CN103886802A - 一种用于教学的小型雕刻机 - Google Patents

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史颖刚
刘利
刘建实
聂南天
周政
刘振彦
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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

—种用于教学的小型雕刻机
技术领域
[0001] 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
[0002]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
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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。
[0006] 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。
[0007] 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、Υ、ζ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
[0008] 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。
[0009] 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 ;Χ、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、Ζ轴轴板16、工作台7组成;所述的Χ、Υ、Ζ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I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。
[0010] 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。
[0011] 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、I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 (3)

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。
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