雕刻机毕业设计Word文件下载.doc

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雕刻机；

数控机床；

设计

I

目录

TheDesignOfSmallSimpleEngravingMachine

Abstract

CNCengravingmachineisamechatronicsmachinetoolusedforcarvingprocessing,itcanbeprocessedmaterialsrangeisverywide,canbeprocessingcopper,aluminumandothermetalmaterials,andprocessingnon-metallicmaterialssuchasplastic,ceramic,stone,thereforetheyarewidelyusedinallwalksoflife,hasverybroadmarketprospects.TheuseofCNCengravingmachinegreatlyimprovetheefficiencyofthecarvingprocess,providedtheimpetustothedevelopmentofmanufacturingindustry.

CNCengravingmachine,throughitscontrolsystemtocontrolthestepmotorandelectricspindle,steppermotorthroughcouplingdrivescrewrotation,againleadscrewdrivescrewnutanditsfixedpartsdolinearfeedmovement,motorizedspindledrivetoolrotaryagainatthesametime,soastorealizeengravingmachineinX,Y,Zthreedirectionsofcarvingprocessing.

Thisdesignadoptssteppermotortofeedmovementasthedrivemotor,servomotorcontrolismoresimple,thecostislower.Theballscrewnutpairandelasticcouplingasthemaintransmissionparts,geardriveitsbetterstability,structureismorecompact,moreeasytoguaranteemachiningaccuracy.Withlinearrollingguideasguideparts,truerlineslideguideitssmallerfrictioncoefficient,positioningaccuracyishigher,longerlifeandnoteasytoappearthecrawlingphenomenon.

TheexpectedpurposeofthisdesignisimplementedthroughthedesignofCNCengravingmachinebasedonsinglechipmicrocomputercontrolthethreeaxeslinkagecontrol,basedonthegeneraldesignoftheCNCengravingmachinemechanicalsystem,thedesignofthemaincomponentsofmechanicalsystemandthedesignofthecontrolsystem,finallymakethedesignoftheCNCengravingmachinecancompleteinX,Y,Zthreedirectionsofcarvingprocessing,toachievetheintendedpurpose.

Keywords:

engravingmachine;

CNCmachinetools;

desig

III

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第1章绪论 1

1.1数控雕刻机综述 1

1.2研制雕刻机的目的和意义 1

1.3数控雕刻机的特点 2

1.4数控雕刻机的应用 2

1.5我国数控雕刻机的发展现状 3

第2章机械系统总体设计 4

2.1整体结构设计 4

2.1.1总体布局的基本要求 4

2.1.2雕刻机总体布局的设计 4

2.1.3雕刻机的坐标系统选择 5

2.1.4雕刻机的机械结构 5

2.2进给系统 6

2.3主传动系统 6

第3章机械系统主要零部件设计 7

3.1主要技术参数 7

3.2主要零件的设计 7

3.2.1主轴电机的选择 7

3.2.2步进电机的选择 8

3.2.3X轴滚珠丝杠螺母副及其支承轴承的选择 9

3.2.4Y轴滚珠丝杠螺母副及其支承轴承的选择 14

3.2.5Z轴滚珠丝杠螺母副及其支承轴承的选择 17

3.2.6导轨副——直线滚动导轨的设计与选择 20

3.2.7联轴器的选择 22

3.2.8滚珠丝杠的校核 23

3.2.9步进电机的校核 26

第4章数控系统主要零部件设计 29

4.1确定机床控制系统方案 29

4.2主要芯片配置 30

4.2.1单片机芯片选择 30

4.2.28031单片机的主要特性及引脚 30

4.2.3RAM的选用 31

4.2.4EPROM的选用 31

4.2.58031单片机I/O口扩展 31

4.3键盘设计 32

4.4显示器设计 33

4.4.1显示器显示方式的选用 33

4.4.2显示器接口 33

4.5越界报警电路 34

4.6步进电机接口电路及驱动 34

4.7部分程序 35

总结 37

参考文献 38

附录1外文翻译-原文部分 39

附录2外文翻译-中文部分 45

致谢 51

第1章绪论

1.1数控雕刻机综述

数控雕刻机是一种采用数控技术的专用机床，它通过控制系统来识别程序代码并把程序代码转化为能够驱动电机运转的带有功率的信号来控制电机，从而实现对雕刻加工的控制。

它较传统的手动雕刻加工具有高效率、高精准性、高成品率等优点，因此受到许多企业的欢迎并最终成为雕刻机发展的主流。

数控雕刻机可以分成很多很多种，有用来加工木料的，有用来加工石材的，有用来加工玻璃的，有用来加工金属的，有用来加工陶瓷的，有用来加工塑料的，总之数控雕刻机可以根据其加工对象的不同分成非常多的类型。

另外不同的雕刻机其采用的原理可能也不一样，有的是利用激光技术，有的是利用等离子技术，还有的是利用刀具的切削加工技术。

除此之外不同的雕刻机根据其结构上或原理上的特点，其加工的产品也不尽相同，有专门用来刻印章的，有专门用来做模具的，有专门用来做工艺品加工的，总之根据其加工产品的不同也可以分成很多不同的类型。

数控雕刻机可以看作是一台数控钻铣床，它能够完成钻、铣等工艺，它的刀具包括各种钻头及铣刀等，根据其加工材料的不同，其所用刀具也有一定的差异。

下图为一些木工雕刻机常用的刀具。

图1-1木工雕刻机的刀具

1.2研制雕刻机的目的和意义

机电一体化技术让制造加工变得越来越方便，越来越快速准确，也越来越智能。

在许多国家，他们都会投入很多的资金用于机电一体化技术的开发运用，他们的制造业生产的产品在机电一体化技术的影响下变得越来越精细，生产效率也越来越高，因此作为机电一体化机床的数控雕刻机也非常有必要进行深入的研究。

我国的雕刻技术的发展时间比较短，产品开发能力和生产技术水平还比较低，因此我们国家还需要花更多的时间进行雕刻技术的学习。

另外我国数控系统研发水平不强，许多数控系统的核心还不够好，需要从国外进口，因此加紧开发属于我们国家自己的雕刻机数控系统是非常重要的。

1.3数控雕刻机的特点

（1）加工精准，雕刻机雕刻过程是由控制系统控制完成的，在控制系统的控制作用下，雕刻机的雕刻加工变得更加精细和准确。

（2）加工过程稳定，产品质量好。

（3）结构紧凑，拆装方便。

（4）加工范围非常广。

（5）操作简便，略微懂一点电脑的人就能熟练使用。

（6）价格便宜。

其价格比其它机床要便宜很多。

1.4数控雕刻机的应用

数控雕刻机既可以加工木料，又可以加工石料，还可以加工金属、陶瓷等材料，因此数控雕刻机可以加工得到的产品非常多，有一些是我们生活中常见的，像市面上见到的各种各样的玉佩、玉坠、玉镯等装饰品，还有公司单位用的印章都可以用雕刻机来加工。

另外在许多行业也常用数控雕刻机来加工他们的产品，像建筑行业用的建筑模型，模具制造行业生产的各式各样的模具，广告行业制作的三维广告牌都会用到数控雕刻机来加工。

几种其加工的产品如下图。

浮雕装饰品建筑模型

印章工艺品模具

图1-2几种雕刻机加工的产品

31

1.5我国数控雕刻机的发展现状

建国以来，我国一直努力发展制造业，也取得了一些进步，但是仍存在一些制造工艺还达不到相应的标准的问题，所以许多设备或核心部件常常需要进口，另外我国的技术创新能力还不够强，常常是仿造多过创造。

在雕刻领域，我国与一些发达国家相比要逊色很多，许多雕刻产品还不能达到精度的标准，因此还需要进一步提高自身的雕刻加工工艺水平。

这些年来，我国的数控雕刻技术取得了一定的进步，生