数控机床发展到现在,已经成为衡量一个国家制造业先进水平的标志。随着机床和计算机的发展,数控机床朝向大型化和小型化的方向发展。小型或微型数控机床与计算机编程结合进行数控加工是数控机床应用领域的一个重要方向。本文首先对便携式桌面微型数控雕刻机的主结构设计建模,对结构进行轻量化选型,对铝合金板、机床固定板、支撑板等进行分析。设计了雕刻头,雕刻头部件采用模块化,便于拆卸改装。加工不同的材料时可以选用针压雕刻头或超声波雕刻头。便携式桌面微型数控雕刻机通过计算机控制,利用步进电机驱动,采用丝杠螺母机构和光杆导轨,具有横向X轴、竖向Z轴和水平工作台纵向Y轴三轴联动或横向X轴、竖向Z轴和右侧回转工作台的A轴(绕X轴旋转)联动的两种联动模式。第一种模式是板状工件沿着直线轴移动完成平面图案的雕刻加工。第二种模式是环形或轴类零件装夹在A轴上完成曲面图案的雕刻加工。控制系统硬件采用单片机作为核心部件,驱动电路采用THB6064H驱动芯片。采用CNC USB Controller软件作为数控加工程序PC机端的预处理软件。对雕刻头和装夹机构进行了受力分析和参数选定,分析和选择了合理的零部件、电器元件、标准件等。X轴、Y轴、Z轴和A轴采用新裕步进电机驱动,对步进电机、参数和特性进行了分析。X轴、Y轴和Z轴采用JCS-WCM系列的精密滚珠丝杠传动,对滚珠丝杠力矩和传动惯量进行了校验。选择操作方便、结构简单的手动螺旋夹紧机构,对夹紧力机构进行了受力分析和校核。微型数控雕刻机接受通用编程软件生成的G代码。通过传输软件传输到机床即可进行加工。本文通过三个典型案例,即工艺图案、首饰和个性化工件,进行雕刻加工试验,并与理论结果相比较,证明机床达到设计要求,能够满足职业技工院校数控专业和机电一体化等专业的教学要求。对加工数据进行分析,加工了金属材料和非金属材料,加工了板状工件、环形零件和轴类零件,证明便携式桌面微型数控雕刻机具有实用性。