五轴雕刻机机电结构设计毕业设计说明书.pdf

1引言

1．1雕刻机的起源

雕刻技术起源于艺术品的加工，是一种很传统的手工工艺，由于深厚的文化内涵

和精湛的成品效果是雕刻走入工业生产的初期，雕刻的主要工作是产品形态的精细休

整和产品的文字图案雕刻。在我国北宋时期发明了活字印刷，那时用的模版便属于雕

刻的范畴。随着时代的发展，我国的雕刻艺术也日益精湛，玉雕、象牙雕、红木雕、

篆刻泥人雕等雕刻技术都堪称一绝。

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

机再到三位雕刻机，制作工艺也日渐成熟，应用范围也日渐广泛。1938年世界第一台

手动雕刻机在法国“嘉宝”问世，1950年“嘉宝”生产出世界第一台真正意义的电动、

可缩放比例的手动雕刻机。随后美国、日本等国家也开始研制。目前雕刻机主要有仿

形雕刻机和计算机数控（CNC）雕刻机两大类，以完成有互换性要求的雕刻加工和模

具雕刻加工。

随着工业产品开发速度的加快，尤其是计算机辅组设计的广泛的应用，工业产品

的形态更加丰富，变化更加迅速，对制造设备提出了新的要求。这就使以计算机辅组

设计和制造（CAD/CAM）技术、计算机数控技术（CNC）为核心的数控雕刻技术成了雕

刻加工发展的主流。

1．2雕刻机的特征

数控雕刻机它体现的是一种自动化以及机械化的生产模式。从加工原理讲是一种

钻铣组合加工，通过CAM软件中设计好的任意图案、字体、三位路径进行电脑式计

算加工路径。由于CNC雕刻对象的特点为图案复杂、造型奇特、成品精细，而CNC

雕刻机以轻型结构为主，这实际上限定了CNC雕刻的工作方式为：“小刀具的快速铣

削”，事实上这也正是CNC雕刻的“专业优势”，原因就是CNC雕刻是在干“常规大

刀具无法加工的业务”。

另外它的操作也是非常简单，涉及的行业也是相当的广泛，有广告业、印章业、

木器加工业、建筑业、艺术模型业等等。可加工的材料也是非常广泛，包括金属、石

材、PVC板、铝塑板等等。随着人们对雕刻机的认识逐步加深，应用范围会得到不断

扩大，应用水平也会逐步提高，雕刻加工必定会有更广阔的前景。

1．3发展现状及其研究意义

1.3.1我国雕刻机的发展现状

伴随着人类社会的发展，雕刻行业发生着巨大的变化。现如今人们对雕刻机有了

全新的认识，数控木工雕刻机、模具雕刻机、激光雕刻机等电脑雕刻加工的兴起与发

展是时代发展的需要，电脑雕刻代替机械已是大势所趋。以广告业为例，许多广告业

的客户都经历过从手工刻字到使用电脑刻字机，广告雕刻机的使用实现了机械代替手

工，电脑代替人脑的飞跃，字体规范的同时又大大提高了生产效率。

随着近年来我国制造业的迅速发展，数控雕刻机产业也获得了良好的发展机遇，

有效地促进了我国数控雕刻机的生产、推广和应用。我国数控雕刻机起步于经济型数

控机床，随着数控技术的进步，经过十多年的发展，已成为了多个国产品牌的雕刻机，

如上海洛克公司生产的啄木鸟数控雕刻机、北京精雕公司生产的精雕数控雕刻机和南

京科能公司生产的威克数控雕刻机等。上述各类雕刻机的机床本体结构较为简单，控

制器大多借鉴国外新技术，采用基于高档的微控制器或PC的数控系统，伺服部分以

步进电机细分驱动为主，可获得中等控制精度，但价格比较便宜，因此整机的性价比

不是太高，适用于精度要求不太高的普及应用场合。至于高精度的雕刻加工，目前我

国尚以进口数控雕刻机为主，如意大利的佐拉、日本的全量等品牌的数控雕刻机。这

类数控雕刻机机床本体设计刚度好、精度高，采用伺服电机驱动，加工精度高，控制

系统功能全、可靠性高，但价格昂贵，往往数倍于国产产品，因此主要应用于模具等

高精度加工场合。

1.3.2雕刻机的市场发展趋势

雕刻机市场紧跟雕刻制作行业的走向。随着雕刻行业的发展，市场对雕刻机生产

厂商提出了更高的要求。雕刻制作行业的市场细分已经日益成熟，但雕刻设备只有零

星的专业系列雕刻机推出，推出专业系列雕刻机是雕刻设备研制厂商的当务之急。

操作人性化、简洁化是CNC雕刻机的一大发展趋势。为了满足规模化生产的需

要，简洁的操作系统就成了目前雕刻机生产厂商急需研发的项目。简洁的操作系统使

一人操作数台CNC雕刻设备成为现实。

完善的服务体系是雕刻机生产厂商发展、壮大的根基。建立完善的服务体系也是

目前许多雕刻机生产厂商迫切需要解决的问题。

不仅仅如此，随着机构设计、高速电机、控制芯片、软件平台和程序设计等领域

的发展，雕刻机的性能将得到改进和提高。而今后计算机网络技术的迅猛发展，也将

给雕刻