摘 要

雕刻机制作工艺日渐成熟，应用范围也日渐广泛。大到楼房建筑的装饰，小到商店门前的招牌，乃至很多产品的标识铭牌，可谓雕刻的使用范围无处不在。但雕刻机的价格均比较高,为了提高其普及率,设计开发一个经济、简练的机械运动系统是很具有重要的理论意义和实用价值的。

本文简要地介绍了雕刻机的起源和发展现状，分析了国内外同类雕刻机的特点，说明了雕刻机的功能和使用范围。综合运用机械设计制造和加工工艺等知识，提出了简化雕刻机运动系统的设计思路。其次，讨论和确定了本雕刻机的总体结构布局。本雕刻的运动系统包括了主运动系统和进给运动系统。其主运动系统采用电机直接接刀具，省去中间传动，而进给运动系统是采用步进电机带动滚珠丝杠使部件在导轨上平移来实现三轴联动。再次，对主电机的选用、滚珠丝杠、步进电机以及导轨等主要零部件进行了详细的设计与计算。本雕刻机有着安装方便，结构简单、新颖，制造成本低等优点，可用于中小型雕刻机，对雕刻机价格具有一点的影响。

关键词：雕刻机，运动系统，三维

Triaxial engraving machine

ABSTRACT

Production technology of engraving machine has become mature and widely been used in many fields. The sculpture technology is used in the construction of the building decoration, small signs in front of the store, many products and logo nameplate. But the price of engraving machine is high; to be able to increase its penetration rate, design a mechanical system which is cheaper and brevity has a very important theoretical and practical value.

This article briefly introduced the origin and the state-of-the –art of the engraving machine, analyzed the similar characteristics of sculpture both at home and abroad, explained the functions and scope of use of the engraving machine. Firstly,a motion system design ideas was got by comprehensive using the knowledge such as mechanical design and manufacturing and processing technology. Secondly, the carving of the layout of the engraving machine are discussed and identified. The movement system of the sculpture, including the main movement system and feed movement.The main campaign directly to the electrical system used knives, eliminating the middle transmission, and the Progressive Movement system is used to the stepper motor driven ball screws so that components in the rails On the pan to achieve three-axis linkage. Finally, Selection of the main motor, ball screw, the stepper motor and rails, and other major components of a detailed are designed and calculationed. The engraving machine is easy to install, simple structure, new, and low cost manufacturing, can be used for small and medium-sized carving machine, the engraving machine with little impact on prices.

Key words: engraving machines, motor system, 3D

第一章 绪论 - 4 -

1.1 雕刻机的概述 - 4 -

1.2设计研制的雕刻机的特点 - 4 -

1.3研制的雕刻机功能及使用范围： - 5 -

第二章 系统分析与方案的订制 - 6 -

2.1三维雕刻机的设计参数 - 6 -

2.2雕刻机总体方案选择 - 7 -

2.2.1总体布局要求 - 7 -

2.2.2总体方案确定 - 8 -

2.3雕刻机运动系统方案设计 - 8 -

2.3.1坐标系统的确定 - 9 -

2.3.2总体结构 - 10 -

2.3.3主运动方案 - 10 -

2.3.4进给运动方案 - 1 -

第三章 主运动系统的设计及校核 - 12 -

3.1铣削力、扭矩和功率的计算 - 12 -

3.2钻削力、扭矩和功率的计算 - 12 -

3.3主运动系统的设计 - 16 -

3.3.1主运动系统的方案 - 16 -

3.3.2主轴电机的设计计算 - 17 -

第四章 进给运动系统设计计算 - 18 -

4.1 Z方向进给运动系统设计 - 18 -

4.1.1 Z方向进给运动系统组成 - 18 -

4.1.2滚珠丝杠副的设计计算 - 19 -

4.1.3滚珠丝杆的校核 - 25 -

4.1.4 Z方向进给电机的设计计算 - 25 -

4.1. 5联轴器的选择 - 30 -

4.1. 6 Z方向直线导轨副的设计计算 - 31 -

4.2 X方向进给运动系统设计 - 32 -

4.2.1 X方向进给运动系统组成 - 32 -

4.2.2滚珠丝杠副的设计计算 - 35 -

4.2.3滚珠丝杆的校核 - 37 -

4.2.4 X方向进给电机的设计计算 - 40 -

4.2.5联轴器的选择 - 42 -

4.2.6X方向直线导轨副的设计计算 - 42 -

4.3 Y方向进给运动系统设计 - 43 -

4.3.1 Y方向进给运动系统组成 - 44 -

4.3.2滚珠丝杠副的设计计算 - 46 -

4.3.3滚珠丝杆的校核 - 48 -

4.3.4 Y方向进给电机的设计计算 - 51 -

4.3.5联轴器的选择 - 52 -

4.3.6Y方向直线导轨副的设计计算 - 53 -

4.4 雕刻机设计参数的确定 - 53 -

结 论 - 55 -

致谢 - 56 -

参考文献 - 57 -

第一章 绪论

1.1 雕刻机的概述

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”便是雕刻的雏形。在我国北宋时期便发明了活字印刷，《梦溪笔谈》有记:“其法用胶泥刻字，薄为钱唇，每字为一印，火烧令坚……”。这里的刻字应属于雕刻的范畴。随着时代的发展，我国的雕刻艺术日益精深，玉雕、象牙雕、红木雕、篆刻泥人雕等手工雕刻技术都可堪称一绝。

上世纪90年代至今，机械雕刻获得了前所未有的发展。从最初的刻字机，刻章机再到三维雕刻机，制作工艺也日渐成熟，应用范围也日渐广泛。大到楼房建筑的装饰，小到商店门前的招牌，乃至很多产品的标识铭牌，可谓雕刻的使用范围无处不在。

雕刻机(Engraving Plotter)，顾名思义就是用机器代替人工进行雕刻的设备。