微型雕刻机总体设计方轨.pdf

1.引言 1.1 雕刻机概述 1. 1. 1 雕刻机起源 雕刻可以追溯到远古时期，母系氏族时期的半坡氏族的“人面网纹盆”便是雕 刻的雏 雕刻机在法国“嘉宝”问世， 1950 年“嘉宝”生产出世界第一台真正意义的电 动、可缩放比例的手动雕刻机。随后美国、日本和法国等国也开始研制。 20 世纪 90 年代，随着微电子技 术的突飞猛进，直接推动微型计算机的急剧发展。微电子技术和微型计算机技 术带动整个高技术群体飞速发展，从而使雕刻机产生了质的飞跃。雕刻机完成了从 2D-2.5D-3D 加工的变革，功能完善、性能稳定、造型美观和价格合理成为雕刻机研 制的基本要求。 1.2 数控雕刻机及其发展现状 1.2.1 数控雕刻机 数控雕刻机是数控技术和雕刻工艺相 雕刻机、激光雕刻机等多种类型。它们的加工性能要求出入很大，对机床和数 控系统的要求也各不相同。如模具雕刻机的加工材料为金属，所以对机床本体的刚 性要求较高，而且其加工对象是模具，所以对加工系统的精度要求高 ; 而广告机加工 的是一般是塑胶板或有机玻璃等非金属材料，所以对机床刚性和加工系统的精度都 没有很高要求。但各类雕刻机都有一个共同的特点，也是数控雕刻机与普通数控机 床的一个显著区别，就是由于雕刻刀的特殊性，每次切削的有效成形面积小，所以 零件雕刻的刀具运动轨迹很长，加工时间往往也较长。因此，提高雕刻机的刀具运 动速度对缩短零件雕刻时间、提高加工效率具有特别重要的意义。 按照伺服驱动控制的类型不同，数控雕刻机又可以分为步进驱动雕刻机和伺服 驱动雕刻机。步进驱动属于开环控制，控制精度较低，但价格便宜，适用于对加工 要求不高的中低档雕刻机，如木工、广告业的雕刻加工。伺服驱动控制精度高，但 价格较贵，主要用于模具加工等高精度雕刻机。 此外，还可根据运动坐标控制的联动轴数，将数控雕刻机分为三坐标数控雕刻 机、五坐标数控雕刻机等。三坐标数控雕刻机可以控制三个坐标轴联动，完成浮雕 等常规雕刻加工 ; 五坐标数控雕刻机可以联动控制 X，Y，Z 三个移动轴和两个旋转轴， 用来完成复杂形状零件的雕刻加工。 1.2.2 研制雕刻机的目的和意义 机电一体化技术是机械技术和电子技术的有机结合，它包括机械、电子、计算 微型雕刻机总体及数控系统选用设计 机和自动控制技术。它从系统工程的观点出发，使产品或系统实现整体优化。近年 来，世界上各发达国家竞相发展机电一体化技术，以提高制造技术水平，实现生产 系统向柔性化、智能化发展。机电一体化技术给传统的机械工业带来了革命性的变 革和惊人的效益，使产业结构、生产方式和管理体制发生深刻的变化。机电一体化 是当今世界机械工业技术和产品发展的主要趋势，也是我国机械工业发展的必由之 路。 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。具体的雕刻过程都是数控雕刻机自动完成的。 2、产品的尺寸精度高，一致性好。数控雕刻过程是由计算机控制完成，可以达 到很高的精度和表面质量 : 批量加工时，产品的一致性好，这对于小模具行业十分重 要。 3、拓展了雕刻领域。只需改变控制程序，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，改善了雕刻表面质量，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。 1.2.4 数控雕刻机的应用领域 数控雕刻机的应用领域广泛，举例如下 : 1、广告及礼品制作业，用于雕刻各类双色板标牌、有机玻璃、三维广告牌、双 色人物雕像、浮雕奖章、有机板浮雕、立体门头字等。 2、模型制作业，制作沙盘模型、房屋模型等。 3、模具制作业，雕刻纽扣浮雕模、印刷烫金模，注塑模、冲压模、鞋模等。 4、木器业，用于浮雕图案设计及制作。 5、印刷电路板 (PCB)新产品开发中的电路制作，钻孔、铣槽等。 6、印章业，各类字体各类材料的印章雕刻。 7、电火花加工机床电极雕刻加工。 8、机械加工业，刻度盘字轮及标尺刻度。 9、汽车工业、轮胎模具，车灯模具及装饰品