CN101143457B - 数控陶瓷堆砌成型机 - Google Patents

Abstract

数控陶瓷堆砌成型机是一种能够实现陶瓷成型、利坯、雕刻多功能于一体的自动化生产设备。其运动组成有三个直线轴：X、Y、Z，两个回转轴A轴(工作台回转)和B轴(滚压机械手和雕刻头摆动轴)，一共五个轴，能实现五轴联动。它能将真空挤出机(20)挤出的泥料通过软管(7)经滚压机械手(6)在工作台(4)上进行任意形体的逐层堆砌成型，以代替手工拉坯之工艺，待毛坯干燥后可进行五面体的利坯和雕刻加工。从而实现陶瓷成型、利坯、雕刻的自动化生产。

Description

数控陶瓷堆砌成型机

技术领域

本发明涉及数控陶瓷堆砌成型、利坯、雕刻多功能一体成套设备。

背景技术

陶瓷成型方面，目前主要方法有：(1)浇注成型；(2)等静压成型；(3)手拉坯成型。浇注成型效率低，模具损耗大；等静压成型设备昂贵，效率低，产品形状尺寸受限制，已不能满足市场需要；手拉坯成型更是劳动强度大，产量低，精度差。

陶瓷利坯和雕刻方面，目前主要是人工进行利坯和修坯，劳动强度大、精度低。而市面上能见到的一些雕刻设备大多是三轴的数控铣床，不能胜任多个复杂曲面的陶瓷坯体的利坯和雕刻。

发明内容

鉴于上述，本发明的目的在于提供一种能够实现陶瓷成型、利坯、雕刻多功能于一体的全自动化生产设备。

本发明具有独创的陶瓷泥料数控堆砌成型技术，利用五轴数控技术控制泥料输送软管和堆砌机械手，将泥料逐点、逐层堆砌成型，等待毛坯干燥后，可进行五面体的利坯和雕刻。从而实现陶瓷成型、利坯、雕刻的自动化生产。

本发明，如附图所示，它能根据计算机发出的五轴联动控制信号，驱动三个直线进给轴X轴、Y轴、Z轴、和两个回转轴A轴、B轴的步进电机，以实现堆砌机械手6和雕刻头8在三维空间任意轨迹和任意姿态的五轴联动。

上述的堆砌机械手6和雕刻头8安装于同一回转平面，即B轴29端面，能够在0°到360°之间任意摆动，以调整堆砌机械手6和雕刻刀具5与陶瓷之间的相对角度。由真空挤出机20挤出的高质量陶瓷泥料经软管7输送至堆砌机械手6，在回转工作台4上进行逐点、逐层任意形体的堆砌成型。堆砌机械手6的作用是对堆砌下来的泥料进行压实，使泥料堆砌的结合面更加质密。等待陶瓷毛坯干燥后，可将其放回回转工作台，进行二次加工，即进行五轴联动利坯和五轴联动雕刻加工。

本发明的优点是：

一、独创的陶瓷泥料数控堆砌成型技术，利用五轴数控技术控制泥料输送软管和堆砌机械手，将泥料逐点、逐层堆砌成型，等待毛坯干燥后，可进行五面体的利坯和雕刻，从而实现成型、利坯、雕刻的一体完成，易于实现陶瓷成型加工的自动化。

二、可通过计算机进行三维建模，也可通过专用三维扫描设备对成品陶瓷进行三维建模，并由计算机生成加工控制信号，控制各个轴的运动，实现自动加工。

三、可生产出复杂曲面形状的陶瓷；陶瓷尺寸范围大，可加工小尺寸的陶瓷，也可加工超大型的陶瓷，如超大花瓶、电瓷等；可对陶瓷进行花纹、浮雕、镂空的雕刻，特别适合雕塑瓷、精美工艺瓷等的加工；加工精度高，能实现标准化批量生产；

附图说明

图1为数控陶瓷堆砌成型机三维示意图

图2为数控陶瓷堆砌成型机主视图

图3为数控陶瓷堆砌成型机机械运动部分俯视图

图4为数控陶瓷堆砌成型机机械运动部分后视图和侧面剖视图

其中：

(1)表示机架

(2)表示A轴步进电机

(3)表示回转轴

(4)表示回转工作台

(5)表示雕刻刀具

(6)表示堆砌机械手

(7)表示送泥软管

(8)表示雕刻头

(9)表示B轴步进电机

(10)表示Z轴直线导轨

(11)表示Z轴

(12)表示十字滑台

(13)表示X轴直线导轨

(14)表示X轴滚珠丝杠螺母副

(15)表示联轴器

(16)表示X轴步进电机

(17)表示轴承座

(18)表示Z轴步进电机

(19)表示泥料挤出嘴

(20)表示真空挤出机

(21)表示进料口

(22)表示变速箱

(23)表示电机

(24)表示底座

(25)表示X轴进给部分

(26)表示Z轴进给部分

(27)表示Y轴进给部分

(28)表示A轴回转部分

(29)表示B轴摆动部分

(30)表示Y轴滚珠丝杆螺母副

(31)表示Y轴步进电机

具体实施方式

实施例1

本发明数控陶瓷堆砌成型机，如附图所示，包含计算机控制部分，X轴进给部分25，Y轴进给部分27，Z轴进给部分26，A轴回转部分28，B轴摆动部分29，堆砌机械手6，雕刻头8，真空挤出部分20。它能根据计算机发出的五轴联动控制信号，驱动三个直线进给轴X轴、Y轴、Z轴、以及两个回转轴A轴、B轴的步进电机，以实现堆砌机械手6和雕刻头8在三维空间任意轨迹和任意姿态的五轴联动。由真空挤出机20挤出的高质量陶瓷泥料经软管7输送至堆砌机械手6，在回转工作台4上进行逐点、逐层堆砌成型。等待陶瓷毛坯干燥后，可将其放回回转工作台，进行二次加工，即进行利坯和雕刻加工。可通过计算机进行三维建模，也可通过专用三维扫描设备对成品陶瓷进行三维建模，并由计算机生成加工控制信号，控制各个轴的运动，实现自动加工。

上述的X轴、Y轴、Z轴的各个进给部分都包括：步进电机、联轴器、滚珠丝杆螺母副、光轴、直线轴承等。A轴部分包括：步进电机2、回转轴3，回转工作台4等。B轴部分包括：减速步进电机9、堆砌机械手6、雕刻头8等。

上述的X轴25和Y轴27为两个相互垂直的水平进给轴，Z轴26为竖直方向的升降进给轴；A轴28为工作台回转轴，安装在Y轴27之上，能够任意角度的回转，同时能随Y轴一起水平移动；B轴29为摆动轴，安装在X轴25一端，能够在0°到360°之间摆动，同时能随X轴一起水平移动。

上述的堆砌机械手6安装于B轴之上，能够在0°到360°之间任意摆动，以调整堆砌和挤压角度，同时配合X、Y、Z轴的运动以及A轴回转工作台4的回转运动，可堆砌出任意形状的陶瓷坯体。

上述的雕刻头8和堆砌机械手6安装于同一回转平面，即B轴29端面，能够在0°到360°之间任意摆动，以调整雕刻刀具5相对于工件表面的加工角度，同时配合X、Y、Z轴的运动以及A轴回转工作台4的回转运动，从而实现对陶瓷五面体的利坯和雕刻。为了防止雕刻头和堆砌机械手在加工和生产过程中的相互干涉，应将雕刻头和堆砌机械手错开一定角度，例如90°至180°之间，同时间隔开一定距离。

上述的雕刻头8可以为安装了雕刻刀具5的电主轴，也可以为软轴吊磨，可大大降低利坯和雕刻时的振动。

上述的Y轴27和Z轴26安装于机架1之上，X轴25安装于Z轴上，水平进给的同时能随Z轴上下移动。X轴也可安装于机架之上，Z轴则安装于龙门之上即X轴之上，随X轴联动，B轴29则安装于Z轴下端，构成龙门式结构。

上述的堆砌机械手6由固定支架和挤压头构成，挤压头的作用是对堆砌下来的泥料进行压实，使泥料堆砌的结合面质密无缝。

上述的陶瓷泥料真空挤出部分20包括抽真空部分、送泥软管7、泥料挤出嘴19、进料口21、变速箱22、电机23、底座24等。堆砌成型时计算机能对真空挤出机的挤出速度和起停进行控制。可以更换不同直径的泥料挤出最和送泥软管，以调节挤出泥条的粗细。

本发明各个轴的机械尺寸可以选配，以加工不同尺寸范围的陶瓷。

如上构成本发明数控陶瓷堆砌成型机。

Claims (5)

1.一种数控陶瓷堆砌成型机，包括计算机控制部分、五轴联动机械部分、泥料堆砌器，其特征在于本发明独创的陶瓷泥料数控堆砌成型技术，利用计算机控制泥料堆砌器在三维空间任意轨迹和任意姿态的五轴联动，实现泥料在三维空间逐点、逐层堆砌，堆砌机械手(6)同步挤压，完成陶瓷粗坯成型；泥料堆砌器包括送泥软管(7)和堆砌机械手(6)，送泥软管将经真空挤出的泥料输送到堆砌机械手，堆砌机械手引导泥料在三维空间逐点、逐层堆砌，同时对泥料进行压实。

2.如权利要求1所述的成型机，其特征在于五轴联动部分的X轴(25)和Y轴(27)为两个相互垂直的水平进给轴，Z轴(26)为竖直方向的升降进给轴；A轴(28)为工作台回转轴，安装在Y轴(27)之上，能够任意角度的回转，同时能随Y轴一起水平移动；B轴(29)为堆砌机械手(6)和雕刻头(8)的摆动轴，安装在X轴(25)一端，能够在0°到360°之间摆动，同时能随X轴一起水平移动。

3.如权利要求1或2所述的成型机，其特征在于堆砌机械手(6)位于B轴之上，能够在0°到360°之间任意摆动，以调整堆砌和挤压角度，同时配合X、Y、Z轴空间三维运动以及A轴回转工作台(4)的回转运动，可堆砌出任意形状的陶瓷坯体。

4.如权利要求1或2所述的成型机，其特征在于雕刻头(8)和堆砌机械手(6)安装于同一回转平面，即B轴，所述雕刻头能够在0°到360°之间任意摆动，以调整雕刻刀具(5)相对于工件表面的加工角度，同时配合X、Y、Z轴的运动以及A轴回转工作台(4)的回转运动，从而具有对陶瓷粗坯干燥后的利坯和雕刻功能。

5.如权利要求4所述的成型机，其特征在于雕刻头(8)为安装雕刻刀具(5)的电主轴或软轴电磨，可大大降低利胚和雕刻时的振动。

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