91精品人妻互换日韩精品久久影视|又粗又大的网站激情文学制服91|亚州A∨无码片中文字慕鲁丝片区|jizz中国无码91麻豆精品福利|午夜成人AA婷婷五月天精品|素人AV在线国产高清不卡片|尤物精品视频影院91日韩|亚洲精品18国产精品闷骚

作者：張毅

   目前國內(nèi)外生產(chǎn)的雕刻機價格昂貴，如美國“雕霸”、法國“嘉寶”和日本“御牧”是此行業(yè)的佼佼者，價格都在10萬元人民幣以上。近幾年國產(chǎn)的雕刻機如北京“精雕”、上海“啄木鳥”在國內(nèi)也有一定的市場，但也價格不菲。這些高端產(chǎn)品對小型客戶和學校教學等領(lǐng)域來說成本太高，不能滿足大量需求。為此，本文提出了一種基于MACH3軟件控制的經(jīng)濟型四軸雕刻機，以滿足小型客戶和教學使用等需求。

1  四軸雕刻機總體設(shè)計

四軸雕刻機由機械結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。將G代碼導(dǎo)人MACH3軟件中，經(jīng)過上位機轉(zhuǎn)換，將控制脈沖傳輸給控制卡，控制卡驅(qū)動相應(yīng)步進電機驅(qū)動器，從而使電機帶動絲杠轉(zhuǎn)動，完成機架上某一方向的進給運動；工件夾持在A軸上做角度旋轉(zhuǎn)；通過電機帶動不同軸的運動，實現(xiàn)主軸對工件的立體雕刻。四軸雕刻機系統(tǒng)工作流程如圖1所示。

2機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計

機架作為雕刻機的機械結(jié)構(gòu)部分，對整個加工過程、加工效果起重要作用。雕刻機通常有立柱和龍門兩種架式，相比立柱式，龍門式結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性更好。龍門式又分為固定龍門式和移動龍門式，移動龍門式工作臺固定，雕刻軸作橫向和上下移動，龍門架作縱向移動，但龍門架移動較笨重且雕刻軸運動精度較難保證。而固定龍門式工作臺移動，龍門架固定，雕刻軸作橫向和上下移動，運動精度較易保證。因此本文采用了固定龍門式架構(gòu)，它主要包括電主軸、旋轉(zhuǎn)軸A軸、龍門架、X軸部件、y軸部件和Z軸部件幾個部分。四軸雕刻機三維結(jié)構(gòu)模型如圖2所示。

  在該機械結(jié)構(gòu)中，傳動部分采用步進電機驅(qū)動滾珠絲杠，通過聯(lián)軸器與滾珠絲杠連接，利用雙螺母消間隙原理，保證了傳動精度；滾珠絲杠兩側(cè)為直線光軸導(dǎo)軌，承擔了軸向較大的分力，保證了運動精度。運動方式采用龍門架固定，通過工作臺移動來實現(xiàn)X、y進給。A軸裝在X工作臺上，同步輪減速比為4:1，通過三爪卡盤夾持工件做角度旋轉(zhuǎn)。主軸電機帶動雕刻刀具高速旋轉(zhuǎn)，在Z方向上進刀、退刀進行雕刻，從而完成立體模型的雕刻加工。

3控制系統(tǒng)的設(shè)計

3.1  系統(tǒng)硬件設(shè)計

  硬件設(shè)計分為PC機與運動控制卡、驅(qū)動芯片和電機、行程限位開關(guān)和急停按鈕、主軸電機調(diào)速以及電源調(diào)節(jié)4個模塊。驅(qū)動板電路圖如圖3所示。

3.1.1PC機與運動控制卡設(shè)計

  PC機與運動控制卡連接，進行信號傳輸，控制著整個加工過程。刀具路徑的生成、運動控制卡的操作界面都需在PC機上完成，運動控制卡是連接PC機控制和機床加工的樞紐，接收到工作信號后它會發(fā)出相應(yīng)的脈沖串給步進電機驅(qū)動器和變頻調(diào)速器，來控制步進電機和主軸電機的旋轉(zhuǎn)。

3.1.2驅(qū)動芯片和電機設(shè)計

  驅(qū)動部分采用了東芝TB6560芯片構(gòu)成的高細分驅(qū)動器，其電機振動小、噪聲低、散熱效果好，最高128細分，可滿足每分鐘從幾到近千轉(zhuǎn)的應(yīng)用要求，驅(qū)動電路主要包括主電路、控制信號隔離電路和自動半流電路，滿足了低功耗、高精度、安全性等要求；驅(qū)動電機采用57步進電機，在滿足了精度需求的同時降低了設(shè)備成本。

3.1.3行程限位開關(guān)和急停按鈕設(shè)計

  本設(shè)計采用電感式限位開關(guān)，分別安裝在X、y、Z三個軸的絲杠兩端，用于控制三個軸的行程及限位保護，當由于代碼錯誤或操作失誤使機械運動部件將要超出行程時，觸及行程開關(guān)使系統(tǒng)停止運行。急停按鈕作為電氣保護的手動操作保護，在緊急情況下可以強制使系統(tǒng)停止運行，從而保護人身和設(shè)備的安全。

3.1.4  主軸電機調(diào)速與電源調(diào)節(jié)設(shè)計

  主軸電機的調(diào)速采用電壓調(diào)節(jié)，通過對輸出電壓的連續(xù)改變實現(xiàn)主軸的無級變速調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)量的變化通過界面展現(xiàn)。電源部分包括接口板、散熱、主軸電機及驅(qū)動器供電，分別輸出5 V、12 V、30 V以下連續(xù)調(diào)節(jié)電壓，電源容量采用額定容量的3倍，保證了電源系統(tǒng)的可靠運行。

3.2  系統(tǒng)軟件設(shè)計

  運用ARTCAM軟件將待加工模型模擬成刀具加工路徑，并生成G代碼，然后將生成的G代碼導(dǎo)入MACH3軟件中，根據(jù)加工要求設(shè)置參數(shù)，MACH3將根據(jù)G代碼和設(shè)定的參數(shù)通過輸出端口輸出控制信號給運動控制卡。

3.2.1  加工G代碼的生成

  ARTCAM軟件可以將平面圖形轉(zhuǎn)化為精致的三維浮雕模型，也可產(chǎn)生立體圓雕模型，并生成能夠驅(qū)動數(shù)控機床的G代碼，具有強大的三維模型設(shè)計功能。用戶可使用此軟件設(shè)計出待加工模型，將其生成G代碼，MACH3直接支持多種DXF、JPG、BMP、HPGL文件格式輸入，代碼通常采用TAP格式。

3.2.2MACH3軟件應(yīng)用

MACH3是一種功能強大的模擬數(shù)控軟件，可將PC機轉(zhuǎn)換為全功能的CNC控制器，利用PC機強大的計算功能來完成譯碼、插補、運動分配和控制等功能，廣泛應(yīng)用在雕刻機和數(shù)控銑床等數(shù)控方面。MACH3軟件操作界面如圖4所示，本文主要介紹它的幾個常用功能設(shè)置。

  (1)通信端口的設(shè)定。在設(shè)置選項內(nèi)選擇端口，定義好輸入輸出引腳，包括電機脈沖、方向及速度設(shè)置，繼電器主軸開啟和使能設(shè)置，急停開關(guān)和限位設(shè)置。

  (2)對刀設(shè)置�？刂瓶ㄉ嫌袑Φ抖丝谝�出，一個是對刀端，一個是COM地端，兩個端口一個接電主軸，一個接對刀塊。在軟件界面中先設(shè)置好對刀端口，然后點擊“操作”、“編輯按鈕腳本”，此時主界面對刀功能區(qū)對刀按鈕閃動，點擊此按鈕彈出代碼編輯區(qū)，根據(jù)實際情況輸入對刀運行速度、距離或返回距離。對刀操作時，把對刀塊放置在材料表面，點擊“對刀”按鈕，刀頭會緩慢下降，當觸及到對刀塊的時候Z軸坐標會自動清零，刀頭自動上抬到安全高度，對刀完成。

  (3)A軸回差補償設(shè)置。測量A軸回差值，正、反向轉(zhuǎn)動A軸到同一位置，其讀數(shù)差即是回差值，點擊“回差補償值”，在A軸對應(yīng)的空格內(nèi)輸入回差補償距離。

4實驗測試

四軸雕刻機成品如圖5所示。電源穩(wěn)壓穩(wěn)流檢測正常，各通信端口設(shè)定確認無誤，各軸電機運轉(zhuǎn)狀態(tài)良好，絲杠傳動平穩(wěn)、精確，加工過程中龍門架穩(wěn)定牢固，噪聲小，旋轉(zhuǎn)A軸回差值經(jīng)過測量后為0.2 mm。經(jīng)過測試，四軸雕刻機在實際工作中符合使用要求。

5  結(jié)語

本文設(shè)計的經(jīng)濟型數(shù)控四軸雕刻機采用通用PC機十運動控制卡為控制系統(tǒng)，兼具多任務(wù)特性和實時特性，是一種優(yōu)越的開放式數(shù)控系統(tǒng)。通過UG三維實體建模和虛擬裝配以及運動仿真檢驗，證明了其總體結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性，采用步進電機接滾珠絲杠進行傳動，簡化了機械整體結(jié)構(gòu)，提高了傳動精度。

6摘要：針對國內(nèi)外數(shù)控設(shè)備存在的價格昂貴而無法滿足中小客戶的需求問題，介紹了一種基于MACH3軟件的經(jīng)濟型數(shù)控四軸雕刻機。該四軸雕刻機采用MACH3控制系統(tǒng)，機架部分由步進電機與滾珠絲杠連接完成各方向進給運動，其成本低、體積小、易于控制，主要用于加工木材、塑料、鋁合金等較軟材質(zhì)且精度要求不高的立體模型，是面向小型客戶和教學使用等領(lǐng)域的經(jīng)濟型產(chǎn)品。