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对于三轴雕刻机来说,驱动部分一般是三个独立的相互垂直的直线运动,传动方式一般是齿轮齿条,丝杆或者皮带。动力一般来自步进电机或者伺服电机。步进电机每圈分为固定的步数,比较常见的有200步。步进电机是开放回路, 也就是没有反馈,控制器只发出指令,不会根据电机转动的实际情况调整。电脑锣加工伺服电机是闭路系统,也就是说控制器能得到电机的实际位置,根据情况调整指令。一般来说步进电机成本较低,力量较小。不过对于绝大多数非工业使用步进电机足够了。几个比较有流形的雕刻机CNC系统,比如shopbot,都是使用步进电机的。很多人会对精度表示担心,我给你举个例子:我自己做的CNC是采用了NEMA23的步进电机,采用20#的齿轮齿条驱动,1:3的减速比,步进电机200步/圈,驱动器带10微步。这个应该算是精度比较低的配置了,但是即使是这样的配置,理论精度也达到了 3。14/(200x10x3)~=0。0005英寸,远远超过了我的实际需要。所以个人觉得如果没有特殊需要,没有必要追求伺服电机,伺服电机不仅驱动系统价格要高很多,配饰也复杂。

雕刻机或者铣床采用旋转的刀头来切割工件,这个部分叫主轴,动力来自有刷或者无刷电机,又进一步分调速或定速。现在比较流形的是两种:一种直接用木工雕刻机,好处是很多地方都能买到,配置简单到不能再简单,速度力量比较适合木工加工。缺点是噪音大实在是大,有刷电机寿命短,低转速扭力小。另外一种是3相无刷电机加VFD(变频驱动),好处是无级调速,低转扭力相对较大,噪音小,寿命长,搭配合适的控制系统,可以实现完全软件控制。缺点是价格较高,配置比较复杂,重量也较大。2-3年前木工雕刻机还有比较大的价格优势,这两年随着VFD系统的不断降价和改进,价格上已经不相上下。电脑锣加工|东莞塑胶模具厂|精密模具制造|东莞注塑加工厂|东莞压铸模具厂驱动方面分直接驱动,皮带驱动,齿轮驱动等等,直接驱动最常见,也最简单,除非你对扭力或者速度有特殊要求,直接驱动基本能满足木工要求。主轴还有一个很重要的部件就是刀具夹头,现在主流的是ER系列,后面跟的数字越大,夹具也越大。其他标准还有很多,比如金属加工比较流形的R8系列等等。夹具虽小,不能小看,在对精度要求高的主轴上夹具可以占到1/3甚至更多的价格。

为了让控制器知道主轴所在的空间位置,一般机器都装有限位开关,有些还有原点开关。限位开关和原点开关的目的不同,但是工作原理基本一样,事实上很多DIY的机器限位开关和原点开关是同一个(我的就是同一个)。在介绍他们的异同之前,先介绍一下基本概念。开关分两种NC和NO,NC指在正常非触发情况下开关是联通的,NO则相反,只有触发的时候才联通,用来做感应开关的一般采用NC,原因是降低开关出错的几率。

限位开关:一般装载行程的两端,比如我的X轴的限位开关就装在x轴的两端。目的是防止机器超过行程撞车发生意外。

3D之家原点开关:一般也装在行程的一段,目的是在机器冷启动的时候告诉系统一个绝对坐标。我的原点开关和限位开关是同一个,比如X轴,我用左边的限位开关作为原点开关,在冷启动的时候,机器会慢速向左运动,直到触发X轴原点开关,机器就用这时候的坐标作为X0,当然你可以设置这个坐标为其他任何坐标。原点开关配合软件限位(后面会解释)使用基本可以保证机器不超过行程,除非你的机器出了故障或者设置不对。

对刀块:还有一个非常有用感应器就是对刀块了,它的结构很简单,一块金属板加一根线就可以。它的作用是告诉机器刀头相对工件的位置。原理很简单,先在系统里设置好金属块的厚度,然后慢慢下降主轴,直到刀头碰到金属块,从主轴到对刀块完成电流回路触发信号。我们已知对刀块的厚度,就可以算出工件的位置。

总结一下第一层的界面:

虽然第一层有很多机械电子结构,不过他们的基本界面并不复杂,这里以我的CNC为例介绍一下接口界面:

3D之家步进电机:4个线头,每组间隔的线圈共享两个接头。具体运行原理这里就不解释了。

主轴从最简单的木工雕刻机只有动力电源 到相对复杂的3相变频无刷有动力电源以及控制电线。控制电线根据你的配置不同也不同,我的配置里面由两条电线控制RS485界面。

各种感应开关:我用的是NC开关,每个轴两个,串联。也就是说对于每个轴来说只有一个信号,这个信号可能代表原点触发,也可能是限位触发。具体意义在软件里面设置。这样每个轴就是两个线头

对刀块和开关一样,只不过是NO的结构,也是两根线。

这里的线头里面所有的地线是可以合并的。

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