设计说明书

目录

1.1雕刻机的发展历史..............................................

1.1雕刻机的基本知识..............................................

1.2数控雕刻机的简介...........................................

1.2.数控雕刻技术的产生............................................

1.2数控雕刻机的特点...........................................

1.2国内研究状况及其发展趋势..................................

第二章.微型数控雕刻机的总体结构设计

2.1设计前的调查分析....................................

2.1.1项目背景................................................

2.1.2问题描述...............................................

2.1.3功能需求分析..........................................

2.1.4设计思想及其设计原则................................

2.2雕刻机的机械结构..............................

2.2.1雕刻机的工作原理.................................

2.2.2雕刻机总体布局的基本要求........................

2.2.3总体结构设计..................................

第三章.微型数控雕刻机的传动系统设计计算与选型

第一章.引言

1.1雕刻机

1.1.1雕刻机的发展历史

在1938年，世界第一台手动雕刻机在法国诞生。1950年这家公司又生产出世界第一台真电动、可按比例缩放的手动雕刻机。1952年，美国麻省理工学院生产出世界上第一台三坐标数控统床，标志了数控技术的诞生。不久，雕刻机技术吸引美国、日本和法国等国的兴趣。20世纪90年代，微电子及电信技术的发展，使微型计算机的急剧增长。微电子技术和信息技术推动了现代科技的飞速发展，从而使自动控制领域以及雕刻机技术产生了质的飞跃。综上来看，数控雕刻机经历了四个阶段的发展.

1、硬件实现阶段：

从1952-1970年，为硬件数控NC阶段。这阶段是伴随着微电子技术发展的初级阶段发展起来了，同微电子的发展相似，经过了三代，即电子管、晶体管和小规模集成电路。在这段时间的数控系统，各种控制功能均能在硬件上完成，通过对逻辑阵列的编程实现。

2、小型计算机控制阶段：

随着小型机的快速发展，以小型计算机控制的数控机床（CNC）发展起来，1974年，在数控系统中微处理器的应用，使机电一体化成为现实。微处理器的广泛采用促进了数控机床的普及应用和数控技术的发展。而随着超大规模集成电路普及应用，CNC系统在系统体系结构上，幵始出现模块化、功能化的并行处理结构。数控系统产品也逐渐开始标准化。

3、CPU阶段：

在通用微处理器的快速发展之下，CNC系统利用通用CPU处理器的高处理速度，向高速、高精度的方向发展，并逐渐成为当今数控系统的主流。

4、开放式阶段：

由于个人计算机的性能提升，数控系统核心的高处理速度应经被个人计算机性能包含，并且伴随着PC机的大批量生产，价格很低廉。数控系统进入了基于个人计算机的CNC系统阶段，为CNC的幵放化、标准架构化提供了基础。

1.1.2雕刻机的基本知识

雕刻机在数控机床中，电主轴主要采用变频调速方法。目前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，它的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。但是价格便宜、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。这种驱动器又有开环和闭环两种，后者可以实现位置和速度的反馈，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。

直接转矩控制是继矢量控制技术之后发展起来的又一种新型的高性能交流调速技术，其控制思想新颖，系统结构简洁明了，更适合于高速电主轴的驱动，更能满足高速电主轴高转速、宽调速范围、高速瞬间准停的动态特性和静态特性的要求，已成为交流传动领域的一个热点技术。

电脑雕刻机有激光雕刻和机械雕刻两类，这两类都有大功率和小功率之分。因为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： 1、胸牌：小功率激光雕刻机（刻章机）、

大功率或小功率电脑雕刻机； 2、建筑模型：大、小功率电脑雕刻机； 3、金属（模具、章等）加工：大、小功率电脑雕刻机（大功率因每次切削量较多而省时）； 4、水晶字制作：大功率激光雕刻机（50W 以上），大功率机械雕刻机； 5、木材、有机玻璃、人造石等标牌制作：大功率机械雕刻机； 6、展示、展览模型制作：大功率、大幅面机械雕刻机。

主要应用

广告业、工艺业、模具业、建筑业、印刷包装业、木工业、装饰业等。

雕刻耗材

亚克力有机板、PVC板、芙蓉板、双色板、木工板、密度板、大理石、防火板、橡胶板、玻璃等。1.2数控雕刻机及其以后道路

1.2.1数控雕刻机的简介

CNC雕刻机简介：CNC为Computer numerical control（计算机数字控制）的英文缩写。因此CNC 雕刻机也叫数控雕刻机，它体现的是一种自动化以及机械化的生产模式。从加工原理上讲是一种钻铣组合加工，通过CAM软件中设计好的任意图案，字体，三维路径进行电脑式计算加工路径。由于CNC雕刻对象的特点为图案复杂、造型奇特、成品精细，而CNC雕刻机以轻型结构为主，这实际上限定了CNC 雕刻的工作方式为：“小刀具的快速铣削”，事实上这也正是CNC雕刻的“专业优势”，缘由是CNC 雕刻是在干“常规大刀具无法加工的业务”。

1.2.2数控雕刻技术的产生

早在二十世纪中叶以前，人们对于零件打孔和铣削的加工手段主要靠人工作坊式的手动和半自动的金属冲、钻、压等机床设备。不但厚重、笨、大，而且性能差、速度慢、功能少、效率低。自从60年代初以来，就工业发达国家的许多PCB（印刷电路板）加工设备设计而言，为了使产品具有强劲的市场竞争力以满足人们的要求，生产厂家纷纷投入了较大的人力、物力和财力，就PCB加工设备的设计过程中存在的问题做了深入研究，最后在60年代初获得了较大的成果。

随后雕刻机、雕铣机、加工中心等一系列数控机床便如雨后春笋般应运而生。根据相关资料载述，世上首台CNC机床的问世，是1952年在芝加哥机床展览会上出现的，而针对于PCB工业加工的CNC机床大概晚于纯金属切削加工机床10年左右，它是60年代初期出现的，从此便开创了数控雕刻技术的新纪元。

1.2.3数控雕刻机的特点

数控雕刻机的主要特点如下:

1、自动化程度高。

2、产品的尺寸精度高，一致性好。

3、数控雕刻机便可以雕刻浮雕、各种复杂的曲面，支持各种刀具，提高了雕刻效率。

4、数控雕刻机都有钻铣功能，可用于钻孔、切边、加工小模具，性价比高。