雕铣机开发设计

摘要

截止目前，中国机械工业发展已走过五十余个年头，机械工业发展成就显著，规模、基础初具，能把国民经济、人民生活的需要基本满足。不过，雕铣机价格普遍比较高,基于雕铣机的普及率提升,课题论文意在完成简练、经济的机械运动系统开发设计，以此满足现实需要。在论文对雕铣机起源以及发展的现状进行简介基础上，对各国同类雕铣机具备的优势、特征加以分析，阐述了雕铣机的使用范围及基本功能。对加工工艺等方面的知识进行了概括，将雕铣机运动系统设计的简化思路提出。完成了本次设计的雕铣机总体结构的布局分析讨论与确定。本次毕业课题设计的的雕铣运动系统主要由以下几大部分构成，即主运动系统、进给运动系统。主运动系统中省略了中间传动，并且采用的是电机直接刀具，但在进给运动系统方面，本文所选择步进电机来把滚珠丝杠带动，以此于导轨上平移部件，把四轴联动操作需求实现。详细设计与计算了主电机的选用及主要零部件（比如、滚珠丝杠、步进电机、导轨）。而且，本次毕业课题所设计的雕铣机的基本优势包括制造成本较低、构造新颖、结构简单、安装方便等，能在中小型雕铣机应用，不过，某程度来看，会影响到雕铣机的价格。

关键词：总体布局；运动系统；雕铣机结构

第1章绪论

1.1 雕铣机概述

北宋时期发明的活字印刷，实质就是雕铣技术的雏形。“其法用胶泥刻雕铣可追溯到远古时期，…薄为钱唇，…火烧坚……（《梦溪笔谈》）”。此处所记载的刻字可以归入雕铣技术范畴。伴随着时代变迁，雕铣艺术在中国发展速度持续加快，中国手工雕铣技术（篆刻泥人雕、红木雕、象牙雕等）堪称一绝，世为惊奇。

机械雕铣发展速度最快的时代当数20世纪90年代后。本阶段内，机械雕铣技术由传统的刻字机发展成为刻章机，随后，三维雕铣机正式问世，这也标志着制作工艺发展进入完善时期。由于技术的完善，其应用范围同样获得了空前拓展。大至楼堂管所装饰，小至商家门店招牌、产品的铭牌、标识，雕铣技术的痕迹与踪影几乎已遍及生活的每个角落。

Engraving Plotter（雕铣机）是指用机器将人工替代，完成雕铣的装置。

全球首台手动雕铣机诞生于法国的“嘉宝”（1938）。随后，全球首台可缩放比例的、电动的、真正意义上的手动雕铣机于1950年被“嘉宝”研制成功并正式推出。法国、日本和美国等国随后同步跟进，将此项技术攻关提上议事日程。微电子技术在90年代一路狂飙突进，微型计算机在此前提下也急剧向前发展。在微型计算机技术、微电子技术促进下，高技术群体整体进入快速发展阶段，雕铣机也迎来了质的飞跃时代，由2D→2.5D→3D这一发展变革顺利完成。对于雕铣机研制来说，最基本的标准主要体现在价格合理、造型美观、性能稳定和功能完善这几个方面。

我国数控雕铣机行业在国内制造业快速发展的前提下，发展同样比较迅速，数控雕铣机研发与推广应用齐头并进，进程加速。历经10余年赶超，已由当初的经济型数控雕铣机数控机床，发展出了多个具有自主知识产权的国产品牌雕铣机，中高级型数控雕铣机在竞争中不断取得突破。不过，与现实需要相比，现有技术依然存在较大的提升空间。因为国内制作加工等行业原因，低端机械需求总量不断降低，对高级机械的需求量则与日俱增。客观来看，国产数控雕铣机的缺陷具有一定的客观性，比如，在高级数控体系、功用部件上，对进口的依赖性比较突出；现有数控雕铣机公司的深度开发技术不足。因此，国产高级数控雕铣机的“质低价高”窘境也自然形成，无法满足国内现实生产需求。雕铣机产品竞争力提升的基本途径主要在于：持续加大研发投入，尤其注重数控体系、主要部件设计开发，由深度、广度等层面入手，完成软件开发技术的深度探索。具有现实意义的是，需要相关行业加强横向联系，以此实现工

业化技能发展，展开深层次技能开发设计。啄木鸟数控雕铣机是上海洛克公司研发制造的电脑雕铣机，首批“啄木鸟”牌电脑雕铣机于1993年正式诞生，中国广告和模具业以此为标准，翻开了崭新篇章。“啄木鸟”牌电脑雕铣机甫一问世，立即收获市场的热烈反应，吸引了诸多学者、行业的关注目光。洛克人面对国内市场的普遍称赞与强大支持，没有沉迷，而是更进一步，着眼于模具、广告等众多专业市场需要，持续研发制造出了诸多引领行业发展的系列雕铣机。公司以全面的市场调研为依据，将大笔资金投入新产品、新项目开发设计，新型电脑雕铣机年均研制速度多达4款，以此对专业市场、专业客户持续提升的产品需求加以满足。洛克人始终禀呈“创新、求实、勤奋、忠诚”理念,将“洛克产品，品质典范”当做自己唯一的奋斗方向。只用短短数年时间，更实现了持续超越，先后把4大系列共46款不同性能、规格的专业雕铣机陆续提供给国内市场，涵盖行业广泛，从广告、礼品制作到鞋模加工，印刷行业、皮革行业、印章雕铣、模具加工等，洛克牌电脑三维雕铣机已浮获更多的亲睐与支持，其中，最受客户、学者支持认可的是ME-Ⅱ系列三维电脑雕铣机，这个产品系列也因此成为高新技术成果转换项目（2003），公司的“上海市高新技术企业”地位因此也更加牢固。“啄木鸟”用户几乎遍及全国所有省份，且出口至孟加拉国、中东、越南、泰国、俄罗斯、缅甸、韩国、日本、美国、澳大利亚等国家，国外市场反应同样比较积极。南京科能公司出品的威克数控雕铣机（CNC）、北京糟雕公司研制生产的精雕数控雕铣机：具有8把刀具的全自动换刀系统，进一步促进了加工快捷化；全自动吸附系统让工件手工装夹成为历史，获得了更高的工作效率；5.5KW进口主轴从意大利进口，获得了更大的切削力；全电脑控制，所见即所得；集中式除尘系统可以保证加工工件更加光洁。家具雕花、实木（玻璃）门雕铣等是其主要适用范围。分析国产品牌雕铣机可发发现，机床本体的结构通常比较简单，国外技术在控制器方面的应用多较多，主要选择的是基于高档的PC或微控制器数控系统,步进电机细分驱动是伺服部分的主体，能把中等控制精度获得。广告雕铣这类对精度要求不太高的行业是此类产品应用的主体行业，国产雕铣设备与进口雕铣设备相比，有良好的性价比,这也是市场占有量比较好的一个基本原因。不过，总体来看，国产雕铣设备的价格同样比较高。

国外产品中,美国研发生产的“雕霸”牌雕铣切割机，不但型号齐全，而且极为适用，在木材加工、广告店行业内有着广泛的用途，世纪雕霸雕铣机单人操作，使用方便、快捷，经济实惠。

采用台湾直线支承导轨的1325机床丫轴，能把机床精度全面提升，其在加工实践方面，和TYl290相比，加工精度与速度基本相同。1325机床能在标牌制作、大型浮雕和幅面较大的面板切割等诸多行业中适用，传统的大型雕铣机仅可用于切割的历史由