CN103886802A

CN103886802A - 一种用于教学的小型雕刻机

Info

Publication number: CN103886802A
Application number: CN201410134339.0A
Authority: CN
Inventors: 史颖刚; 刘利; 刘建实; 聂南天; 周政; 刘振彦
Original assignee: Northwest A&F University
Current assignee: Northwest A&F University
Priority date: 2014-04-04
Filing date: 2014-04-04
Publication date: 2014-06-25

Abstract

本发明公开了一种用于教学的小型雕刻机，基本结构由X、Y、Z三轴、底座、龙门架、工作台、切削电机、行程开关等组装而成。本发明采用步进电机作为各轴驱动装置，底座、龙门架、工作台、X、Y、Z轴的轴板等结构件用铝合金板材设计并加工制成；加上相应的控制系统，X、Y、Z三轴的运动和主轴电机的运动，可以组合实现复杂的运动轨迹，带动雕刻刀具雕刻出设计图案；本发明的结构件均使用矩形板材，使用螺栓、螺钉连接，制造简单、拆装方便、可靠性高、有良好的运行稳定性，造价低廉，适合应用于机械类专业的实践教学，以及个人的机床机械结构自学、研究与开发。

Description

一种用于教学的小型雕刻机

技术领域

本发明属于机床技术、自动化技术领域，涉及一种用于教学的小型雕刻机。

背景技术

目前市面上的小型雕刻机一般结构较为复杂，不能让学生清晰观测到雕刻机各部分的机械结构，也不容易让学生拆装，价格也比较高，不太适合于机械类学生的实践教学，以及个人学习、研究雕刻机结构。因此，研究开发一种具有高性价比的教学用雕刻机，对于机械类专业学生学习机床具有很现实的意义；小型雕刻机结构紧凑，体积小巧，稳定可靠，操作简单，价格也比较便宜，特别适合于高校机械类学生的实践环节的教学；结合数控技术，该小型雕刻机很容易实现数控雕刻，使传统的雕刻加工实现自动化；因此，该小型雕刻机也适合应用于简单模具业，印章业、专业切割双色板、不绣钢、有机玻璃、PCB电路板、冲模、不锈钢胸牌、铜章、蜡模、月饼模雕刻等。

发明内容

针对上述现有技术中存在中问题与缺陷，本发明的目的是提供本一种用于教学的小型雕刻机，该雕刻机通过三个步进电机驱动丝杠转动，进而实现雕刻刀头的精确定位，非常适合于教学实践以及个人学习机床机械结构。

实现上述本发明的目的所采取的技术方案是：一种用于教学的小型雕刻机，其特征在于，由X、Y、Z三轴传动系统、底座、工作台、龙门架、切削电机、行程开关组成，所述的X、Y、Z各轴传动系统由丝杠、步进电机、支架、轴板组成，所述的步进电机均置于丝杠一端，且通过铜柱支撑，用联轴器直接与丝杠相连接，各轴另一端均安装有手柄；所述的底座由四块板材依次连接所围成的方框状，其上用于安装Y轴传动系统及龙门架；所述的龙门架用于支撑X轴传动系统，所述的Z轴传动系统置于X轴上；所述的龙门架安装于方框形底座Y向中心线右侧；所述的工作台安装于Y轴传动系统上；所述的切削电机安装于Z轴板上；所述的行程开关分别安装于各轴两端内侧。

所述龙门架由两块矩形板材分置于底座X向两侧、底座Y向中心线右侧竖直安装组成。用于支撑X轴和Z轴传动系统；所述工作台安装于Y轴上，用于安装相应夹具。

所述切削电机是高速风冷直流电机，通过电机固定座安装于Z轴板上。

本发明的用于教学用小型雕刻机工作原理：

本发明的一种小型雕刻机系统，基本结构由X、Y、Z三轴、底座、龙门架、工作台、切削电机、行程开关配合组装而成；本发明根据控制系统传输过来的加工要求，分别驱动X、Y、Z轴电机转动，带动通过联轴器与X、Y、Z轴电机连接的丝杆正、反方向转动，丝杆的转动，带动滑块上下、左右、前后移动，与滑块固定连接的轴板也随之移动；主轴电机固定在Z轴轴板上，X、Y、Z三轴的运动，构成了主轴电机在空间中的复杂曲线轨迹；主轴电机的转动，带动雕刻刀头，铣削被雕刻工件，按加工人员预先设计的图案进行雕刻。

附图说明

图1为本发明教学用小型雕刻机系统整体结构示意图；

图2为本发明教学用小型雕刻机系统的Z轴上安装板的结构示意图；

图3为本发明教学用小型雕刻机系统的直流电机固定座的结构示意图；

下面是结合附图对所述的一种教学用小型雕刻机系统进一步说明。

具体实施方式一

如图1所示为本发明公开的一种用于教学的小型雕刻机，由X轴传动系统12、Y轴传动系统8、Z轴传动系统1、底座6、龙门架2、工作台7、切削电机4、行程开关14组成；包括传动系统、电机、支架、轴板四部分；传动系统主要包括X、Y、Z轴传动系统12、8、1；X、Y、Z轴电机是步进电机，通过联轴器分别与X、Y、Z轴传动系统连接，主轴电机是直流电机，通过图3的主轴电机固定座5，固定连接与轴轴板上；支架包括龙门架2和底座6，用于支撑雕刻机以及螺丝的固定连接；轴板包括X轴轴板15、Z轴轴板16、工作台7组成；所述的X、Y、Z轴传动系统是由丝杠副，以及相应的功率式两相四线混合式步进电机10组成。各步进电机通过铜柱9支撑，用联轴器11直接与丝杠1相连接。各轴另一端均安装有手柄3，可进行手动进给；所述方框形底座6用于安装Y轴传动系统及龙门架；所述龙门架2由两块矩形板材分置于底座X向两侧、底座Y向中心线右侧竖直安装组成，用于支撑X轴和Z轴传动系统；所述工作台7安装于Y轴上，用于安装相应夹具。所述切削电机4是高速风冷直流电机，通过电机固定座5安装于Z轴板上；所述各行程开关14分别安装于各轴两端内侧，确保各轴进给是安全可靠；附图3所示的直流电机固定座5，通过螺钉与Z轴板连接，使用非常方便，其尺寸是参考直流电机的尺寸而设计；附图2所示的Z轴上安装板，通过铜柱固定步进电机，步进电机的轴与丝杠用联轴器相连。其它各轴结构一致。

所述切削电机是高速风冷直流电机，通过电机固定座安装于Z轴板上；所述零件，除各轴丝杠副、光杠13、轴承及联轴器外，其余所有零件均由铝合金制作，底座、龙门架、各轴板及工作台的外形均为矩形，且大多为对称结构；底座各件用铝制角连接件连接，其余各结构件间均为螺钉连接，拆装方便；所述各行程开关分别安装于各轴两端内侧，确保各轴进给是安全可靠；所述电器控制柜安放于机械部分X轴步进电机一侧，所有控制部分均安装于该专柜中，确保安全且便于操作。

具体实施方式二

本发明公开了一种用于教学的小型雕刻机，该发明的控制系统驱动X、Y、Z轴步进电机10按预定转速转动，电机10带动X、Y、Z轴传动系统12、8、1直线移动；与X、Y、Z轴连接的步进电机10的正、反方向转动，带动X、Y、Z轴传动系统12、8、1进行左右、前后、上下移动，X、Y、Z轴的左右、前后、上下移动，带动固定在Z轴轴板上的主轴沿复杂的空间曲线轨迹运动，因此在主轴沿空间复杂曲线运动过程中，主轴电机带动雕刻刀具，按操作者设计的铣削速度和铣削深度，对雕刻材料按预定图案进行雕刻。雕刻过程中，各轴的行程开关14，检测到轴板到达极限位置后，停止雕刻或者按程序设定进行跳转，雕刻工件的大小取决于X、Y、Z轴的6个行程开关之间的空间大小；采用本发明上述实施例相同的相似的结构，所得到的小型雕刻机系统，均在本发明保护范围之内。本发明中的实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上的等同的替代，均在本发明保护范围内。

Claims

1.一种用于教学的小型雕刻机，其特征在于，由X、Y、Z三轴传动系统、底座、工作台、龙门架、切削电机、行程开关组成，所述的X、Y、Z各轴传动系统由丝杠、步进电机、支架、轴板组成，所述的步进电机均置于丝杠一端，且通过铜柱支撑，用联轴器直接与丝杠相连接，各轴另一端均安装有手柄；所述的底座由四块板材依次连接所围成的方框状，其上用于安装Y轴传动系统及龙门架；所述的龙门架用于支撑X轴传动系统，所述的Z轴传动系统置于X轴上；所述的龙门架安装于方框形底座Y向中心线右侧；所述的工作台安装于Y轴传动系统上；所述的切削电机安装于Z轴板上；所述的行程开关分别安装于各轴两端内侧。

2.根据权利要求1所述的一种用于教学的小型雕刻机，其特征在于：所述龙门架由两块矩形板材分置于底座X向两侧、底座Y向中心线右侧竖直安装组成。

3.根据权利要求1所述的一种用于教学的小型雕刻机，其特征在于：所述的切削电机是高速风冷直流电机。