雕刻机设备调试

雕刻机设备调试作者：高小雨【摘要】 本次毕业设计的题目是雕刻机设备调试，我的调试思路是用计算机绘制一幅简易硬件电路图，并以其为调试雕刻机的模板电路，通过对所绘制电路图进行格式转换，使其符合雕刻机控制系统能识别的文件类型，通过正确设置雕刻机控制系统中关键参数，最终让雕刻机正确执行操作，并雕刻出模板电路，完成调试任务，最终以调试说明书的形式提供验收。【关键词】调试 参数设置 机械坐标 工件坐标 雕刻输出 一 绘制PCB电路图1、利用Protel99SE找出电路中所有需要的元件，将元器件进行封装，创建网络表。如图1：图12、绘制PCB板电路图（在PCB板上设计里面点击网络表，查看有无错误，有则返回修改，无则导出电路元器件，进行手动画线），如图2：图23、在绘制图时应注意：（1）首先要在PCB板上的设计里面的选项里改下单位，单位由Imperial改为Metric。（2）边框应在keepoutlayer层绘制并根据所需要雕刻的板面的大小来设置宽、高。 （3）元器件应该放置在toplayer层并且合理布置元件放置位置。（4）Bottomlayer层是用于画连接线。连接线可以设置连线的宽度。有的地方，导线是要粗线，有的由于在两个员器件之间，导线就需要窄点。（5）将元器件用焊盘代替且将位置放置正确。. 二 文件格式转换1、软件安装根据调试要求，在准备阶段，我安装了以下几个软件：图32、格式转换安装好如上三个软件后, 然后在Protel 99SE软件将绘制好的PCB图导出，如图4：图4导出格式如图5： 图53、CorelDRAW 12的使用将CorelDRAW 12软件打开，出现如图6所示：图6选择新建图形，然后在这个软件中导入文件gxy.DXF图7：图7选择导入AutoCAD文件格式，如图8：图8然后拖动出来的坐标，设计尺寸大小，如图9： 图9导出的图形，可以滚动鼠标轮改变其比例大小，如图10： 图10 然后在图旁写上要标注的字，图11：图11由于本次设计老师给了我们新的要求，电路板上的字要阴刻所以我们要重新来设计就不用在这儿添加字了。将红框拖出，删除，得到如图12：图12将此图命名为3333.plt导出。 4、文泰雕刻软件的使用（1）电路的处理在文泰的软件（由于文泰的软件有三中打开的方式：文泰三维雕刻软件、文泰激光印章软件、文泰三维印章软件，而其中只有文泰三维雕刻软件是适合我们本次的调试使用的，所以文泰中打开的软件为文泰三维雕刻软件），如图13所示。图13打开文泰雕刻2002软件，读入3333.plt文件如图14所示图14读入的图，如图15所示：图15然后计算二维雕刻路径，设置图如图16： 图16我们可以在“二维雕刻方式”的对话框中选择： 当选择“阴刻”时“阳刻外接矩形”就会变成阴影，如，当选择“阳刻”时“阳刻外接矩形”就会变成。（所谓“阴刻”就是指：雕刻后在雕刻材料上留下的是凹下的文字或图案。所谓“阳刻” 就是指：雕刻后在雕刻材料上留下的是凸出的文字或图案，俗称阳字或阳图。） “雕刻深度”是指加工的最大深度。在三维雕刻中，雕刻路径的深度随着加工图形的形状变化而不断变化。在雕刻的时候我们可以自行的设置雕刻深度，但是在设置雕刻深度的时候最好不要超过电路板的深度,防止损坏刀具。 镶嵌路径: 所谓“镶嵌”，就是一个设计图形，分别进行阴刻和阳刻后，所得到的两部分分别称为阴模和阳模；两个模具能够无缝隙地扣在一起。考虑到刀具的影响，在计算雕刻路径时，其中一种必须选“镶嵌路径”。 刀具补偿: 在加工过程中，刀具本身有切割宽度，加上“刀具补偿”后，能够自动消除刀具刃宽对加工效果的影响。 勾边时的旋转方向: 在进行切割和铣底时，选择合适的勾边旋转方向，可以使加工后的物体侧面更加光滑。雕刻方式有多种选择方式，如图17所示。图17如果我们雕刻PCB板的电路图时我们可以选择铣底，而勾边只能把导线画出来啊。如果我们要把元器件的图形也要雕刻出来，我们可以选择勾边的方式在PCB的顶层勾边，但是下刀的深度要很浅，防止使电路板刻穿。 在雕刻结束的时候需要二次加工的时候，我们可以在“二次加工方式”这一栏中再次的选择雕刻方式和重叠率，如图18所示： 图18 在计算路径的时候，会出现有些线和焊盘不显示，有两点可能：一，在格式转化中布局被改变（不是按照规定比例改变）；二，可能格式转化软件安装错误。 点击“确定”如图19所示：图19 选择“水平铣底”，在这些数据设置结束的时候点击“确认”键，在文泰的窗口就会出现我们要雕刻的电路的路径，如图20所示：图20注意：（1）读入的图一定要托入到框子的左下角，否则在第三步雕刻输出的时候雕刻机不正常工作。 （2）检查图是否有该雕刻的没刻，不该刻的刻了，要到前两个软件里面修改图。保存处理好的图21、图22：图21图22点击时，出现对话框选择输出文件的类型，如图23所示： 图23点击时，出现对话框，如图24为配置文件基本信息的对话框。图24图24所示，为配置原点和坐标的对话框，原点位置有五种方式：1、2、3、4、5；水平方向有两种方式：X轴、Y轴。还可以对其他数据进行设置如图25所示。图25在查找里面确定保存路径，最终输出文件以PLT方式，这里我以kk.nc的名字将图保存到桌面。（2）文字处理 因为本次设计文字要求阴刻，所以文字和电路图要分开雕刻。 打开文泰雕刻软件点击然后添加文本如图26所示。图26 根据PCB板的大小来调整字体大小，不能把字体设置太小，字体太小雕刻机掉雕不出来。 调整完成后根据上述雕刻电路步骤设定，只是把阳刻改成阴刻如图27所示。图27 计算路径得到图28所示。图28三 雕刻机雕刻操作1、雕刻机安装前注意事项（1）切勿在闪电或打雷时安装此设备，切勿在潮湿的地方安装电源插座，请勿触摸未绝缘的电源线。（2）上机操作人员必须经过严格的培训操作过程中必须注意人身安全和机器的安全，并最操作规程来操作电脑雕刻机。（3）电源电压要求210V-230V，若电源电压不稳或周围有大功率的用电设备，请一定要专业技术人员指导下选择稳压电源。（4）雕刻机，控制柜必须接地线，不可带电插数据电缆线。（5）操作人员切勿戴手套工作，最好戴上防护眼睛。（6）机械本体为钢结构龙门部分航空铝铸件，相对较软，在安装螺钉时（特别是安装雕刻电机时）不要太用力，以防滑丝。（7）刀具一定要装好并夹紧，保持刀具锋利，钝刀将使雕刻质量下降使电机过载。(8)请勿将手指伸进刀具工作范围，切勿将雕刻头拆下来另作它用。 不可加工含石白棉的材料。(9)不要超过机械加工范围，长时不工作时要切断电源，机器移动时，须有专业人员在场指导下进行。(10)如机器出现异常情况，请参阅操作手册故障排队一章或与经销商联系解决；以免造成人为损坏。2、雕刻机的组成及随机附件2040雕刻机的主体是由钢结构及铸造铝完成，它是由雕刻机的微机系统和专用雕刻软件，指令传输器以及机械本体构成。2040雕刻机装箱清单序 号配 件数量01雕刻机主件102控制柜103USB手柄104电源线105数据线106说明书107扳 手208刀夹具709雕刻刀2010水 泵111程序光盘13、雕刻机技术参数及加工参数台面尺寸（MM）2000x4610 转速：（转/分）24000最大雕刻尺寸（MM）2000x4000 z轴行程（MM）150外型尺寸（MM）2150x4740 x 1250 分辩率(MM/脉冲0.001) 刀柄直径12.7 8 6 3.175主轴电机功率5000W 手柄USB脱机控制传动部分为丝杠传动，X.Y.Z轴采用伺服电机控制驱动,Y轴为双伺服电机驱动.加工参数(部分)： 材料 加工方式 切削深度 刀 具 主轴转速 有机玻璃 切割/切透 5mm 锥形刀 20000RPM PVC发泡板 切割/切透 2-3mm 锥形刀 20000RPM 双色板 切割/切透 1-2mm 锥形刀 20000RPM 1mmABS板 切透 锥形刀 20000RPM 硬铝 雕刻 0.5mm/次 锥形刀 10000RPM 紫铜 雕刻 0.5mm/次 锥形刀 10000RPM冷轧钢板 雕刻 0.4mm/次 锥形刀 10000RPM大理石 雕刻 0.4mm/次 锥形刀 10000RPM 4、机器安装（1）机械主体与控制箱的连接。（2）将机器主体上的控制数据线端接到控制箱上。（3）机械本体上的电源线插头插在中国标准的220V电源上。（4）控制箱与电脑的连接，将数据线一端插在控制箱上的数据信号输入口，另一端插在电脑上。（5）将电源线一端插在控制箱上的电源上，另一端则插在标准的220V电源插座上。（6）将雕刻刀通过弹簧夹头安装在主轴下端。装刀时先在主轴锥孔中放入大小合适的弹簧夹头，再把刀具放入夹头的中孔，用随机的小扳手卡住主轴颈部的扁槽，使之不能转动，再用大扳手反时针方向旋转紧主轴螺丝母，把刀具上牢。警告：所有的操作须是断电下操作！5、雕刻机操作流程（1）按客户要求和设计要求进行排版, 在正确计算完路径后,将不同刀具的路径进行保存.保存成不同的文件。（2）在检查路径正确后在雕刻机控制系统中将路径文件打开(可预览)。（3）固定好材料,定义好工作的原点. 打开主轴电机正确调好转数。（4）接通电源，进行机器操作。开机 打开电源开关，电源指示灯亮，机器首先进行复位自检运行，X、Y、Z、轴回到零点，然后各自运行到初始待命位置（机器初始原点）。 使用手持控制器，分别对X、Y、Z轴进行调整，对准雕刻工作的开始点（加工原点）。对主轴的转速，进刀速度分别进行适当的选择，使雕刻机处于工作等待状态。雕刻 编辑好所要雕刻的文件。 打开传输文件，传输文件到雕刻机，即可自动完成文件的雕刻工作。结束 当雕刻文件结束后，雕刻机会自动抬刀，并运行到工作开始点的上方。6、故障分析与排除（1）报警故障超程报警,表示机器在运行过程中已达到极限为位置,请按以下几个步骤检查。 所设计的图形尺寸是否超出加工范围。 检查机器电机轴与丝杠连接线是否松动,若则,请上紧螺丝。 机器与计算机是否正确接地。 当前座标值是否超出软限位数值范围。（2）超程报警和解除超程时,所有运动轴均被自动设置在点动状态,只要一直按住手动方向键,当机器离开极限位置(即脱离超程点开关)时随时恢复连接运动状态。移动工作台时注意移动的方向,必须远离极限位置。软限位报警需在坐标设置中可将X、Y、Z清零。（3）非报警故障 重复加工精度不够, 按第一条第二项检查。 电脑运行,机器不动,检查电脑控制卡与电器箱连接头是否松动,若则,插紧,并上紧固定螺丝。 机器在回机械原点时找不到信号,按第2条检查.机械原点处接近开关失灵。（4）输出故障 不输出,请检查计算机和控制箱是否连接好。 打开雕刻管理器的设置里空间是否已满, 删除管理器内不用的文件。 信号线接线是否松动,仔细检查各线路是否连接。（5）雕刻故障 是否各部位的螺丝松动。 检查自己处理的路径是否正确。 是否文件太大千万计算机处理错误。 增减主轴转速,以适应不同的材料(一般为8000-24000)。注意:采用的无级变速主轴空转可为6000-24000转速范围。可根据材料的硬度不同,加工质量要求和进刀量大小等因素选用合适的转速，一般材质硬，进刀量小，要求雕刻精细时选用高速。通常情况下，不要将速度调到最高，以免电机过载。 拧松刀夹头,将刀转个方向夹紧，把刀放正，以免雕刻物体不光洁。 检查刀具是否有损，换上新刀，重新雕刻。注意：不可在雕刻电机机壳上钻孔作标记，否则将破坏绝缘层,需要时可粘贴标记。7、雕刻机的操作安装好雕刻系统的硬件设备以及软件系统将电脑与雕刻机设备通过数据线进行连接并设置好控制软件。双击 ，打开维宏控制系统，将保存出的kk.nc文件打开并装载到维宏雕刻控制系统中，如图29所示。图29进行仿真，如图30所示。图30仿真后右击鼠标进行设置，设置为俯视图，并调节进行放大和缩小，方便看雕刻效果。效果如图31：图31你会看到系统右下角会有程序被导入这就是所雕刻电路的雕刻路径，如图32：图32雕刻电路图导入后，开始对雕刻系统进行相应的设置，以达到所需雕刻的要求。首先设置系统雕刻的机械坐标：打开主工具条里的操作选项选择设置当前工作坐标或者在机械坐标那右击鼠标，如图33：图33在上图中左击工作坐标栏里使所点栏的工作坐标清0，右击鼠标会出现如下图的对话框，然后设置工作坐标，如图34：图34设置完工作坐标后，在如下图的对话框中设置，雕刻的相关参数，如加工深度、退刀距离、抬刀高度，如图35：图35雕刻的参数设置完成后打开雕刻主机开关，运行雕刻机设置机床进给速率。在设置时根据当时的情况具体而定无特别要求，然后按步进电机控制器上的“RUN”运行主轴使其转动，主轴转动的速率也根据相关的环境进行适当的设置，如图36所示：图36然后点击组工具条中的操作选项，选择其中的回工件原点选项，使主轴回到之前所设置的工作坐标原点，如图37所示：图37设置工作原点的步骤：调整雕刻机针头的位置点击设置当前点工作坐标，出来一个框子，点击确定保存工件原点打开雕刻机开关，先不设置雕刻板子的高度，进行下仿真，把板子放在工作台上，确定放板子的位置。完成设置后，接下来就是对刀过程，对刀可采用自动对刀和手动对刀两种，自动对刀会因为参数设置的细小错误使刀具损坏，下面介绍手动对刀过程：打开手动控制页面，会出现如图38：图38X、Y、Z分别为各方向坐标轴，在此步骤我们只需要移动“Z”轴进行对刀，点“Z-”轴下刀，根据道具与板面的距离进行适当的下刀，如果位移大可选用点动下面的距离进行小位移的下刀，直到道具下到板面刚好碰到时 然后选择你所需雕刻的深度进行一次的移位，这样就完成了手动对刀过程。对刀完成后，选择雕刻软件主工具条中的操作选项里的设置当前点为工件原点，如图39所示：图39这样在雕刻系统中的设置基本完成了，打开步进电机，运行主轴，单击开始，等待雕刻机结束. 由于本雕刻机暂无钻孔道具，故在最后进行钻孔操作前停止钻孔，得到如下电路板如图40所示：图40在雕刻完电路后我们进行字体雕刻，雕刻方法与雕刻电路图基本一致这里不多讲述，下是字体仿真图41和雕出的实图42。图41图42然后我们更换雕刻机雕刀，雕刀直径在0.8mm进行手动打孔如图43所示。图43根据电路图装接元器件并且焊接如图44和图45所示。 图44图45至此，我的本次雕刻机设计调试工作圆满完成。心得体会首先，我很庆幸能够做这个毕业设计题，它能让我学到好多从没涉及过的知识，同时，也给了我更大的挑战。雕刻电路板子，需要四大软件，Protel 99SE,CorelDRAWSA 12,文泰雕刻2002，NcStudio广告雕刻机控制系统，当我们上网查找这几款软件是遇到了麻烦，文泰雕刻2002这款软件网上虽然有很多款但当我们安装上去时发现没法用，我们在这款软件上纠结了一天，还好穆老师给我们提供很大的帮助，他把以前学哥学姐当时做的软件保留下来了我们省去很大麻烦。我们要学会去安装这些软件，安装是容易的，但问题出在后面。在安装计算机与雕刻机硬件接口时，打不开Ncstudio广告雕刻机控制系统，穆老师告诉我们没有装雕刻机的驱动，当我们把驱动卡装在计算机上时发现驱动装不上去，这时穆老师多次帮我们联系机房帮我们换计算机，