论文总字数：19368字

摘 要

本文主要介绍了数控雕刻机的硬件设计和软件设计，重点在于软件设计中的文泰雕刻。首先，第一部分介绍了数控雕刻机的整体设计，包括整体设计的结构图 、工作原理以及工作要求和系统的控制方式。然后，第二部分讲述了硬件结构，包括运动控制板卡的概述和伺服电机的工作原理、伺服驱动器的作用、编码器的结构和作用。其次，第四部分谈论了软件部分，包括文泰雕刻软件的基本概念和功能综述以及Editasc数控软件的功能。软件主要是是利用Editasc数控软件进行文字图案的雕刻和动态性能的分析，利用文泰雕刻软件生成.nc文件，实现各种图案的雕刻，最后一部分讲述了设计的成果，包括，字符的设计、安全标志的设计和人像图形设计。

关键词：雕刻机 运动控制板卡 文泰雕刻 伺服系统

Programming and Design of NC engraving Machine

Abstract

This paper mainly introduces the hardware design and software design of CNC engraving machine, focuses on the software design of the Thai carved. First of all, the first part introduces the overall design of the CNC engraving machine, including control structure, the overall design principle and work requirements and system. Then, the second part describes the hardware structure, including the overview of the motion control card and servo motor working principle, servo drive function, encoder structure and function. Secondly, the fourth part talks about the part of the software, including the Thai carved software review, the basic concept and function of Editasc NC software function. The software is mainly analysis of the text pattern using Editasc NC software engraving and dynamic performance, the use of Thai carved software to generate.Nc files, to achieve a variety of patterns of the sculpture, the last part of the design results, including design, graphic design and portrait character design, safety signs.

Keywords: Carving machine ;Motion control board ;Wentai carving ;Servo syste

目录

摘 要 II

Abstract III

第一章 绪论 1

1.1课题背景与意义 1

1.2 数控雕刻机的概述 1

1.3 数控雕刻机的研究现状 3

1.3.1基于单片机系统的数控雕刻机 3

1.3.2基于运动控制专用PLC控制系统的数控雕刻机 4

1.3.3专用数控系统的控制器 5

1.4 毕业设计论文整体方案及章节安排 5

第二章 数控雕刻机系统的整体设计 6

2.1 工作方式与要求 6

2.2 控制方式的选择 7

第三章 数控雕刻机系统的硬件设计 8

3.1 数控系统的简介 8

3.1.1 数控系统的概念 8

3.1.2数控系统的组成 8

3.2 多轴运动控制板卡简介 9

3.2.1运动控制卡介绍 9

3.2.2运动控制卡的性能 10

3.3伺服驱动器和伺服电机 11

3.3.1交流伺服电机的结构和原理 11

3.3.2控制方式 12

3.3.3伺服驱动器 12

3.4检测元件的基本介绍 13

3.4.1旋转光电编码器的介绍 14

3.4.2光栅的介绍 14

第四章 数控雕刻机系统的软件设计 15

4.1 文泰刻绘2000 软件的介绍 15

4.1.1基本概念 15

4.1.2功能综述 16

4.2 EdiTasc数控软件 17

4.3 NCStudio编程指令的介绍 18

4.3.1主轴功能S和进给功能F 18

4.3.2辅助功能M代码 18

4.3.3准备功能G代码 19

第五章 文泰雕刻设计与分析 20

5.1 设计的成果 20

5.1.1利用文泰雕刻软件进行文字的设计和雕刻 20

5.1.2利用文泰雕刻软件进行图标的设计 22

5.1.3加工轨迹编程设计 24

第六章 总结与展望 26

6.1 论文总结 26

6.2论文展望 26

参考文献 27

致 谢 28

附录 29

第一章 绪论

1.1课题背景与意义

在如今机械制造行业里面，数控技术是特别重要的技术，它的技术水平代表着国家的发展水平。现在不论是柔性、集成制造还是设备自动化，它们全部依靠着数控技术的支撑。它也是一门结合了很多现代制造业的科学技术。随着现在科学技术越来越发达，数控技术也随时在更新换代，它在制造业和社会发展以及人民的幸福指数有着很重要的地位。^[1]

由于数控技术的重要性，从改革开放以来这四十年间，国家非常重视数控技术的发展和创新。如今是一个信息爆炸的时代，这就会渐渐形成信息化和工业化相结合的局面。因此各国不断的扶持和发展数控技术，从而提高机器设备的精度和速度，提高产品的质量，获得更多消费者的信赖。现如今发展数控技术已经成为各国之间市场竞争力以及科技水平高低的重要依据。因此在新的条件下，研究数控发展迫在眉睫。^[2]

本次毕业设计课题的目的主要是让生活在信息时代的我们，将所学习到的知识运用到实际当中，掌握系统总体设计的流程，课题的实施与完善。 通过对于数控雕刻机课题的研究，首先熟悉雕刻机各种硬件、熟悉使用相关软件、雕刻机的原理进行究课题的控制方式等前期准备，其次是进行图案设计，浮雕设计，看懂NC代码等，最后完成立体字、阴刻、阳刻、空心字及其浮雕设计等等并进行加工制作。这一系列的过程培养了我们处理项目的能力，如何去解决工作中的困难，培养我们工科生应有的缜密思维和逻辑思维。

1.2 数控雕刻机的概述

雕刻产品在生活中处处可见，它已经是人们生活不可或缺的产品，它还装饰着每个家庭，每个商场，种类很多，形状各异。传统的手工雕刻是基于“切割刀”作为工具。在改革开放之前，制造业中的家具、木质装饰品等全是手工雕刻。这种雕刻方式不仅仅浪费时间、效率低下，花费大量的劳动力，而且不能保证雕刻出来产品的质量，这使得很多厂家对于制造业的未来充满担忧并且很多消费者对此也表示不满。为了解决这一问题，很多做雕刻的厂家就想到了雕刻机。早期的雕刻机大部分都是从国外进口，但随着数控技术的发展，国内的雕刻机占的市场比重也越来越高。^[3] 我们现在所说的数控雕刻机是一种带有控制程序的机床，它是通过计算机编程来规定轨迹，图案，并把相应的代码发到驱动装置，从而进行各种文字、图案雕刻的一种机床。数控雕刻机笼统的说是由硬件、控制、软件部分三部分组成，如果仔细分类的话是由上位机、数控装置、伺服驱动装置和反馈系统、雕刻机床五部分构成。 数控雕刻机是由手工雕刻和传统雕刻演变发展而来，它是吸收了两者的优点将他们融会贯通。与传统的雕刻机相比，数控雕刻机有着独特的优势，所以现在国内数控雕刻机的使用率以及普及率越来越高。数控雕刻机具备产品质量好，加工精度高，没有人为操作的误差、可以实现复杂图案的加工、一定时间内，生产的产品更多，生产效率高、反馈的效率高，劳动力得到大力解放等优点。但它也存在着一定的缺点，比如国外的进口雕刻机，由于技术原因，国内缺乏对精度思维加工技术，维修起来十分困难。还有就是前期准备工作很长，需要构画图纸，编写程序等。总之，数控雕刻机的出现很大程度上代替了手工雕刻，一定程度上推动了科技的进步，使得人们的生活越来越便捷；数控雕刻机的发展也是传统雕刻的更新换代，它不仅对于制造业的发展有着很大的推动作用，而且对于雕刻机的操作人员有了更高的要求，这也代表我国的数控雕刻机正向着高精度、高品质、高要求的方向发展。^[4]

下图是本次课题所用的数控雕刻机

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