可以让雕刻机运动起来了，MACH3截面如图2所示。

2 小结

“家用雕刻机”项目被列为2013年江苏省大学生创新创业训练计划，由无锡职业技术学院的在校大学生在老师指导下完成，作品实物如图3所示。通过项目实施与实践，项目团队完成了对现有雕刻机的结构的研究与简化设计，并完成整机组装与调试运行，实现了项目预期目标。

参考文献：

[1]《机械设计手册》编委会，北京：机械工业出版社，2004.

[2]赵松年，张奇鹏.机电一体化机械系统设计[M].北京：机械工业出版社，1996.

[3]赵松年，戴志义.机电一体化数控系统设计[M].北京：机械工业出版社，1994.

[4]宋天麟.数控机床及其应用与维修[M].东南大学出版社，2003.

[5]刘雄伟.数控加工理论与编程技术-2[M].北京：机械工业出版社，1994.

[6]谭建成.机电控制专用集成电路[M].北京：机械工业出版社，2002.endprint