CN101607500A - 雕刻机 - Google Patents

Abstract

一种雕刻机包括机台(10)、支架(20)、Y轴行走机构(40)、X轴行走机构(50)、Z轴行走机构(60)以及控制系统(70)，雕刻机主轴(30)连接在Z轴行走机构(60)上，Y轴行走机构(40)与第一齿条(41)同时啮合的两个第一齿轮(42)，第一驱动电机(45)通过同步皮带(46)驱动第一齿轮(42)，在第一同步带轮(43)与第二同步带轮(44)之间设有涨紧机构(47)，该雕刻机还包括驱动雕刻机主轴(30)变换角度的摆角控制机构(80)，本发明采用上述的技术方案，使这种雕刻机具有加工精度高、雕刻角度调整范围大、工作效率比较高以及刚度能够满足要求的特点，可以节约材料和提高劳动生产率。

Description

雕刻机

技术领域

本发明涉及加工设备，特别涉及物体表面加工的雕刻设备。

背景技术

目前市场上齿条雕刻机大都采用单齿轮传动的单头或多头联动结构及控制方法，齿条雕刻机采用步进或伺服马达使轴移动，通过数控装置以及相关的软件来控制实施预先设计的雕刻。目前的齿条雕刻机功能单一，不能进行曲面加工，精度不高，采用多主轴时的刚性不足，而且经常出现扎刀现象，造成产品报废，传动机构采用单齿传动，反向间隙无法消除，加上精度无法满足高品质要求。

发明内容

本发明提供一种雕刻机，采用双齿轮传动，并辅助同步带及张紧装置，消除间隙，提高加工精度，解决现有技术中功能单一、加工精度不高及无法消除反向间隙的技术问题。

本发明为解决上述技术问题而设计的一种雕刻机，包括用于承载固定被雕刻物的机台，跨设于该机台上的支架，该雕刻机还包括控制支架沿机台纵向行走的Y轴行走机构、设置于支架上沿机台横向行走的X轴行走机构以及连接在X轴行走机构上垂直行走的Z轴行走机构，雕刻机主轴连接在Z轴行走机构上，该雕刻机进一步包括控制Y轴行走机构、X轴行走机构、Z轴行走机构及雕刻机主轴的控制系统；其特征在于：所述Y轴行走机构包括固定于机台上的第一齿条，固定于支架上并与该第一齿条同时啮合的两个第一齿轮，与该两个第一齿轮同轴设置的第一同步带轮，该Y轴行走机构还包括第一驱动电机，该第一驱动电机上固定有第二同步带轮，所述第二同步带轮通过同步皮带与上述两个第一同步带轮同时连接，所述第二同步带轮与上述两个第一同步带轮呈三角形布置，在任一第一同步带轮与第二同步带轮之间设有涨紧机构，该涨紧机构由外侧向内压紧同步皮带。

本发明进一步的改进是：所述支架为门式支架，跨接于机台的两侧，所述Y轴行走机构有两套，分设于门式支架的两侧，同步驱动门式支架行走。

本发明再进一步的改进是：所述X轴行走机构包括固定于支架上的导轨和第二齿条，还包括与导轨相配合的导轨滑块、与第二齿条啮合的第二齿轮以及驱动第二齿轮的第二驱动电机，所述导轨滑块、第二齿轮以及驱动第二齿轮均固定在Z轴行走机构上。

本发明更进一步的改进是：所述雕刻机主轴为至少两个，每个雕刻机主轴配置有独立动作的Z轴行走机构，各雕刻机主轴分别受控于控制系统。所述雕刻机主轴为至少两个，该雕刻机还包括有主轴连接板，各雕刻机主轴均固定于该主轴连接板上，该主轴连接板固定于Z轴行走机构上。所述Z轴行走机构为两个，该两个平行设置的Z轴行走机构同步驱动主轴连接板运动，各雕刻机主轴分别受控于控制系统。

本发明更进一步的改进是：该雕刻机还包括驱动雕刻机主轴变换角度的摆角控制机构以及介于雕刻机主轴与Z轴行走机构之间的主轴安装架，所述雕刻机主轴通过铰轴铰接在主轴安装架上。所述摆角控制机构包括雕刻机主轴与主轴安装架之间设置的蜗轮蜗杆机构，通过中间传动机构驱动蜗轮蜗杆机构的第三驱动电机，所述第三驱动电机固定于主轴安装架上，所述蜗轮蜗杆机构中的蜗轮固定在雕刻机主轴上，蜗轮与铰轴同轴，所述蜗轮蜗杆机构中的蜗杆连接中间传动机构。所述中间传动机构包括一级皮带减速装置、二级皮带减速装置以及两者之间的中间传动轴。

本发明采用上述的技术方案，使这种雕刻机具有加工精度高、雕刻角度调整范围大、工作效率比较高以及刚度能够满足要求的特点，可以节约材料和提高劳动生产率。

附图说明

图1是本发明所述雕刻机的主视示意图。

图2是本发明采用多主轴系统的侧视示意图。

图3是图1中I处消隙结构的局部放大示意图。

图4是图1中II处局部放大示意图。

图5是本发明多主轴系统采用主轴连接板的侧视示意图。

图6是本发明主轴局部示意图。

具体实施方式

结合上述附图详细说明本发明的具体实施例。

由图1和图3中可知，这种雕刻机包括用于承载固定被雕刻物的机台10，跨设于该机台10上的支架20，该雕刻机还包括控制支架20沿机台10纵向行走的Y轴行走机构40、设置于支架20上沿机台10横向行走的X轴行走机构50以及连接在X轴行走机构50上垂直行走的Z轴行走机构60，雕刻机主轴30连接在Z轴行走机构60上，该雕刻机进一步包括控制Y轴行走机构40、X轴行走机构50、Z轴行走机构60及雕刻机主轴30的控制系统70；所述Y轴行走机构40包括固定于机台10上的第一齿条41，固定于支架20上并与该第一齿条41同时啮合的两个第一齿轮42，与该两个第一齿轮同轴设置的第一同步带轮43，该Y轴行走机构40还包括第一驱动电机45，该第一驱动电机45上固定有第二同步带轮44，所述第二同步带轮44通过同步皮带46与上述两个第一同步带轮43同时连接，所述第二同步带轮44与上述两个第一同步带轮43呈三角形布置，在任一第一同步带轮43与第二同步带轮44之间设有涨紧机构47，该涨紧机构47由外侧向内压紧同步皮带46。本发明中Y轴行走机构40除完成驱动支架运动的功能外，同时还具有消除运动系统间隙的特点，由第一同步带轮43、第二同步带轮44和涨紧机构47组成柔性齿轮齿条传动消隙机构。两个第一齿轮42平时反向预紧消除反向间隙，齿轮产生的反向力是由同步皮带46带动第一同步带轮43产生反向旋转而产生的反向力。同步皮带46由涨紧机构47涨紧而产生拉力从而使第一同步带轮43产生反向力，带动齿轮对齿条产生反向旋转力，从而达到消除间隙的目的，同时，由于有涨紧机构47的作用，将同步皮带46涨紧拉伸，也消除了同步皮带46的弹性变形，进一步减少运动误差。

由图2中可知，为避免单个Y轴行走机构40驱动支架移动可能产生的扭曲和运动不畅，所述支架20设计为门式支架，跨接于机台10的两侧，所述Y轴行走机构40有两套，分设于门式支架的两侧，同步驱动门式支架20行走。

由图4中可知，所述X轴行走机构50包括固定于支架20上的导轨51和第二齿条52，还包括与导轨51相配合的导轨滑块53、与第二齿条52啮合的第二齿轮54以及驱动第二齿轮54的第二驱动电机55，所述导轨滑块53、第二齿轮54以及驱动第二齿轮54均固定在Z轴行走机构60上。导轨滑块与导轨配合构成精密的滑动副，保证Z轴行走机构60的X向运动精度，第二齿条52与第二齿轮54配合Z轴行走机构60的X向的运动。

由图2中可知，所述雕刻机主轴30为至少两个，每个雕刻机主轴30配置有独立动作的Z轴行走机构60，各雕刻机主轴30分别受控于控制系统70。本发明中设计了多个雕刻机主轴30，雕刻机主轴30是具有独立驱动的雕刻单元。这种多轴独立工作的多头雕刻机，各主轴可以独立工作也可以同时工作，还可以部分进行精加工，另外部分进行粗加工，不用进行换刀就可以完成加工，各主轴可以进行相对或相反运动而不受影响，增加加工的多样化。也可以节约加工时间，提高加工效率。

由图2中可知，所述雕刻机主轴30为至少两个，该雕刻机还包括有主轴连接板31，各雕刻机主轴30均固定于该主轴连接板31上，该主轴连接板31固定于Z轴行走机构60上。本方案中多主轴是同步雕刻的，由Z轴行走机构60驱动主轴连接板31的运动。

由图5中可知，为了加强所述Z轴行走机构60为两个，该两个平行设置的Z轴行走机构60同步驱动主轴连接板31运动，各雕刻机主轴30分别受控于控制系统70。克服现有单Z轴四主轴系统的缺点，解决了两边的主轴在加工时刚性不足，造成加工精度不高的缺点，解决了在加工过程中突然停电或在加工中出现Z轴扎刀现象造成产品报废的严重缺点，双电机驱动克服了Z轴重负载不稳定的现象。

由图6中可知，该雕刻机还包括驱动雕刻机主轴30变换角度的摆角控制机构80以及介于雕刻机主轴30与Z轴行走机构60之间的主轴安装架32，所述雕刻机主轴30通过铰轴33铰接在主轴安装架32上。所述摆角控制机构80包括雕刻机主轴30与主轴安装架32之间设置的蜗轮蜗杆机构83，通过中间传动机构82驱动蜗轮蜗杆机构83的第三驱动电机81，所述第三驱动电机81固定于主轴安装架32上，所述蜗轮蜗杆机构83中的蜗轮831固定在雕刻机主轴30上，蜗轮831与铰轴33同轴，所述蜗轮蜗杆机构83中的蜗杆832连接中间传动机构82。所述中间传动机构82包括一级皮带减速装置821、二级皮带减速装置822以及两者之间的中间传动轴823。对于高速数控雕刻机来说，主要应用于高速轻负荷铣削加工，本发明中主轴采用电主轴。第三驱动电机81驱动一级皮带减速装置821，一级皮带减速装置821再通过中间传动轴823和二级皮带减速装置822驱动蜗杆832，蜗杆832带动蜗轮831转动，带动主轴系统在-110o～+110o的范围内摆动，涡轮蜗杆减速机构具备自锁、工作平稳、传动比大等特点。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种雕刻机，包括用于承载固定被雕刻物的机台(10)，跨设于该机台(10)上的支架(20)，该雕刻机还包括控制支架(20)沿机台(10)纵向行走的Y轴行走机构(40)、设置于支架(20)上沿机台(10)横向行走的X轴行走机构(50)以及连接在X轴行走机构(50)上垂直行走的Z轴行走机构(60)，雕刻机主轴(30)连接在Z轴行走机构(60)上，该雕刻机进一步包括控制Y轴行走机构(40)、X轴行走机构(50)、Z轴行走机构(60)及雕刻机主轴(30)的控制系统(70)；其特征在于：所述Y轴行走机构(40)包括固定于机台(10)上的第一齿条(41)，固定于支架(20)上并与该第一齿条(41)同时啮合的两个第一齿轮(42)，与该两个第一齿轮同轴设置的第一同步带轮(43)，该Y轴行走机构(40)还包括第一驱动电机(45)，该第一驱动电机(45)上固定有第二同步带轮(44)，所述第二同步带轮(44)通过同步皮带(46)与上述两个第一同步带轮(43)同时连接，所述第二同步带轮(44)与上述两个第一同步带轮(43)呈三角形布置，在任一第一同步带轮(43)与第二同步带轮(44)之间设有涨紧机构(47)，该涨紧机构(47)由外侧向内压紧同步皮带(46)。

2.根据权利要求1所述的雕刻机，其特征在于：所述支架(20)为门式支架，跨接于机台(10)的两侧，所述Y轴行走机构(40)有两套，分设于门式支架的两侧，同步驱动门式支架(20)行走。

3.根据权利要求1或2所述的雕刻机，其特征在于：所述X轴行走机构(50)包括固定于支架(20)上的导轨(51)和第二齿条(52)，还包括与导轨(51)相配合的导轨滑块(53)、与第二齿条(52)啮合的第二齿轮(54)以及驱动第二齿轮(54)的第二驱动电机(55)，所述导轨滑块(53)、第二齿轮(54)以及驱动第二齿轮(54)均固定在Z轴行走机构(60)上。

4.根据权利要求3所述的雕刻机，其特征在于：所述雕刻机主轴(30)为至少两个，每个雕刻机主轴(30)配置有独立动作的Z轴行走机构(60)，各雕刻机主轴(30)分别受控于控制系统(70)。

5.根据权利要求3所述的雕刻机，其特征在于：所述雕刻机主轴(30)为至少两个，该雕刻机还包括有主轴连接板(31)，各雕刻机主轴(30)均固定于该主轴连接板(31)上，该主轴连接板(31)固定于Z轴行走机构(60)上。

6.根据权利要求5所述的雕刻机，其特征在于：所述Z轴行走机构(60)为两个，该两个平行设置的Z轴行走机构(60)同步驱动主轴连接板(31)运动，各雕刻机主轴(30)分别受控于控制系统(70)。

7.根据权利要求1或2所述的雕刻机，其特征在于：该雕刻机还包括驱动雕刻机主轴(30)变换角度的摆角控制机构(80)以及介于雕刻机主轴(30)与Z轴行走机构(60)之间的主轴安装架(32)，所述雕刻机主轴(30)通过铰轴(33)铰接在主轴安装架(32)上。

8.根据权利要求7所述的雕刻机，其特征在于：所述摆角控制机构包括雕刻机主轴(30)与主轴安装架(32)之间设置的蜗轮蜗杆机构(83)，通过中间传动机构(82)驱动蜗轮蜗杆机构(83)的第三驱动电机(81)，所述第三驱动电机(81)固定于主轴安装架(32)上，所述蜗轮蜗杆机构(83)中的蜗轮(831)固定在雕刻机主轴(30)上，蜗轮(831)与铰轴(33)同轴，所述蜗轮蜗杆机构(83)中的蜗杆(832)连接中间传动机构(82)。

9.根据权利要求8所述的雕刻机，其特征在于：所述中间传动机构(82)包括一级皮带减速装置(821)、二级皮带减速装置(822)以及两者之间的中间传动轴(823)。

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