NIE Kaijun．Development of Small CNC Engraving Machine Based on GＲBL［J］．Machine Tool ＆ Hydraulic，2019，47 （ 4） ： 176－180．
基于 GＲBL 的小型数控雕刻机的研制
聂开俊
（ 苏州信息职业技术学院，江苏苏州 215200）
Keywords： GＲBL； CNC engraving machine； Low price； High efficiency； Practical
0 前言 随着制造业的逐步细化，雕刻加工行业得到了长
足的发展，数控雕刻机已广泛应用于平面雕刻及磨具 加工等行业，但在实际应用中由于其加工对象性能要 求的不同，对机床和数控系统的要求出入很大。目前 大部分数控机床使用专用的数控系统，常用的有日本 法那科 （ Fanuc） 、日本三菱 （ Mitsubishi） 、德国西门 子 （ Siemens） 数控系统以及国产的华中、广州数控 系统等。专用数控系统体积小、操作方便，但价格贵 昂，同时由于数控内核封闭，无法满足用户希望能够 根据不同的加工需要来对数控雕刻系统的功能进行选 配和集成的二次开发要求。
主轴高速电机、三轴运动控制电机的工作电压均 可用 12 V，其中主轴电机工作电压可提升至 24 V， 单片机板的工作电压包括 5 和 3. 3 V，因此电控系统 的电源包括 24、12、5、3. 3 V。小型雕刻机的电控系 统框图如图 1 所示。
图 1 小型雕刻机电控系统框图
收稿日期： 2017－09－20 作者简介： 聂开俊 （ 1975—） ，男，硕士，副教授，研究方向为电子技术、计算机测控技术。E－mail： gujufen@ 163. com。
第4期
聂开俊： 基于 GＲBL 的小型数控雕刻机的研制
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1. 2 机械结构设计 小型数控雕刻机的机械部分包括机床机架、工作
台、X 轴步进电机、Y 轴步进电机、Z 轴步进电机和 主轴高速电机，可以进行平面内深度可调雕刻加工任 务，其机械结构示意图如图 2 所示。
图 2 小型数控雕刻机机械结构示意图 在保证整个系统机械刚性的前提下，为了简化设 计的结构，减轻整机的质量，缩短设计和制造周期， 其主体框架采用铝合金，防护件也采用铝合金制造， 使用标准的紧固件和定位销连接。机械结构的很多部 件都是采用标准件，节省了很多成本。 主轴电机固定组件的功用是支承并带动刀具旋转 进行切削，承受切削力和驱动力等载荷，完成表面的 成型运动。主轴电机固定组件依附在 Z 轴步进电机 的上下运动结构上，可以通过 Z 轴步进电机的运动 实现主轴电机在 Z 轴位置的控制。X、Y 轴步进电机 通过丝杆控制工作平台的前后左右的运动，因此通过 控制 X、Y 轴步进电机可以实现主轴电机在 X、Y 轴 相对位置的控制。主轴电机固定组件由主轴电机和支 架及其安装在主轴上的传动件、密封件等组成，要求 有良好的回旋精度、结构刚度、抗振性、热稳定性及
Development of Small CNC Engraving Machine Based on GＲBL
NIE Kaijun （ Suzhou College of Information Technology，Suzhou Jiangsu 215200，China）
Abstract： Aiming at the problems of high price，poor system openness，poor portability of CNC engraving equipment at home and abroad that cannot meet the needs of small and medium-sized customers，a small CNC spindle engraving machine based on GＲBL was developed． The overall scheme of the CNC engraver and the design method of each subsystem were introduced． The development of low cost，high efficiency and practical CNC engraving machine was realized，and has friendly operation mode and good engraving effect．
GＲBL 是德国的嵌入式 G 代码编译和运动控制器 的开源代码，它能解析主流数控软件产生的数控代码 G 代码，实现数控机床三轴步进电机的运动控制和主 轴的控制。本文作者设计了基于 GＲBL 的数控雕刻机 机械本体和控制电路，构建了一种低价、高效、实用 的数控雕刻机设计方案，可以作为1. 1 电控系统设计
电控系统的主控芯片采用 ATmega328，该单片机 是 8 位 CPU，包 括片 上 32 kB Flash、2 kB SＲAM 和 1 kB EEPＲOM。雕刻机的动力源包括主轴高速电机、 三轴运动控制电机，控制对象并不是特别复杂，所用 单片机资源足够。
2019 年 2 月 第 47 卷 第 4 期
机床与液压
MACHINE TOOL ＆ HYDＲAULICS
Feb. 2019 Vol. 47 No. 4
DOI： 10．3969 / j. issn. 1001－3881. 2019. 04. 041 本文引用格式： 聂开俊．基于 GＲBL 的小型数控雕刻机的研制［J］．机床与液压，2019，47（ 4） ： 176－180．
摘要： 针对国内外数控雕刻设备存在的价格昂贵、系统开放性差、可移植性差而无法满足中小客户的需求问题，研制 了一款基于 GＲBL 的小型数控轴雕刻机。介绍了该数控雕刻机的总体方案和各分系统的设计方法，实现了低价、高效、实 用的数控雕刻机研制，具有友好的操作方式和雕刻效果。
关键词： GＲBL； 数控轴雕刻机； 低价； 高效； 实用 中图分类号： TP23