数控雕刻机的制作

《数控雕刻机的制作》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、数控雕刻机的制作非常高兴能看到今年第6期《无线电》杂志做了一期关于雕刻机的专题，相信大家看过这个专题后，已经对雕刻机有了比较系统的认识。我是一个电子爱好者，也是一个雕刻机爱好者，本文中，我想将我的雕刻机制作过程介绍出来，希望能帮助广大朋友对雕刻机DIY有个更深入的了解。本机采用固定龙门结构，设计之初平衡考虑了用途、强度、行程及器件尺寸组合的关系，外形尺寸：355mm×355mm×370mm，行程：X215mm×Y215mm×Z55mm，重约70kg，主要用于雕刻PCB、外壳等，偶尔雕刻点铜、铝等软金属。机架

2、制作机架是在一块20mm厚的A3钢板上平面磨床两面磨平后线切割而成的。20mm厚的钢板对于此机可以说是超标了，笔者制作时主要考虑A3钢板比较便宜，而且钢板厚了，能保证强度，也方便轴承座等的安装。本机主体主要包括两块立板、两块横板、XY轴托板、工作平台及Z轴滑台，见图1。Z轴是自制雕刻机过程中比较难的地方，如果选用成品雕刻机的二手拆机滑台，可为DIY起到事半功倍的效果，既能节省加工工作量及成本，又能保证精度。立板和侧板分别在相应的四角打孔，攻丝后用螺丝固定。尽量不用焊接而选用螺丝，一是螺丝可以方便后期调整，二

3、是焊接后由于应力作用，机架容易出现变形。机架切割完成后，要在立板和横板上打孔，作为光轴及丝杆的固定孔。打孔时，需要使立板和横板分别两两对齐、重叠后再进行，以保证光轴及丝杆安装的平行度，这点非常重要。Y轴平台下为防尘隔板，可以防止雕刻碎屑落在光轴及丝杆上，减少光轴及丝杆的磨损，延长使用寿命。这项防尘设计是不可缺少的。滑动及传动制作滑动部分XY轴都选用了直径20mm的镀铬光轴，配合加长型箱式滑动单元，光轴长度为315mm，两头攻M8螺丝孔，通过螺丝固定在机架上，如图2所示。加长箱式滑块长100mm，内部有两个直

4、线轴承，全部滑动单元价格在300元左右。制作本机时，笔者为了减少工作量（可以少打螺丝孔）选用了这种一体的加长箱式滑块，因为每根光轴只有一个滑块，所以会对精度有一定的影响。读者在制作的时候尽量设计成每根导轨两个滑块，可以通过调整安装，消除滑块本身的误差，提高精度。丝杆选用了二手拆机的THK1404滚珠丝杆，丝杆直径14mm，螺距4mm。丝杆安装在两根光轴的中间，一头用专用的固定座固定在机架上，这种固定座内部为两个配对的角接触轴承，可以消除丝杆的轴向攒动。另一头通过一个普通的深沟球轴承支撑在机架上，丝杆的螺母用

5、于钢板做的方块和托板相连。读者在制作时尽量选用滚珠丝杆，在保证精度的同时，能显著提高机器的运行速度（传动效率高）、稳定性及使用寿命。二手拆机及全新国产滚珠丝杆都可选用。不同精度价格差距也比较大，业余制作选用200元左右的拆机或全新国产滚珠丝杆足矣，丝杆直径和导程自己选择，一般直径8~20mm，导程2~20mm。不建议使用弹簧双螺母消回差，传动效率底，寿命短，而且加工调试繁琐，有的爱好者自认为能节省成本，其实细算，得不偿失，最终钱没少花，机子做成的效果还不理想。当然，如果只是做实验，可以尝试一下弹簧双螺母消回

6、差。驱动制作驱动部分每个轴各使用一个57步进电机，也是拆机二手件，为六线两相步进电机，价格30元左右。步进电机通过4个直径10mm、长度60mm的圆钢，两头攻M4螺丝孔固定在机架上。电机轴和丝杆轴用联轴器连接，以消除两轴误差，保证传动自如。见图3。57两相步进电机的转动角为1.8°，就本机来说，步进电机每走200步旋转一周，丝杆直线距离行走4mm，由此可以算出机器分辨率为0.02mm。实际使用中，驱动电路是带细分的，你可以选择如2、4、8、16等不同等级的细分。使用细分，可以提高精度及步进电机运行的平稳性，

7、但太高的细分也是没有意义的。高细分会提高驱动脉动频率，也就对器件提出了更高的要求，器件指标不过关，反而会出现一些莫名其妙的问题，如光耦的响应速度等。如本机驱动选用8细分，理论精度就是0.02mm除8，为0.0025mm，但实际上这个精度是达不到的。机子的精度是个综合性的问题，包括机架设计、导轨类型及精度、丝杆螺距及其精度、主轴精度等。所以选择丝杆时，不要追求太小的螺距，对提高精度没有太大帮助，反而会降低机器运行速度。业余制作的雕刻机精度能达到0.05mm就已经非常不错了。主轴及控制箱制作本机主轴选用了低价的

8、直流电机，额定电压110V，功率200W，转速能到9000转，配合直流调速电路，能方便地调节转速和功率／分，价格100多元。电机夹头为ER11夹头，配合不同直径的夹头互换，以使用不同的刀具，主轴通过主轴夹具固定在Z轴上，见图4。这款直流电机用于业余条件下雕刻PCB、外壳等，已经足够用了。当然你也可以使用“大功率变频主轴+变频器”的组合，价格会在几千元不等。控制箱内部包括电源变压器、电源整流滤波板、步进电机驱动板及