微型台式数控钻铣激光雕刻一体机


第一发明人:雍麒   联系电话:18500209188性别:男  民族:汉族
出生年月:2001-04-09初三
推荐学校:北京市第八十中学
辅导教师姓名:何斌   邮箱:16064656@qq.com   联系电话:13426261224
   摘要-结构组成:本机主要由计算机控制系统、数字电路系统、机械传动系统三大系统模块及辅助系统组成。计算机控制系统支持多种工作平台且通用于所有带有串口的上位机,如台式机、笔记本、平板电脑等。数字电路系统中的数字驱动电路兼容钻铣和激光雕刻,主轴电机和激光器选择反馈式脉宽调制驱动,输出功率可调,提高了主轴和激光器的工作稳定性。机械传动系统采用三轴步进电机滑台带动主轴电机和激光器工作。辅助系统由吸尘系统与照明系统组成。
   摘要-主要特征:本机采用典型的机电一体化产品设计,主要包括机械、电路、软件三大系统模块,根据加工工件由计算机软件计算生成G代码,控制三轴步进电机联动,同时实现了数控钻铣和激光雕刻两大功能操作。本机具有易于携带、精度高、操作简便、调试简单、维护方便等特点,是一款专门面向广大中小用户和个人用户规划设计的具有多功能、经济、高效特性的专业雕刻机产品。
   摘要-主要用途:本机可对木板、亚克力、PVC、塑料、覆铜板、铝块、石材等材料进行切割、钻铣、雕刻、镂空等。数控软件系统用户界面友好、易操作,支持多种上位机程序(从业余级到专业级),功能齐全。
   摘要-创新点:本机首次实现了在一台数控微型台式雕刻机上同时具有数控钻铣和激光雕刻两大功能,同时创造性实现了激光雕刻的灰阶图功能。问题提出/创意设想:我是一个DIY爱好者,平时在遇到一些小的部件需要进行精细雕刻加工时总是完成的难以让人满意,而市面出现的雕刻机产品,虽性能较好,但价格昂贵,功能单一,因此能拥有一款小型多功能微型雕刻机也是我的梦想,我决定自己动手设计制作一台得心应手的雕刻加工机械,通过市场调研和学习,我开始设计这台首次将数控钻铣与激光雕刻功能皆为一体的微型台式雕刻机,而这样一台雕刻机在制作完成后也可以满足中小单位和个人用户的需求。
   解决方案/实现构思: 主要设计思想:构建一台高精度的三轴立式微型台式数控钻铣激光雕刻一体机,数控软件系统用户界面友好、易操作,需具备结构简单、高精度、易于控制、调试简便、维护方便等特点。 首先进行电路设计,主要设计思想是希望支持多种工作平台工作,如供电电压支持范围宽(6~16v),能通用于所有带有串口的上位机,如台式机、笔记本、平板电脑等,支持ISO-G代码,核心驱动采用一块Arduino Nano 3.0开发板作为驱动的核心,烧录了自行改进的GRBL SHELL下位机程序,解决了原有GRBL在高速传送时出现串口丢步的问题,使机器的性能大幅度提升。   在驱动电路的设计上,考虑到必须兼容激光雕刻和钻铣加工,所以选择了一款体积较小、驱动力强的A4988驱动器。主轴电机驱动则选择了自行设计的反馈式脉宽调制驱动,可大幅提高主轴电机的效率和长时间稳定运行。激光器的输出功率也可以调整。电路板上主驱动板卡采用层叠式针脚连接安装,这样即方便更换模块,又节省空间。所有的电线皆由接线排连接,以方便维修、测量和改装。最后进行硬件的组装,将滑台、激光器、电机等组装,上油,布排走线,最后完成运动磨合。
   使用或试用效果/科学原理: 整机装配及联机调测完成后,采用木板、亚克力板、PVC板、覆铜板、石材等多种常规材料进行实验雕刻,对机器性能进行检测。实验中采用不同材料,钻铣刀具及实验条件下进行测试,主要检测滑台运动情况、雕刻工件质量、加工状态等数据,并针对不同情况对机器数字控制电路系统和机械传动系统进行调整,在后期实验中,虽参数设置各有不同,但测试状况良好。
   优点: 本机同时实现了数控钻铣和激光雕刻两大功能一体化操作。本机附带吸尘系统,不会对工作环境造成污染。本机对工作电源及软件平台的要求宽泛。本机易于携带、精度高、操作简便、造价低廉,具有适用场合多、维护方便等特点,是一款专门面向广大中小单位及个人用户规划设计的具有多功能、经济、高效特性的专业雕刻机产品。
   还需进一步研究的问题:本机可在目前三轴雕刻的基础上增加第四轴进行雕刻,还可研究增加无线模块通过手机APP进行无线控制雕刻。
   新颖  通过检索词钻铣激光雕刻一体机进行检索,检索结果没有查询到钻铣激光雕刻机一体机的相关专利,即无完全相同专利。本作品的
   优点:
   1、首次将数控钻铣和激光雕刻两项功能一体化;
   2、微型化、高精度、操作简便、价格低廉;
   3、数控界面简便、易操作,可广泛适用于中小单位及个人用户使用。
   改进内容:
   1、在目前三轴雕刻基础上可开发四轴雕刻;
   2、可增加手机无线控制功能。