近几年来,随着科学技术的发展,数控产品以其加工精度高、生产安全高效等特点,越来越广泛地应用于各行各业。雕刻机作为一种典型的数控产品,在传媒制造、模具设计、建材雕刻等行业中有着广阔的市场前景。随着电子技术的发展,数控雕刻机逐渐取代传统的雕刻机引领着时代的潮流,数控雕刻机通常采用工控机和运动控制系统的组成形式。雕刻机的运动控制系统是数控雕刻机的核心,其功能的强弱、性能的优劣直接关系着产品的质量与加工效率。当今数控雕刻机控制系统的硬件架构主要采用工控机和运动控制卡的架构组成,这种架构的主要不足是成本高、体积大,可靠性和灵活性低等。随着微电子技术的快速发展和应用,低成本的数控雕刻机近来在数控雕刻行业也成为研究热点。目前大部分研究机构及公司将雕刻机发展定位于高精度、高速度、高可靠度等方面的追求,然而在目前经济条件下,尤其是在中国以基础制造业为主的大环境下,这种雕刻机发展的定位超出的目前国内雕刻机行业的整体需求水平,对于广大中小企业来说,雕刻机成本在一定精细程度之后,雕刻机的价格成为企业发展的主要限制。本文首先对国内外数控雕刻机发展现状及相应控制技术进行分析总结。然后对数控雕刻机的基础控制算法进行了适应于低成本硬件架构的算法改进以及与软件编程结合的优化,得到适合用低成本硬件实现的数字积分法——直线插补算法,并针对低硬件成本下的加减速控制方法进行创新算法设计。在硬件设计方面,应用了一种单片机加PC架构形式,以PC与单片机作为双处理器,其中PC运行Windows XP操作系统、界面应用程序以及大量的数据算法处理,其中包括标准指令的解析以及与单片机通信指令的生成。单片机则主要用于与PC的通信指令的解析和控制脉冲。PC与单片机的通信,采用串口的工作方式。本论文详细设计了控制器硬件各功能模块的原理图,并对插补算法及加减速控制算法的创新,进行了详细的描述。本论文所设计的数控雕刻机控制卡不但软硬件架构简洁,而且成本低、体积小,可以很方便的进行密闭封装,从而提升系统的可靠性和灵活性,使产品易于维护和升级,同时在密闭环境下,可以有效减少电磁干扰以及车间环境的干扰。通过对样机的实地调试,本系统的功能和性能达到了预期设计要求。