五轴联动数控陶瓷雕刻机的研究与开发

　　接口方面，采用LPT(打印终端line pnnt termina1)并口输入使出方式。在其25针并口定义中，2至9口为8个数据位， 用于步进电机驱动器脉冲和方向的控制一共只能控制4个轴，如果对第五轴进行控制则需要第二个LPT接口， 然而大多数计算机只有一个LPT，默认为LPT1，为此需要另外加入一个并行口适配器即LPT2。或者可以定义1口和14口为第五轴的脉冲和方向信号，省去一个并口，如图3，经过一段时间的运行，发现运行良好。

图3 LPT并口定义 

　　3.2 软件设计

　　CNC控制软件中能够支持五轴联动的有Mach2等。用该软件进行插补的数控系统无需运动控制卡等硬件设备，只需要带LPT并口的计算机以及相应的步进电机驱动器，就能构成开环或者半闭环的数控系统，最多能控制六轴运动。该软件根据导人的G代码进行插补运算，得出各个轴的脉冲信号并由LPT并口输出，控制各个轴的步进电机的联动。

　　初次运行Mach2，应首先对端口与引脚进行设置，根据对并口的定义设置各端口引脚号。再进行电机运行参数设定，每单位步数N即运动1MM 的距离所需要的脉冲数N= 幕 。由于步进电机矩频特性的限制，步进电机的速度应根据由矩频特性曲线得到的理论速度进行设定，也可以将速度由低向高调整，以电机不失步为原则，此时是步进电机最高运行速度。另外电机的加速减速过程也要相应设定。设定好后便可以开始加载G代码进行加工了。

4 数控陶瓷雕刻机的应用

　　4.1 陶瓷浮雕建模

　　首先将矢量图案转换成 ．dxf文件并导人UG等软件中，再将这些样条曲线缠绕于柱面，然后投影到相应陶瓷曲面，最后用得到的这些曲面上的样条曲线产生曲面片体， 并对这些曲面片体进行拔高处理，便得到曲面回转体的浮雕模型，如图4的A图所示。

图4 浮雕模型与实物

　　4.2 浮雕的加工

　　通过浮雕三维模型产生五轴刀路文件，再经专用后置处理文件生成NC代码，然后输入Mach2控制软件中便可以进行浮雕加工了。由于加工材料为未烧硬的瓷坯，雕刻时所需的切削力极小，所以可以选用最大进给速度，并采用一刀完成。

　　如图4的B图为自行研制的五轴联动数控陶瓷雕刻机加工出的陶瓷浮雕实物。

5 结语

　　随着科学技术的发展，数控技术已广泛应用于各种加工行业，是当今制造业的核心。五轴联动数控陶瓷雕刻机的研制成功，对陶瓷行业的发展有着重要意义。该雕刻机能实现五轴联动加工，取代了繁琐的传统手工雕刻，大大降低了劳动强度，而且能实现标准化、批量化的陶瓷生产。特别适合花瓶、花盆等陶瓷的浮雕加工，还能进行陶瓷雕塑的加工，其经济效益不可估量。