自制低成本雕刻机

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1、自制低成本雕刻机一提到数控机床大家就会联想到它那高昂的造价,复杂的编程操作,使我们对它产生高深莫测的感觉。其实我们通过自己制作一些简单，低成本的数控小装置,如数控雕刻机来认识和学习这门技术知识,使我们从单一的电子爱好者提升到机电一体化的新领域,了解如今的数控技术。制作数控装置的难点在于装置的成本高昂，和机加工的困难，软件的简单设置和使用并不太难。高成本使以往自制的雕刻机不能被大多数爱好者所接受,我自己也是受这些因素的影响而对以往的雕刻机结构中的光杠及丝杆做了很大的简化,大幅度的降低了制作成本,下面介绍这台低成本的数控雕刻机。这款微型数控雕刻机具有以下特点1:龙门式结构稳

2、定性好，加工幅面大，小巧轻便的台式设计重量轻可置于书包内携带。2:它可以用来加工PCB版、PVC、压克力、密度板、木材等非金属材质的平面雕刻、刻章、3D浮雕等。可以用双色板来加工仪器仪表的面盘，使其制作的机壳接近产品。3:它的加工精度可达0.1毫米能满足绝大多数的PCB版，图章，标牌的加工要求。4:它的成本很低材料费大约（100-150元人民币）加工制作方便容易。5：所用的材料都是日常能找到或买到的，减少了后部之忧。6：制作过程不需要太复杂的工具，多数会用到台虎钳，电钻，手锯，样冲，丝锥，铰刀，卡尺，不同直径的钻头，螺丝等。7：为了降低成本自制的接口驱动板采用洞洞板结构

3、，比较容易也使成本最低。8：为了降低成本主轴电机直接采用3.17mm的电磨,精度可以。一:机械结构这台雕刻机采用了固定龙门结构如图1所示，整机分为底台、龙门架、X轴拖板、Y轴工作台、及Z轴拖板,在底板1上固定着Y轴工作台的驱动步进电机、丝杠、及作为Y轴工作台滑动导轨的两根光杠及龙门架。在龙门架上固定着x轴拖板的驱动步进电机、丝杠及作为X轴拖板滑动导轨的两根光杠。在X轴拖板上固定着Z轴拖板的驱动步进电机、丝杠及作为Z轴拖板滑动导轨的两根光杠。在Z轴拖板上有固定电主轴的L型固定架及U型卡环。在X、Y、Z三轴的拖板上焊接着与丝杠配合的螺母如图二所示。为了降低制作难度及成本丝杠

4、没有消回差装置，主轴电机直接采用卡口为3.17mm的电磨，功率及转速能满足要求。雕刻机的精度也在可以忍受的范围内。图3是这台雕刻机雕出的样品。二:接口驱动电路图电路如图4所示电路由X轴Y轴Z轴三个完全相同的步进电机驱动部分组成。现在以X轴为列来说明其工作原理，电路主要由两块步进电机专用驱动集成电路L297L298组成。L297的主要功能是脉冲分配，在其输出端A、B、C、D产生输出逻辑脉冲推动L298，L297还设有两个PWM斩波器来控制相绕组电流，实现恒流斩波控制以获得良好的转矩频率特性。从HDR1（2脚)来的X轴脉冲进入U1(L297)的CLOCK(18脚）经过U1的

5、处理在其输出端A、B、C、D、C（4、6、7、9脚）产生输出逻辑脉冲进入U2(L298)驱动双H桥在其输出端（2、3、13、14脚)输出步进脉冲带动步进电机旋转。L298是双H桥高电压大电流功率集成电路驱动器。利用L297与L298组成一个完整的驱动系统，可驱动两相步进电机，最高电压为46V，每相电流达2A。U1的SYNC(1脚）是同步脚连接U3、U5的1脚实现多片L297的同步，U1的ENABLE（10脚）使能控制脚，控制输出逻辑，它为低电平时,INH1、INH2、A、B、C、D均被强制为低电平使L298驱动器不工作。CONTROL（11脚)用来选择斩波信号的控制当它

6、是低电平时斩波信号作用于INH1、INH2上，而它是高电平时，斩波信号作用于A、B、C、D信号。前者适用于单级性工作方式而对于双极性工作方式的步进电机这两种方式都可以采用。S1U1的VREF(15脚)为基准电压调整脚，调整此脚电压来整定步进电机相绕组峰值电流。U1的cw/ccw（17脚）是X轴步进电机旋转方向指定脚，由HDR1（6脚)来的X轴方向指定信号连接于此脚。HALF/FULL（19脚）激励方式控制脚，高电平时为半步驱动方式，低电平时是整步驱动方式。RESET（20脚）是异步复位信号，其作用是将脉冲分配器复位。D3-D26是L298驱动器H桥的续流2极管。三:雕刻

7、软件机器使用雕刻软件分为两个部分：CAD/CAM设计绘图生成刀路，KCAM4控制雕刻机加工。CAD/CAM软件则相当多这里选用的是国产的“文泰”它安装使用方便，可以实现平面、3D立体雕刻如刻章、仪器仪表的面板、PCB线路板、浮雕等的设计绘图生成加工刀路都能完成。，图5是文泰的界面。常用控制雕刻机加工的软件是MACH3、KCAM4等。这里选用KCAM4是因为它的设置容易，界面简单能对原图进行缩放等。现在以有汉化版的KCAM4。图6是KCAM4的工作界面。四：加工制作底台、X轴拖板、Y轴工作台、及Z轴拖板的加工采用1.5-2mm的冷轧钢板在弯