、轴承22及轴承支架19，所述Ζ轴导轨15两侧设置轴承支架19，Ζ轴丝杠7平行于Ζ轴导轨15，通过滚动轴承22安装于轴承支架19上，与Ζ轴丝杠7配合传动的丝杠螺母18固定在工作台16上，工作台16两侧通过Ζ轴导轨滑块20与Ζ轴导轨15连接，Ζ轴丝杠7—端连接在Ζ轴步进电机6的输出轴上，通过Ζ轴丝杠7带动工作台16沿Ζ轴导轨15滑动。
[0039]如图4所示为划线头装置。所述划线装置包括划线头夹具12、划线头13、电机23和旋转轴24，划线头13安装在划线头夹具12—端，划线夹具12另一端通过电机23连接在Ζ轴传动进给装置的工作台16的旋转轴上，电机23的开关信号与PLC相连接，可通过触摸屏控制实现划线头13的开关。划线头13随X、Y轴做平面运动，当划线头13移动到设定点位坐标时，X、Y坐标轴停止运动，同时划线头14转动、Ζ轴向下运动，从而实现划线头13进给划线。即:划线头13处在工位I时用来完成ΧΟΥ平面上的划线点任务，人工将划线头13绕其旋转轴24旋转90°自锁，用来完成ΥΟΖ等平面点位划线，从而实现一次装夹完成多个平面划线。
[0040]划线头13装置的结构特点主要有:
[0041](1)划线头13旋转中心线可以与主轴旋转中心线成90度对待划线工件进行划线。
[0042](2)使用划线头13，无需改变划线机结构就可以增大其划线范围和适应性，使一些用传统方法难以完成的复杂工件得以实现，并能减少工件重复装夹，提高加工精度和效率。
[0043](3)因划线头13扩充了划线机的使用性能，相当于给划线机又增加了一根轴，可由PLC控制划线头13自动90度旋转，在大型工件固定困难、不易翻转或是精密工件一次性固定需加工多个面时，比传统划线方式实用、效率更高。
[0044]如图1、图2所示，所述X轴传动装置包括X轴步进电机4、Χ轴丝杠3、Χ轴丝杠螺母、X轴导轨10及X轴导轨滑块，所述X轴步进电机4输出轴端连接X轴丝杠3，与X轴丝杠3配合的X轴丝杠螺母连接在X轴导轨滑块上，X轴导轨10安装在机体两侧的导轨底座2上。
[0045]所述Υ轴传动装置包括Υ轴步进电机5、Υ轴丝杠3、Υ轴丝杠螺母、Υ轴导轨及Υ轴导轨滑块，所述Υ轴步进电机5输出轴端连接Υ轴丝杠8，与Υ轴丝杠8配合的丝杠螺母连接在Υ轴导轨滑块上，Υ轴导轨安装在两横梁9上。
[0046]所述X轴导轨、Υ轴导轨和Ζ轴导轨的两端分别设置限位开关，编码器分别位于X轴、Υ轴和Ζ轴步进电机尾端，与各轴步进电机同轴相连。显示屏指示灯、限位开关、编码器作为信号指示和反馈通路分别连接到PLC的输出端口和输入端口。
[0047]所述PLC还包括作为上位机的触摸屏，所述的触摸屏通过串行通信电缆与可编程控制器PLC相连，触摸屏的控制信号连接到PLC的输入端口，PLC输出三组脉冲信号分别连接至Ijx轴步进电机、Υ轴步进电机5和Ζ轴步进电机6的驱动器。
[0048]本发明的X、Y坐标运动由步进电机经联轴器驱动滚珠丝杠实现，其行程分别为2000mm和ΙδΟΟπιπ^Ζ轴传动装置固定在Υ轴导轨滑块上，在Ζ轴步进电机6和Ζ轴丝杠7的驱动下，沿着Ζ轴导轨15移动，实现上、下方向的运动从而带动划线头13实现进给，其行程为500_。划线头13由划线头夹具12固定于Ζ轴工作台16，从而带动划线头13的进给运动。
[0049]由于三坐标划线机一般用于车间环境工作，粉尘和振动影响较大，划线机的传动系统要求工作稳定和抗干扰能力较强，以满足划线精度的要求。因此划线机三轴传动系统均采用精密滚珠丝杠副和滚珠直线导轨副来进行传动和导向，这种结构方式的传动稳定，定位准确。
[0050]三坐标划线机的三轴运动系统设计，是以步进电动机、联轴器、滚珠丝杠副、滑块和平台组成的闭环控制系统，控制定位精度为± 0.01mm，快速进给速度为5m/min。各进给方向均设有限位开关，防止行程超限以及划线机零点归为。此外，位置反馈系统主要采用增量式编码器及限位开关。
[0051]本发明控制系统框图如图5所示，主要由作为上位机的触摸屏、西门子的可编程控制器PLC作为下位机、包含三个方向的三组步进电机驱动器装置、步进电机、划线头装置、回转工作平台和反馈环节组成。触摸屏采用威纶TK6070IP型触摸屏，触摸屏共有RS-232接口、Mini USB接口以及24VDC电源4接口，可以执行PP1、MP1、PROFIBUS、ETHERNET等通讯的连接。在本发明中，Mini USB用来下载程序，RS-232用于与PLC连接通讯网络。由于触摸屏所需电源为24VDC，所以需要电源供应器接线连接。PLC采用西门子的S7-200PLC，采用CPU226，拥有24路24VDC输入和16路24VDC输出，刚好满足实现脉冲输出、控制信号输入、信号反馈、状态指示、操作指令发送的功能。步进电机驱动器根据电机选择的型号不同而不同，本实例选用高性能步进电机驱动器MB450A，采用直流18?50V供电，适合驱动电压24V?50V，电流小于4.2A外径42?86毫米的两相混合式步进电机。划线头14和回转工作台15的控制信号直接由PLC发出控制。反馈环节主要包括指示灯、编码器和限位开关组成，限位开关安装在X、Y、Z三坐标轴上，负责对运动极限的控制；指示灯用以显示相关的工作状态;编码器用来对步进电机进行反馈，以计算当前划线头14的坐标位置。
[0052]由指示灯、限位开关、编码器等生成反馈信号并传递、显示反馈信号相关的附件，所述的触摸屏通过串行通信电缆与可编程控制器PLC相连，回转工作台的控制信号连接到PLC的输入端口，PLC输出三组脉冲信号分别连接到X轴电机驱动器、Υ轴电机驱动器和Ζ轴电机驱动器，各电机驱动器分别连接相应的电机，PLC控制信号同样连接到划线头14与回转工作台15，控制划线头是否工作，回转工作台15是为了使工件一次装夹完成多个面的划线，而指示灯、限位开关、编码器等作为信号指示和反馈通路分别连接到PLC的输出端口和输入端口。触摸屏作为上位机负责划线点坐标的输入、划线头运动实时坐标反馈、三坐标轴运动机构的调速、点动操作按钮和整机运行状态监督反馈等功能。
[0053]本发明中，回转工作台15是执行划线机多点多面的划线。回转工作台15为现有结构，其运动执行是由工作台电机驱动蜗轮蜗杆机构实现回转的，三轴方向的运动装置则是步进电机驱动丝杠螺母传动装置进行运动；划线头13的两个工位之间相互垂直，当对工件顶端或底面进行划线时，划线头13垂直工作，当对工件侧面划线时，划线头13旋转90度，从而对其侧面进行划线。
[0054]划线机的回转工作台15负责切换工件划线面的任务，当需对工件多个侧面进行划线时，由于划线头13只具备两个工位的限制，无法对其它侧面进行划线，这时需配合回转工作台15的运动来调整工件的待划线面到划线头13所在面，从而实现划线机的一次装夹完成多个面的划线功能。
[0055]在人工操作划线机时，需通过触摸屏设置各划线点的坐标位置，PLC通过计算划线头位置与划线点间的距离，计算出所需输出脉冲数量，Χ、γ、ζ三方向的运动通过PID的调节实现划线机精确、稳定的划线。
[0056]当划线头运行到划线点时，为提高划线精度，需对划线头实时坐标进行反馈，通过编码器反馈步进电机转数脉冲，计算出划线头位移量，从而与待划线点坐标进行对比，提高划线机的划线精度。
[0057]各电机控制电路原理图如图6所示。从图6中可以看出，划线机共配置5台电动机分别为。其中M1、M2、M3为Χ、Υ、Ζ主轴进给步进电机;Μ4为控制回转工作台各加工面回转的电动机;M5S控制划线头转动划线的电动机。
[0058]主电机分别完成三坐标轴方向的主运动以及划线头进给运动的驱动。采用直接启动方式，可正反两个方向旋转，并可进行正反两个方向的紧急制动停车。通知为划线调整方便，还具备点动功能。
[0059]其中由正转控制接触器KMi和反转控制接触器KM2的两组主触点构成三个电机的正反转电路。为保证主电路的正常运行，主电路中还设置了采用熔断器的保护电路环节和采用热继电器的电动机过载保护环节。电路中FRhFR^FRhFR^Ffo为热继电器，用于若机械出现不正常的情况或者电路异常使电动机遇到过载，则电动机转速下降、绕组中的电流增大，使电动机的绕组温度升高、电动机绕组老化，缩短电动机的使用寿命，严重时甚至会使电动机烧毁。所以在电机过载时切断电动机电路，为电动机提供过载保护的保护电器。
[0060]编码器PG与电机的主轴同轴相连，在电机启东时编码器把角位移或直线位移转换成电信号，完成对划线机坐标位置进行反馈。
[0061 ]回转工作台电动机M4和划线头电动机M5 *KM7、KM8接触器控制，采用直接启动/停止方式，根据使用需要，随时手动控制启停。
[0062]如图6控制电路图所示:
[0063](1)电动机M1、M2、M3正反转控制分别由正转控制接触器KM^KM^KMs和反转控制接触器KM4、KMs、KM6共6组主接触触点构成三坐标轴电动机的正反转电路。
[0064](2)主轴电机的点动控制:由于毛坯工件铸造误差、步进电机转动偷转或者丝杠滑块传动误差，导致X、Y坐标