摘 要

“圆柱木工雕刻机的控制系统设计”是在对圆柱木工雕刻机进行了前期分析和调研后提出的。控制系统作为圆柱木工雕刻机的核心，其性能直接影响着雕刻机的加工质量和效率，因此开发出稳定高效并具有良好性价比的控制系统十分必要。

本文首先对数控系统和雕刻机技术的发展现状以及发展趋势进行了系统的分析和总结。然后在此基础上对木工雕刻机控制系统进行了模块划分，讨论了雕刻机控制系统的工作原理、主要功能、组成结构和各模块的技术方案。并由此构建了以华中数控装置为基础的控制系统。该控制系统是以三套步进电机驱动器作为进给驱动模块，以电主轴作为主轴驱动模块，以开关电源作为雕刻机电源模块共同构成的开环系统。

通过对雕刻机控制系统工作原理及功能需求的分析，确定了控制系统开发的总体方案，并对各模块进行方案的分析对比后画出了各模块的接线图和相关原理图，并对电气控制柜进行了三维设计。本课题的研究对实际生产有一定的实用价值和参考意义。

关键词：圆柱木工雕刻机 控制系统 模块化设计 华中数控装置

Abstract

“CNC control system design of woodworking engraving machine” is to be made after a preliminary analysis and research. As the heart of wood CNC machine control system, its properties directly affect the quality and efficiency of engraving machine, therefore developed a stability control system is necessary for efficient and good value for money.

This first CNC system and machine development current situation and development trend of the technology of the system analysis and summary. And on this basis for woodworking carving machine control system for modular Division, discussed the principle of carving machine control system, main functions, structure and module technology. And thereby build a control system based on Huazhong numerical control devices. The control system is based on three sets of driving stepping motor drive as the feed module, electric spindle spindle drive module, power as engraving machine to switch the power supply modules comprise open-loop system.

By carving machine control system works and analysis of functional requirements, determine the overall programme development of the control system, after analysis of the programme and on the module draw wiring diagrams and schematics of all modules, and three dimensional design on electric control cabinet. Studies on this subject have a certain practical value and reference significance of actual production.

Key words: wood engraving control system modular designing Huazhong numerical control devices

目录

1 绪论 1

1.1课题的研究目的和意义 1

1.2数控系统的国内外现状及发展趋势 1

1.2.1国内外数控系统发展现状 1

1.2.2数控系统的发展趋势 2

1.3圆柱木工雕刻机技术国内外发展现状发展趋势 3

1.3.1雕刻机国内外发展现状 3

1.3.2雕刻机发展趋势 3

2 圆柱木工雕刻机控制系统总体方案设计 5

2.1圆柱木工雕刻机控制系统的功能介绍 5

2.2圆柱木工雕刻机控制系统总体方案设计 6

2.2.1主控制模块 6

2.2.2进给驱动系统模块 8

2.2.3主轴驱动模块 9

2.2.4电源模块 10

2.3本章小结 10

3 圆柱木工雕刻机主控制模块的设计 11

3.1“世纪星”HNC-21数控装置介绍 11

3.1.1简介 11

3.1.2基本功能 11

3.1.3主要特点 12

3.2“世纪星”HNC-21数控装置型号及说明 13

3.3“世纪星”HNC-21数控装置外形结构及总体接线图 13

3.4本章小结 15

4 圆柱木工雕刻机进给驱动模块的设计 16

4.1进给驱动模块基本组成 16

4.2步进电动机介绍与选型 16

4.2.1步进电动机的结构与原理 17

4.2.2步进电动机的选型 18

4.3步进电动机的驱动方法及驱动器选型 20

4.3.1步进电机驱动控制线路 20

4.3.2本课题步进驱动器的选型 23

4.4限位开关的选用与接线 24

4.5本章小结 24

5 圆柱木工雕刻机主轴驱动模块设计 25

5.1主轴驱动模块基本组成 25

5.2电主轴介绍与选型 25

5.2.1电主轴的优点 25

5.2.2电主轴的结构 25

5.2.3电主轴的选型 27

5.3变频器介绍与选型 28

5.3.1变频器组成 28

5.3.2变频器工作原理 29

5.3.3变频器的分类 29

5.3.4变频器的选型 30

5.4本章小结 32

6 圆柱木工雕刻机电源模块设计 33

7 总结与展望 34

7.1总结 34

7.2展望 34

致谢 36

参考文献 37

1 绪论

1.1课题的研究目的和意义

传统的雕刻加工是一门技术性要求很高的纯手工技艺，在很多行业（诸如木器生产）都有着悠久的历史。在这些传统的雕刻行业生产中，雕刻师傅的技艺水平高低直接决定了产品质量的好坏，而且生产效率低，成本高，适应性及灵活性差。而随着社会需求的不断扩大以及数控技术的不断发展与普及，将数控技术与传统雕刻技术相结合成为了行业发展的必然。在木器生产行业里，数控木工雕刻机的诞生无疑使企业生产的产品在质量、档次、款式和加工手段等方面上了一个新台阶，提高了企业产品的竞争力。数控系统作为木工雕刻机的核心，其功能的强弱，性能的好坏直接影响着木工雕刻的质量和效率，同时也直接影响整个木工雕刻机的性价比和市场竞争力。因此，研究开发出稳定、高效、具有良好性价比的控制系统就显得十分的必要，不仅能改善雕刻机的整体性能，而且能提高其竞争力，具有十分重要的意义。

本文在充分调研了国产木工雕刻机的现状及市场需求的基础上，结合现有成熟的数控技术，提出了一套圆柱木工雕刻机控制系统的设计方法，为雕刻机制造商改善其产品性能提供了较好的思路。

1.2数控系统的国内外现状及发展趋势