ss570122的雕刻机制作过程（1） 作者：ss570122　原载:磁动力电子论坛
　　作 者注：我将以前发表过的几个有关机械和驱动电路的DIY帖子重新整理组合一下重新发表（并会适当增加电源和主轴的DIY内容），为的是方便初入雕刻机制作 的网友能够方便的了解DIY雕刻机机械、电子制作过程，我觉得DIY是强调自己动手制作的能力和乐趣，能采用和利用现有材料和二手配件改造是不错的选择。 如果能给你带来帮助和乐趣，你别忘了要顶一下啊。 　我很早就想做一台雕刻机，准备了一段时间，现在利用假期开工了，上几个图，希望前辈多加指导。 　这是做机架的材料，现成的压制镀锌U型材，厚度3mm。

图1

　　这是购买的2根二手滚珠丝杠1404长500mm/共260元 4根全新直径20mm长530mm光轴配直线轴承6个/共320元、二手Z轴小滑台行程220mm宽50mm/130元，3只二手57步进电机 4.7V1.8A/共60元。

图2

　　这是临时选用的主轴，350W6mm修边机/125元

图3

　这是自己做的尼龙联轴器，将步进电机和滑台连接起来。

图4

　　这是自己做的3轴控制版，采用L297+L298,拆机件，并口控制，带3轴限位电路。共花费不到50元。续流二极管还没有焊，整板已经调试好，用Kcam4和Mach2试验通过。

图5

　　这是控制板背面，用热转印法做的。

图6

　　这是利用假期几天制作好的机架底盘540*540mm，底盘刚度很重要，所以采用两层，用螺栓连接，很稳固。

图7

　　这是已经做好的机架整图，下一步加工丝杠轴承座并连接步进电机，安装Z轴，工作运动台等等。

图8

图9

　　这是我新买的C3车床和X2钻铣床，等雕刻机做完后在将X2改制成数控铣床。

图10

图11

　　用C3车车加工丝杠轴承座，第一次做，整整做了大半天，用铜棒材料做了4个。不幸的是切割刀崩断了，后来只好用砂轮片切。 　　加工中

图12

图13　加工好的轴承座

图14　装上轴承

图15　装到丝杠上试试

图16　装到丝杠上试试

　　X和Y轴用的两个联轴器两头内孔直径不同，买一个新的要很贵的，二手有没有合适的。所以自己用尼龙做了两个，弹性槽是用锯条拉的，所以不是很整齐，但是使用是没有问题的，扭矩和弹性都能满足要求。

图17

图18

图19

图20 步进电机还没安装支架

ss570122的雕刻机制作过程（2） 作者：ss570122　原载:磁动力电子论坛
　　今天将步进电机的支架作好，还是利用现有的机架剩余材料制作的，并将步进电机装到机架上，调整好步进电机与丝杠的同心度，明天开始安装Z轴滑台。 　　电机支架是很重要的，关系到机械平面运动的顺畅，所以做的很仔细。

图21　支架划线下料

图22　切割造型

图23　切割造型

图24　制作好的电机支架

图25　安装好的局部图

图26

　　这是整体机架X-Y构造图。

图27

　　今天东北下大雪，道滑车不好走没出门，装Z轴差点零件，只好延一延。三轴驱动电路原准备采用已经作好的L298+L297控制板，但是调试过程中觉得 不是很好，特别在低速运转时噪音比较大，主要原因还是没有细分功能，尽管有半步控制，但不是真正意义上的细分。正好今天有时间临时搭配了一个 AT8435H控制电路，用单片机进行了控制试验，效果出乎我的想像，运行很平稳，特别是采用1/8细分时，低速时的噪音很小，但是输出最大电流是 1.5A，要比L298小点，我的电机是4.8V/1.8A，我把电路的检流电阻改了一下，加大散热片，在电机停止脉冲时（此时电流最大1.8A）两个小 时，电路温度没有超出许可范围，如果再加个小风扇，长时间工作应该是没有问题的（网上有资料加风扇最大可以达到2.5A）。比较一下AT8435H和 L298的试验情况，觉得： 　　1. AT8435H带有真正的细分功能，最大达到1/8细分，够用，高低速运转都比较平稳。 　　2. AT8435H将控制和功率驱动集成在一起，外围元件少用一半，调整简单，电路板体积也可以做紧凑一些。 　　3. 但是网上现成的电路和PCB版资料很少，对于没有一定经验的爱好者可能制作困难些。 　　我现正开始设计一个三轴AT8435H控制器，原理图已经完成，明天作PCB板并争取调试出来。如果哪位网友有现成的PCB图可以给传一个。 　　这是今天调试AT8435H的过程

图28

图29　我用的仿真开发机

　用TA8435H临时搭建的控制板，看没有几个外围元件。

图30

图31　试验板背面

　　用单片机试验完TA8435H的控制电路后，感到很满意，决定抛弃L297+L298驱动，改用TA8435H，因为网上没有现成的电路和PCB图， 所以要自己重新设计PC控制电路，从设计、制作直到调试完整个控制板，整整用了两天时间，现将PCB板制作和调试过程介绍一下： 　　设计TA8435控制板用了一天，采用热转印法制作PCB板，这是我用的热转印纸，其实就是采用的光盘的不干胶贴纸的背纸

图32

图33　我的计算机及设计图

　　用热转印纸打出来的双面板图和热转印机（其实就是普通的塑封机将间隙调大些），其中上层要镜像打印

图34

　　转印前要处理好PCB铜版，这是制作成功的关键之一，先将敷铜版两面擦光，

图35

　　然后再用软布沾双氧水擦洗（不要烧了手吆），自然晾干。处理后的板子发乌。这样热转印时附着力大，炭粉不容易掉。

图36

　　将打印好的转印图一面用胶贴贴到板子上（双面板分两次转印和腐蚀，一次难度大些），将热转印机温度调到180度左右，温度达到后进行转印，要多过几遍以保证转印质量。

图37

　　要等板子完全冷却后揭下背纸，这是转印后的板子情况，非常清晰很牢固。

图38

　　
　　然后进行腐蚀，用买的塑料食品盒（15元）作容器，采用盐酸＋双氧水＋水（1:1:8）做腐蚀液，腐蚀速度快质量好，腐蚀过程大约3分钟（千万不要腐蚀过头）。

图39

ss570122的雕刻机制作过程（4） 作者：ss570122　原载:磁动力电子论坛 TA8435H突破最大工作电流极限 　　为了提高TA8435H的最大工作电流极限，今天对控制板的驱动芯片散热系统作了改进，将原来附加的翅型散热片拿掉，在原来的铝板散热器上加了一个小 风扇（每个芯片单独加，选用比较强劲且很薄的一种显卡用风扇，我用的叫奥运风，噪音很小，12V/0.06A，3元/只），试验结果好的出乎我的想像。通 过适当调整采样电阻，使步进电机工作电流达到2.2A（原来的工作电流是1.8A），工作两个小时，电机已经热的有些烫手了，但是芯片温度几乎没有升高多 少，手摸只是有些温热，估计超不过55℃（TA8435H的工作温度是－40℃~85℃），在没用风扇的情况下，靠翅型散热片自然散热，1.8A工作电流 时芯片有些烫手，估计能达到80℃左右，其实也是在许可范围内。通过以上试验，TA8435H在用风扇散热的情况下，工作电流达到2.5A是完全可能的 （以前网上有类似报道）。 　　看来以后选用TA8435H作为2.5A以下的步进电机控制驱动应 该是业余玩家的首选，电路简单（控制和驱动为一体），带真正意义的1/2、1/4和1/8细分功能（再高的细分功能对雕刻机驱动没有太大的实际意义）。免 调试，制作的驱动板体积小，加上三支小风扇旋转带来的清风和声，很有一种动态的美感，记住非常6+1的一句话“没有你做不到的,只有你想不到的” 　 　另外今天在电子市场找到一个很好的开关电源，是老式联想微机的电源，体积很小，质量好，几乎是普通电源的1/2大小，输出12V/4.8A； 5V/10A；3.3V/10A；－5V/0.8A；－12V/0.5，我的雕刻机主要使用12V和5V，实际测试12V输出电流可以达到5.8A，电压 只降了0.02V。这样电源和控制板都可以放到小控制盒里。 TA8435H突破最大工作电流极限试验贴图

　　为了提高TA8435H的最大工作电流极限，昨天对控制板的驱动芯片散热系统作了改进，将原来附加的翅型散热片拿掉，在原来的铝板散热器上加了一个小 风扇（每个芯片单独加，选用比较强劲且很薄的一种显卡用风扇，我用的叫奥运风，噪音很小，12V/0.06A，3元/只），试验结果好的出乎我的想像。通 过适当调整采样电阻，使步进电机工作电流达到2.2A（原来的工作电流是1.8A），工作两个小时，电机已经热的有些烫手了，但是芯片温度几乎没有升高多 少，手摸只是有些温热，估计超不过55℃（TA8435H的工作温度是－40℃~85℃），在没用风扇的情况下，靠翅型散热片自然散热，1.8A工作电流 时芯片有些烫手，估计能达到80℃左右，其实也是在许可范围内。通过以上试验，TA8435H在用风扇散热的情况下，工作电流达到2.5A是完全可能的 （以前网上有类似报道）。

图54　改进前TA8435控制板

图55　进后TA8435控制板

图56　改进局部图

图57 板子下面

图58

图59

图60　试验现场情况

　　
　　TA8435H突破最大工作电流极限试验图片续 　 　另外昨天在电子市场找到一个很好的开关电源，是老式联想微机的电源，体积很小，质量好，几乎是普通电源的1/2大小，输出12V/4.8A； 5V/10A；3.3V/10A；－5V/0.8A；－12V/0.5，我的雕刻机主要使用12V和5V，实际测试12V输出电流可以达到5.8A，电压 只降了0.02V。这样电源和控制板都可以放到小控制盒里。

图61

图62　两个电源对比图

　继续上雕刻机制作过程（接近尾声） 　　快开学了，有一些事情要办，停了几天，今天将Z轴滑台装好，材料都是采用手里现有的材料，这是Z轴卡子，强度满足一般的雕刻要求，

图63

图64

图65

　　将Z轴小滑台装好，滑台i宽6cm，有效行程22cm，原想在滑台底座钻几个安装孔，没想底座到太硬了，新钻头硬是没有钻动，只好还是采用原来的安装孔，有在卡子和滑台之间加了一个过渡板（没有拍片），以下是安装好的图样，

图66

图67

　　明后天找块XY平台装好，再将主轴（修边机）装上就可以试雕了，看来在开学之前是可以竣工了，下个假期准备将X2铣床给改成数控的。
ss570122的雕刻机制作过程（5） 作者：ss570122　原载:磁动力电子论坛 继续上雕刻机制作过程（仿试运行）

今天没有找到合适的XY平台，只好现用2块10mm厚密度板临时代替，等以后找到合适的平台再置换过来。 制作的直线轴承卡子和临时代用的密度板平台（雕个非金属材料还是够用，水平度差点）

图68

图69

图70 平台底部直线轴承卡子安装情况

图71

　　找根圆珠笔绑在Z轴上，用Mach2软件试画一下，这是试验情况

图72

图73

　　这是用Mach2自带的一个G代码画的一个图形，这是重复画了四遍的图形，从图上看重复性还是比较好，如果换上主轴电机，精度应该是不错的。

图74

　继续上雕刻机制作过程（安装主轴） 　　今天将主轴安装到Z轴滑台上，别看滑台不大，刚性非常好，主轴纹丝不动，这是用来作主轴的修边机（6mm），安装主轴制作的卡子，

图75

图76

图77　安装好的主轴

图78　安装好的主轴

图79

　　今天自己对刀路制作软件进行了研究，等作好后再上帖介绍，并将试雕出样本与大家交流。 　　快开学了，现在只能说自制的雕刻机具备了雏形，可以用来试雕，还有很多要完善的收尾工作要做，比如换个刚性好的XY平台，安装限位开关，雕刻防尘罩，制作一个控制柜，整体喷漆等等。

　　其实我制作雕刻机的过程是典型的业余作品，都是采用手里现有的材料，并选择拆机元器件，制作成本很低，实际花费不超过1000元（当然没有算原来手头 已有的原材料）。制作初衷很简单，是不经意的游览了磁动力工作室的雕刻机DIY板块，看到很多网友制作的样机，使自己产生的做做玩的念头，正赶上放假，所 以花了进一个月时间，制作了这样一个业余作品，和很多网友的作品比较还有很多差距，但求的是一种快乐，是一种欣慰和满足，在制作的过程也借鉴了许多网友的 经验，也的到了网友海生提供的Mach2软件，长沙 谭的L298＋L297PCB板图，向这些朋友表示感谢！另外还要感谢版主明浩为我们提供了这样一个很好的网上平台，以后我还会经常到这里来，会激发出很 多好的思路和想法，这次制作是积累一点经验，主要是为了下一步X2的钻铣床的数控改造，也产生了一个新的制作想法，就是制作一个微型雕刻机（或者说是掌上 型），很可能要在暑假来完成这些作品了。 等我把刀路制作软件搞好后，会用我制作的业余雕刻机做一个作品展示给网友。
给关心雕刻机制作网友的回复
　　我利用假期，制作了这台雕刻机，引起不少网友的关心，由于主要时间用在制作上，晚间整理发表制作帖，对于网友提出的问题没有逐一答复，其实有很多问题 网友只要细心的游览一下以前发表的帖子，大多能找到借鉴的东西，先将有些个别问题作如下回复： 　　1.C3车床，X3铣床是在上海西依格机电有限公司购买C3价格3700元、X2价格3580元、两者配件2170元，共9450元。 　　2.用 尼龙加工联轴器是比较容易的，成本低，强度能够满足要求，中间的加工的槽是起弹性槽，非常重要，主要起两轴不对中的校正作用，可以降低业余制作的装配难 度，关键是两槽之间的间距，要适中，厚了弹性差，薄了强度低，最好通过理论计算出来，另外要注意尼龙材料的加工工艺要求。当然有条件用铝合金最好了。 　　3.热 转印法制作双面电路板完全可以一次同时转印两面（我一般都是一次转印和腐蚀，节省时间），不过要求制作者有较高的技巧，主要是对好位，对于初次制作还是分 两次转印容易些，至于有朋友问如何保护另一面不被腐蚀（地球人都知道）），我想方法好多，只要用宽塑料胶带帖住就行了。 　　4.关 于TA8435的控制板原理图和PCB图，有很多网友关心和询问，我很荣幸，时间和精力原因，没能逐一回复网友，敬请谅解，因为是采用热转印法自制，所以 PCB焊盘和布线采用了一些不是很标准的设计，不适合标准制版要求，另外原理图又有一些新的变化，还要通过试验来验证，我会抽出时间尽快把功能更完善并适 合网友业余制作的图纸资料给整理出来，单独发个帖子由网友自由下载。另外我正在考虑采用PC机COM串口作控制接口，到时也会一并与大家共享。
ss570122的雕刻机制作过程（6） 作者：ss570122　原载:磁动力电子论坛 继续雕刻机的制作过程（试雕雕刻机作品） 　 　假期过后，开始了紧张的工作，闲时把ArtCam7.0浮雕软件作了研究，和Type3等刀路制作软件比较，ArtCam可能更容易上手，今天试着雕刻 了一个浮雕字，因为雕刻刀是自己用6.2mm的钻头把头切掉，利用根部磨制的，所以和成品雕刻刀比要差些，先试验用还可以，以下是刀路制作的贴图： 　　1、先作个矢量字“雕”

图80

　　2、制成3D浮雕

图81

　　3、制成刀路，雕刻刀选择30度0.25平底刀

图82

　　4、模拟浮雕雕刻效果图，并建立刀路文件，选用NCC文件存档

图83

　　这是用自制的雕刻刀，PVC材料雕刻的样品“雕”

图84

　　如果用成品雕刻刀，并采用专用材料一定会雕刻的更好，自己又制作了一个毛泽东浮雕头像明天找块有机玻璃雕刻试试效果如何？

图85

图86

图87

　　新雕刻的伟人浮雕

　　这是用有机玻璃新雕刻的伟人浮雕，刀还是自制的那一把，如果用成品雕刻刀一定会“相当的好” 　　雕刻有机玻璃的正面图像

图88

图89

　继续雕刻机的制作过程（自制雕刻刀） 　　为了试验自己试着做了一把自制雕刻刀，利用6.25mm的高速钢钻头（修边机是6.35mm的夹头）的上半光杆部分。

图90

图91

　　
　　然后将光杆夹到修边机上，通电使修边机带钻头杆边旋转边在砂轮机上磨制，注意角度一般是半角15°，高速钢容易退火，所以要边加水边磨制，当磨成一个 30°锥针即可，然后在用修边机高速旋转在油石上继续精磨，知道锥尖锋利为止，然后开半口，磨前角和后脚，因为手工控制精度是保证不了的，所以完全要凭经 验，做雕刻试验用还是可以的。 　　这是磨制后的刻刀形状，手工磨制是无法和专业磨刀相比的。

图92

图93

图94

图95

　　另外我找了一根6mm×105mm的硬质合金棒,准备截3段，作3把雕刻刀，但是太硬了，不知用什么方法割断，有大侠知道的告知一声，不胜感谢！

图96