三自由度小型雕刻机设计与制作设计方案

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1、三自由度小型雕刻机设计与制作设计方案我们设采用雕刻方式：雕刻刀具只做高速旋转和Z轴方向进刀、退刀运动，而Y轴带动工作台带动工件作Y轴方向进给运动，而X轴带动Z轴作X轴方向进给运动，这两个方向的基本运动方式如下：由步进电机转动螺杆，带动刀具和工件的相对移动、从而实现X,Y,Z轴方向近给运动。在X,Y,Z方向上导向件直线导轨，其导向活动范围满足加工工件的要求。3系统结构雕刻机有电气控制部分和机械结构部分三部分组成，电器结构部分主要有控制计算机，信号接口部分与驱动控制部分。计算机主要负责图形设计，位移计算，控制

2、信号输出，在整个系统中起到大脑的作用。信号接口部分负责将电脑传来的信号进行分配，将信号分配给各个驱动电路（包括变频器，可以控制主轴转速）。还可以控制主轴状态，例如如果主轴上安装是激光切割器，就可以完成激光切割的控制。同时又接受限位开关，对刀开关的信号，把信号反馈给电脑。在整个系统中相当于神经的作用。驱动电路将信号放大，结合驱动芯片将位移信号输出给步进电机。起执行器的作用。机械部分主要有龙门架，工作台，丝杆，联轴器，导轨等部分组成。4步进电机选用4.1步进电机特点及驱动方法位移驱动电机选用步进电机，考虑到系

3、统为开环控制，选用57型步进电机，扭矩较大，在此负荷状态下一般不会造成失步。步进电机是将电脉冲22信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步

4、进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器。4.2步进电机应用特点虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能像普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一,广泛应用在各种自动化控制系统中。

5、随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（即步进角）。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。4.3步进电机主要分类步进电机在构造上有三种主要类型。1反应式：定子上有绕组、转子由软磁材料组成。结构简单、成本低、步距角小，可达1.2°、但

6、动态性能差、效率低、发热大，可靠性难保证。2永磁式：永磁式步进电机的转子用永磁材料制成，转子的极数与定子的极数相同。其特点是动态性能好、输出力矩大，但这种电机精度差，步矩角大（一般为7.5°或15°）。3混合式：混合式步进电机综合了反应式和永磁式的优点，其定子上有多相绕组、转子上采用永磁材料，转子和定子上均有多个小齿以提高步矩精度。其特点是输出力矩大、动态性能好，步距角小，但结构复杂、成本相对较高。按定子上绕组来分，共有二相、三相和五相等系列。最受欢迎的是两相混合式步进电机，约占97%以上的市场份额，其原

7、因是性价比高，配上细分驱动器后效果良好。该种电机的基本步距角为1.8°22/步，配上半步驱动器后，步距角减少为0.9°，配上细分驱动器后其步距角可细分达256倍（0.007°/微步）。由于摩擦力和制造精度等原因，实际控制精度略低。同一步进电机可配不同细分的驱动器以改变精度和效果。4.4步进电机参数1步距角精度：步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差。用百分比表示：误差/步距角*100%。不同运行拍数其值不同，四拍运行时应在5%之内，八拍运行时应在15%以内。2失步：电机运转时运转的步数，不等于理论

8、上的步数。称之为失步。3失调角：转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度，电机运转必存在失调角，由失调角产生的误差，采用细分驱动是不能解决的。4最大空载起动频率：电机在某种驱动形式、电压及额定电流下，在不加负载的情况下，能够直接起动的最大频率。5最大空载的运行频率：电机在某种驱动形式，电压及额定电流下，电机不带负载的最高转速频率。6运行矩频特性：电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线称为运行矩频特性，这是电机诸多动态曲线