CN101549610A - 电液伺服雕刻装置 - Google Patents

Abstract

一种电液伺服雕刻装置，包括雕刻刀具，所述雕刻刀具安装在液压活塞杆的下端，所述液压活塞杆的上端与液压缸内的活塞固定连接，所述电液伺服雕刻装置还包括2D激振阀，所述2D激振阀包括进油口、回油口、第一出油口和第二出油口，所述第一出油口和第二出油口分别连接活塞两侧的两个液压腔，所述2D激振阀的控制端连接用于控制两个出油口的周期性出油流量的控制器；所述进油口连接调速阀，所述调速阀连接定量泵，所述定量泵连接油箱；所述回油口连接油箱。本发明在具有较高的频响的同时，具有大行程和大切削力。

Description

电液伺服雕刻装置

技术领域

本发明涉及雕刻装置。

背景技术

雕刻技术源远流长，手工雕刻是一种原始工匠型的劳动，它是雕刻师“高智能和高技能”的综合活动。雕刻设备及雕刻方法日新月异，从采用雕刻刀的手工雕刻技艺，发展到目前的多种雕刻方法，包括振动(冲击)切削雕刻、铣削雕刻、腐蚀雕刻、粒子束流雕刻、电蚀雕刻、激光烧蚀雕刻；雕刻工具、装备种类繁多，包括用于金属、木材、石材、塑料、玻璃等材料雕刻的激光雕刻机、电子雕刻机、雕铣机、木工雕刻机、石材雕刻机、刻章机、刻字机、吸塑机等。

现有采用振动(冲击)切削方法的雕刻装备，广泛用于金属、木材、石材雕刻，涉及小到凹印版雕刻、图章雕刻、字模雕刻，大到CNC数控雕刻，雕刻运动能够产生类似于雕刻师用凿子雕刻的效果，其雕刻工具头的工作原理主要包括以下几种：

1)电磁式高频振动雕刻，由电磁驱动单元及相应的机械机构控制雕刻刀进行上下高频振动切削，特点是频响高，但输出位移与输出力小。

2)步进电机或伺服电机驱动的数控雕刻，由步进电机或伺服电机驱动，经机械传动机构控制雕刻刀产生相应的运动轨迹，特点是运动精度高、输出力大，但频响低。

3)气动冲击雕刻，以压缩空气为动力，通过气动开关阀控制气缸产生冲击往复运动，气缸活塞带动雕刻刀动作，特点是系统简单，适于手工操作，但频响不高、运动精度低。

发明内容

为了克服已有的雕刻装置的不能同时满足高频响、大行程和大切削力的不足，本发明提供一种在具有较高的频响的同时，具有大行程和大切削力的电液伺服雕刻装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种电液伺服雕刻装置，包括雕刻刀具，所述雕刻刀具安装在液压活塞杆的下端，所述液压活塞杆的上端与液压缸内的活塞固定连接，所述电液伺服雕刻装置还包括2D激振阀，所述2D激振阀包括进油口、回油口、第一出油口和第二出油口，所述第一出油口和第二出油口分别连接活塞两侧的两个液压腔，所述2D激振阀的控制端连接用于控制两个出油口的周期性出油流量的控制器；所述进油口连接调速阀，所述调速阀连接定量泵，所述定量泵连接油箱；所述回油口连接油箱。

作为优选的一种方案：所述的液压缸有两个，与两个液压缸连接的两根液压活塞杆的下端分别与支架铰接，所述刀具安装在支架的下端，每个液压缸分别与一个2D激振阀连接；每个2D激振阀的进油口连接分流阀，所述分流阀连接调速阀；每个2D激振阀的回油口连接集流阀，所述集流阀连接连接油箱。

进一步，所述支架两端的活塞杆以刀具的安装点中心对称。

再进一步，所述的集流阀连接单向阀，所述单向阀连接油箱。

当然，所述液压缸也可以有三个或者更多个，只要每个液压缸配置一个2D激振阀进行控制即可；对于三个液压缸的情况，支架上的三根液压活塞杆也以刀具的安装点为中心对称分布，其相对于两个液压缸的方案能够实现比较复杂的加工曲线。

本发明的技术构思为：电机驱动定量泵通过吸油口从油箱中吸油，定量泵打出的压力油分别进入溢流阀和调速阀的进油口，溢流阀设定了系统压力，压力油经调速阀后输出稳定流量进入分流阀的进油口，通过分流阀后，压力油分别进入激振阀6、11的P口，激振阀控制液压缸输出正弦往复运动。系统回油路上，激振阀6、11的T口接集流阀12，经单向阀回油箱。单向阀使系统工作在一定的背压下。

参照图2、图3所示，2D激振阀的阀芯既能轴向运动又能连续转动，2D激振阀阀芯的旋转是由伺服电机连续驱动的，而阀芯的轴向位移则由另一伺服电机通过偏心机构控制，该电机按直动式数字阀的驱动方式进行直接数字控制。当阀芯在转动过程中位于图2所示的位置时，P口和A口沟通，B口和T口沟通，液压缸左腔进油，右腔回油，液压缸向右运动；当阀芯旋转过一定角度如90°处于图3所示位置时，P口和B口沟通，B口和T口沟通，液压缸右腔进油，左腔回油，液压缸向左运动。可见，利用阀芯的连续旋转运动，使得沿阀芯台肩周向均匀开设的沟槽相邻沟槽的圆心角为θ与阀套上的窗口相配合的阀口面积大小成周期性变化，并使相邻台肩上的沟槽相互错位错位角度为θ/2，从而进出液压缸的两个容腔的流量以相位差为180°发生周期性的变化，驱动液压缸的活塞做周期性往复运动。

通过DSP控制两激振阀的伺服电机，使两液压缸活塞平行运动，但输出不同的幅值和相位，如图5所示。雕刻对象相对工具头的运动速度为v，刀具切削轨迹为近似椭圆形，如图6所示。

本发明的有益效果主要表现在：(1)、采用2D激振阀控制液压缸作为驱动，实现了雕刻刀具的高频往复运动和较大的切削力；(2)刀具驱动机构采用双出杆液压缸且平行配置，两活塞杆输出不同幅值与相位时，刀具具有不同的切削角度与切削深度；(3)、刀具驱动机构采用双出杆液压缸且平行配置，雕刻刀具能实现多种切削运动轨迹，能满足不同的加工要求。

附图说明

图1是单个活塞缸驱动雕刻工具头及其电液伺服驱动系统示意图。

图2是两个活塞缸驱动雕刻工具头及其电液伺服驱动系统示意图。

图3是2D激振阀的阀芯在转动过程过程某一角度的示意图。

图4是2D激振阀的阀芯旋转过90°后的示意图。

图5是两个活塞缸驱动雕刻刀具头的液压缸活塞工作位置示意图。

图6是两个活塞缸驱动雕刻刀具头运动轨迹示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

实施例

参照图1、图3和图4，一种电液伺服雕刻装置，包括雕刻刀16具，所述雕刻刀具16安装在液压活塞杆的下端刀架8上，所述液压活塞杆的上端与液压缸7内的活塞固定连接，所述电液伺服雕刻装置还包括2D激振阀6，所述2D激振阀6包括进油口P、回油口T、第一出油口A和第二出油口B，所述第一出油口A和第二出油口B分别连接活塞两侧的两个液压腔，所述2D激振阀6的控制端连接用于控制两个出油口的周期性出油流量的控制器DSP；所述进油口P连接调速阀4，所述调速阀4连接定量泵2，所述定量泵2连接油箱；所述回油口T连接油箱。

所述回油口T连接单向阀5，所述单向阀5连接油箱。素数定量泵2连接驱动电机1。

本实施例的工作过程为：参照图2、图3所示，2D激振阀的阀芯既能轴向运动又能连续转动，2D激振阀阀芯的旋转是由伺服电机连续驱动的，而阀芯的轴向位移则由另一伺服电机通过偏心机构控制，该电机按直动式数字阀的驱动方式进行直接数字控制。当阀芯在转动过程中位于图2所示的位置时，P口和A口沟通，B口和T口沟通，液压缸左腔进油，右腔回油，液压缸向右运动；当阀芯旋转过一定角度如90°处于图3所示位置时，P口和B口沟通，B口和T口沟通，液压缸右腔进油，左腔回油，液压缸向左运动。可见，利用阀芯的连续旋转运动，使得沿阀芯台肩周向均匀开设的沟槽相邻沟槽的圆心角为θ与阀套上的窗口相配合的阀口面积大小成周期性变化，并使相邻台肩上的沟槽相互错位错位角度为θ/2，从而进出液压缸的两个容腔的流量以相位差为180°发生周期性的变化，驱动液压缸的活塞做周期性往复运动。

实施例2

参照图2-图6，本实施例的液压缸有两个，与两个液压缸7、11连接的两根液压活塞杆14、15的下端分别与支架9铰接，所述刀具16安装在支架9的下端刀架8上，每个液压缸分别与一个2D激振阀连接；每个2D激振阀的进油口P连接分流阀13，所述分流阀13连接调速阀4；每个2D激振阀的回油口T连接集流阀12，所述集流阀12连接连接油箱。

所述支架两端的活塞杆14、15以刀具的安装点中心对称。所述的集流阀12连接单向阀5，所述单向阀5连接油箱。

本实施例的每个2D激振阀和液压缸的控制过程与实施例1相同，通过DSP控制两激振阀的伺服电机，使两液压缸活塞平行运动，但输出不同的幅值和相位，如图4所示。雕刻对象相对工具头的运动速度为v，刀具切削轨迹为近似椭圆形，如图5所示。当然，根据实际工况需要，也可以设计切削轨迹为其他二次曲线。

Claims (4)

1、一种电液伺服雕刻装置，包括雕刻刀具，所述雕刻刀具安装在液压活塞杆的下端，所述液压活塞杆的上端与液压缸内的活塞固定连接，其特征在于：所述电液伺服雕刻装置还包括2D激振阀，所述2D激振阀包括进油口、回油口、第一出油口和第二出油口，所述第一出油口和第二出油口分别连接活塞两侧的两个液压腔，所述2D激振阀的控制端连接用于控制两个出油口的周期性出油流量的控制器；

所述进油口连接调速阀，所述调速阀连接定量泵，所述定量泵连接油箱；所述回油口连接油箱。

2、如权利要求1所述的电液伺服雕刻装置，其特征在于：所述的液压缸有两个，与两个液压缸连接的两根液压活塞杆的下端分别与支架铰接，所述刀具安装在支架的下端，每个液压缸分别与一个2D激振阀连接；

每个2D激振阀的进油口连接分流阀，所述分流阀连接调速阀；每个2D激振阀的回油口连接集流阀，所述集流阀连接连接油箱。

3、如权利要求2所述的电液伺服雕刻装置，其特征在于：所述支架两端的活塞杆以刀具的安装点中心对称。

4、如权利要求2或3所述的电液伺服雕刻装置，其特征在于：所述的集流阀连接单向阀，所述单向阀连接油箱。

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