CN104290513B - 立体雕刻机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了立体雕刻机，属于机械技术领域。它解决了现有的立体雕刻机雕刻精度不高的问题。本雕刻机，包括机架和设置在机架上的雕刻平台，在雕刻平台的上方设有用于安装刀具的刀具架，机架包括底座和设置在底座两侧的立柱，在立柱和刀具架之间设有用于驱动刀具架上下移动的升降电机，在底座上设有带动驱动板沿水平纵向往复移动的纵向电机，在驱动板上设有带动工作台沿水平横向往复移动的横向电机。本雕刻机中，刀具架与立柱之间的连接关系较为简单，刀具架在移动时较为稳定，提高了雕刻精度。

Description

立体雕刻机

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种立体雕刻机。

背景技术

雕刻从加工原理上讲是一种钻铣组合加工，其应用范围广泛，有木工雕刻机、激光雕刻机、广告雕刻机、玉石雕刻机、石材雕刻机、圆柱雕刻机等。立体雕刻机是雕刻机的一个行业分类，是近几年新兴的一种数控设备，其工作原理和数控铣床很相似，通过控制三个轴动作，从而达到自动雕刻的效果，立体雕刻机应用范围非常广泛，甚至替代了手工雕刻技术，为产品的大批量快速生产奠定了基础。

如中国发明专利申请(申请号：200810060107.X)公开了一种立体雕刻机,属于机械技术领域，该立体雕刻机包括机架和固定在机架上方按水平横向设置的横梁,在横梁的侧面上设置用于安装若干刀具的刀具架,在刀具架和横梁之间设有以水平横向设置的横导轨相连接的横拖板,在横拖板和刀具架之间设有以垂直设置的竖导轨相连接的竖拖块,刀具架固定在竖拖块上,横梁下方设有工作平台,在工作台上设置与刀具数量相同的工件夹持机构,在机架和工作平台之间至少以一条水平纵向放置的纵导轨相连接,在机架上设有用于驱动工作台沿纵导轨移动的驱动机构三。

但在该立体雕刻机中，刀具架先设置在竖拖块上，竖拖块再设置在横拖板，横拖板再设置在横梁上，明显的，该立体雕刻机中，刀具架和横梁之间的连接配合关系较为复杂，刀具架和横梁之间的零部件较多，导致了刀具架不能较为稳定的设置在横梁上，也就是说，当刀具架上刀具转动时，刀具很容易因为刀具架和横梁之间的零部件之间配合不紧密而松动，从而导致该立体雕刻机雕刻精度不高，不管如何，在相同条件下，多个零部件相配合的累积误差总大于较少零部件的累积误差。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种雕刻精度较高的立体雕刻机。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种立体雕刻机，包括机架和设置在机架上的雕刻平台，在雕刻平台的上方设有用于安装刀具的刀具架，所述的机架包括底座，在所述机架和刀具架之间设有带动刀具架上下移动的升降电机，其特征在于，所述的底座上设有一对沿水平纵向平行设置的纵向导轨，在每根纵向导轨上连接第一支撑座，在所述第一支撑座上固定有驱动平台，在所述驱动平台上设有一对沿水平横向平行设置的横向导轨，在每根横向导轨上连接第二支撑座，所述的雕刻平台固连在第二支撑座上，在所述底座上设有带动驱动平台沿水平纵向往复移动的纵向电机，在所述驱动平台上设有带动雕刻平台沿水平横向往复移动的横向电机。

将移动上下移动和水平移动的刀具架进行拆解，只采用了上下移动的刀具架，使得刀具架重量减轻，从而使刀具能够更加平稳。而将水平移动的功能设置在雕刻平台上，并且通过上述的底座、支撑板、驱动平台等结构使得整个立体雕刻机也更加平稳，提高了雕刻精度。具体如下:升降电机能较为稳定的带动刀具架上下移动，提高本雕刻机工作时的稳定性。另外，设置在纵向导轨上的第一支撑座能沿着纵向导轨的方向往复移动，第一支撑座在纵向导轨和驱动平台之间起连接作用，使得驱动平台能沿着纵向导轨的方向稳定的往复移动。驱动平台主要用来固定横向导轨和纵向电机。同理，设置在横向导轨上的第二支撑座能沿着横向导轨的方向往复移动。

使用时，将待加工工件放置在雕刻平台上。在本雕刻机中，高速旋转的刀具在竖直方向上下移动，而用于放置待加工工件的雕刻平台在纵向电机和横向电机的作用下在水平方向做前后左右的移动，在刀具架和雕刻平台的配合移动作用下，完成对工件的加工。

在上述的立体雕刻机中，所述的机架还包括设置在底座上的立柱，每根所述立柱上设有竖直设置的升降导轨，在升降导轨上设有升降托板，上述的刀具架连接在升降托板上，在升降托板上设有带动刀具架前后摆动的摆动电机。在升降导轨、升降托板和升降电机的共同配合下，刀具架能上下移动。另外，本雕刻机中在升降托板上设有摆动电机，摆动电机能带动刀具架转动一定的角度，从而带动设置在刀具架上的刀具转一定的角度，使得本雕刻机能完成较为复杂的雕刻。因为原有雕刻机在雕刻一些产品中，单单刀具垂直于产品旋转中心线并不能够完成雕刻，只能重新装夹，使竖直设置的刀具能够雕刻特定的产品部位。但在本雕刻机中，由于设置了摆动电机，使得本雕刻机的使用范围更广。

在上述的立体雕刻机中，所述的驱动平台包括两条相互平行的支撑纵梁以及连接在支撑纵梁之间的中间梁，在支撑纵梁和中间梁上固定有防止木屑掉落的挡板，所述的第一支撑座包括设置在纵向导轨上的第一滑块，所述的支撑纵梁固连在第一滑块上。第一滑块能沿纵向导轨方向来回移动。驱动平台是设置在支撑纵梁上，驱动平台与支撑纵梁之间的接触面较大，提高驱动平台动作的稳定性。中间梁连接在两条支撑纵梁中间的意思是，中间梁的两端分别连接在两条支撑纵梁上，使得驱动平台的结构较为稳定。

在上述的立体雕刻机中，所述的雕刻平台由第一横杆、第二横杆、第一纵杆和第二纵杆连接后形成矩形框架。将雕刻平台设置呈矩形框架形，使得加工过程中产生的屑末较为容易的穿过雕刻平台而掉落，屑末不易积在雕刻平台上，避免屑末过多积在雕刻平台上而增加雕刻平台重量以致影响雕刻机正常运行。

作为驱动平台的另一种方案，在上述的立体雕刻机中，所述的驱动平台包括平板，所述的第一支撑座包括设置在纵向导轨上的第一滑块，所述的平板直接固连在第一滑块上。在此方案中，驱动平台的结构较为简单，零部件数量较少，使得驱动平台的结构较为稳定。

在上述的立体雕刻机中，所述的雕刻平台由第一横杆、第二横杆、第一纵杆和第二纵杆连接后形成矩形框架，所述驱动平台呈矩形，驱动平台与上述雕刻平台的第一横杆相平行且临近的一边为前边沿，驱动平台与上述雕刻平台的第二横杆相平行的一边为后边沿，上述支撑纵梁的两端各自伸出驱动平台的前边沿和后边沿外并处于悬空状态。设置长度较长的支撑纵梁，提高驱动平台位于支撑纵梁上时的平衡稳定性。当不同的工件放置在雕刻平台上时，工件的重心不同，并且，当雕刻工件的过程中，由于工件形状发生变化，工件的重心也会发生变化，工件重心的变化反应在雕刻平台上，并通过驱动平台间接的作用在支撑纵梁上，但由于支撑纵梁长度较长，工件重心的变化对支撑纵梁的位置影响较小，提高了雕刻时的支撑纵梁的稳定性，从而提高雕刻精度。

在上述的立体雕刻机中，所述底座的水平横向长度小于驱动平台的前边沿长度，所述驱动平台的前边沿长度小于雕刻平台的第一横杆长度。这样，雕刻平台、驱动平台和底座结合成的形状大致呈倒三角形，在不影响雕刻平台的尺寸的前提下，减小底座和驱动平台的尺寸，重心平稳，从而使得工件在雕刻平台的带动下所进行的平移动作更为稳定，提高雕刻精度。在上述的立体雕刻机中，每根支撑横梁的两端横跨在雕刻平台的第一纵杆和第二纵杆下侧且与第一纵杆和第二纵杆固连，所述雕刻平台的第一横杆和第二横杆分别超出相应的支撑横梁一段距离处于悬空状态。这样，由于支撑横梁是设置在驱动平台上的，在不影响雕刻平台尺寸的前提下，有效减小了驱动平台的尺寸，从而更加减小了底座的尺寸，减小雕刻机底部零部件占用的空间，重心平稳，从而使得工件在雕刻平台的带动下所进行的平移动作更为稳定，提高雕刻精度。。

在上述的立体雕刻机中，两根支撑横梁水平平行设置且两根支撑横梁通过支撑连杆相固连，上述的横向电机与支撑连杆连接。通过在两根支撑横梁之间设置支撑连杆，使得两根支撑横梁同步移动，从而使得工件在雕刻平台的带动下所进行的平移动作更为稳定，提高雕刻精度。

在上述的立体雕刻机中，所述的支撑纵梁和支撑横梁均为空心结构。在保证支撑纵梁和支撑横梁能牢固的起连接作用的前提下，将支撑纵梁和支撑横梁均设为空心结构，减小了雕刻机的重量，方便雕刻机移动。另外，由于支撑纵梁和支撑横梁的重量较轻，使纵向电机和横向电机的驱动较为容易，降低了纵向电机和横向电机的故障率，同时，由于纵向电机和横向电机所带动的零部件总质量较轻，不容易卡顿，运行更为流畅，提高雕刻精度。

在上述的立体雕刻机中，所述的纵向电机和横向电机均为丝杆驱动机构。作为另一种方案，纵向电机和横向电机均为齿轮齿条驱动机构。

在上述的立体雕刻机中，所述的雕刻平台的底部固定有覆盖整个雕刻平台的用于接收切削屑的接屑板。在雕刻过程中，产生的切削屑掉落到接削板上侧，方便切削屑的收集和集中处理，使得在雕刻过程中，生产环境较为整洁。

与现有技术相比，本立体雕刻机具有以下优点：

1、在本雕刻机中，将纵向电机和横向电机均设置在刀具架的下侧，使得整台雕刻机的重心较低，从而使得雕刻机在运行时较为平稳，提高雕刻精度。同时，由于刀具架和立柱之间只有用于带动刀具架上下移动的升降电机，相比于背景技术中所提到立体雕刻机，本雕刻机中，刀具架和立柱之间的连接配合关系较为简单，也就是说，刀具架和立柱之间的零部件较少，重量较轻，使得刀具架能更为稳定的相对于立柱移动，从而提高本雕刻机的雕刻精度。或者说，由于背景技术中所提及的立体雕刻机中，刀具架先设置在竖拖块上，竖拖块再设置在横拖板，横拖板再设置在横梁上，明显的，该立体雕刻机中，刀具架和横梁之间的连接配合关系较为复杂，刀具架和横梁之间的零部件较多，导致了刀具架不能较为稳定的设置在横梁上，也就是说，当刀具架上刀具转动时，刀具很容易因为刀具架和横梁之间的零部件之间配合不紧密而松动，从而导致该立体雕刻机雕刻精度不高。

2、刀具架只进行上下移动，使刀具架上的刀具在动作时，刀具架的状态较为稳定，提高了雕刻精度；

3、雕刻平台、驱动平台和底座结合成的形状大致呈倒三角形，减小了雕刻机底部位置的占用空间，重心集中到底座上，从而使得工件在雕刻平台的带动下所进行的平移动作更为稳定，提高雕刻精度；

4、在刀具架上设置了摆动电机，使得本雕刻机适用范围更广。

附图说明

图1是实施例一的立体图；

图2是实施例一的正视图；

图3是实施例一中雕刻平台部分的结构示意图；

图4是实施例二的立体图；

图5是底座处的结构图。

图中，1、刀具架；2、雕刻平台；2a、第一横杆；2b、第二横杆；2c、第一纵杆；2d、第二纵杆；3、底座；4、立柱；5、纵向导轨；6、第一支撑座；6a、支撑纵梁；6b、第一滑块；7、驱动平台；8、横向导轨；9、第二支撑座；9a、支撑横梁；9b、第二滑块；10、支撑连杆；11、底梁；12、机架；13、升降电机；14、纵向电机；15、横向电机；16、升降导轨；17、升降托板；18、摆动电机；19、接屑板；20、挡板；21、中间梁。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

如图1所示，本立体雕刻机，包括机架12和设置在机架12上的雕刻平台2。其中，机架12包括底座3和设置在底座3两侧的立柱4，底座3下侧设有底梁11，底座3搭接在底梁11上侧，两根立柱4固定在底梁11的两端。两根立柱4上端之间设有用于安装刀具的刀具架1，且在立柱4和刀具架1之间设有用于驱动刀具架1上下移动的升降电机13。具体的，两根立柱4上均固定有竖直的导轨，刀具架1的两端配合设置在立柱4的导轨上。立柱4上设有电机，且电机通过丝杆丝母的配合带动刀具架1沿立柱4上的导轨方向上下移动。使用时，刀具竖直设置在刀具架1上。

另外，立柱上设有竖直设置的升降导轨16，在升降导轨16上设有升降托板17，刀具架1连接在升降托板17上，在升降托板17上设有带动刀具架1前后摆动的摆动电机18。摆动电机18的输出轴上固定有齿轮，刀具架1铰接在升降托板17上，且在刀具架1上固定有齿轮，两个齿轮相啮合。在摆动电机18的作用下，刀具架1能前后摆动。在升降导轨16、升降托板17和升降电机13的共同配合下，刀具架1能上下移动。另外，本雕刻机中在升降托板17上设有摆动电机18，摆动电机18能带动刀具架1转动一定的角度，从而带动设置在刀具架1上的刀具转一定的角度，使得本雕刻机能完成较为复杂的雕刻。因为原有雕刻机在雕刻一些产品中，单单刀具垂直于产品旋转中心线并不能够完成雕刻，只能重新装夹，使竖直设置的刀具能够雕刻特定的产品部位。但在本雕刻机中，由于设置了摆动电机18，使得本雕刻机的使用范围更广。

底座3上设有一对沿水平纵向平行设置的纵向导轨5，也就是说，纵向导轨5垂于与底梁方向设置。在每根纵向导轨5上连接第一支撑座6。

如图5所示，驱动平台7包括两条相互平行的支撑纵梁6a以及连接在支撑纵梁6a之间的中间梁21，在支撑纵梁6a和中间梁21上固定有防止木屑掉落的挡板20，第一支撑座6包括设置在纵向导轨5上的第一滑块6b，支撑纵梁6a固连在第一滑块6b上。

驱动平台7上设有一对沿水平横向平行设置的横向导轨8，也就是说，横向导轨8平行于底梁方向设置。在每根横向导轨8上连接第二支撑座9，具体的，第二支撑座9包括条形的支撑横梁9a和设置在横向导轨8上的第二滑块9b，支撑横梁9a固连在第二滑块9b上。第二滑块9b能沿横向导轨8方向来回移动。雕刻平台2通过支撑横梁9a和第二滑块9b的连接，能沿横向导轨8方向来回移动。

作为驱动平台的另一种方案，驱动平台包括平板，第一支撑座包括设置在纵向导轨上的第一滑块，平板直接固连在第一滑块上。

如图3所示，为了使得两根支撑横梁9a同步移动且提高雕刻平台2动作的稳定性，提高雕刻精度，两根支撑横梁9a水平平行设置且两根支撑横梁9a通过支撑连杆10相固连。

为了减轻雕刻机的整体重量，支撑纵梁6a和支撑横梁9a均为空心方管结构。另外，将支撑纵梁6a和支撑横梁9a均为方管结构，也使得支撑纵梁6a和支撑横梁9a与其它零部件的接触面积更大，提高本雕刻机工作时的稳定性，提高雕刻精度。

为了使得加工过程中产生的屑末较为容易的穿过雕刻平台2而掉落，雕刻平台2由第一横杆2a、第二横杆2b、第一纵杆2c和第二纵杆2d连接后形成矩形框架。同时，为了操作方便且减少驱动平台7的材料，使屑末更容易掉落，减轻雕刻机的整体重量，每根支撑横梁9a的两端横跨在雕刻平台2的第一纵杆2c和第二纵杆2d下侧且与第一纵杆2c和第二纵杆2d固连，雕刻平台2的第一横杆2a和第二横杆2b分别超出相应的支撑横梁9a一段距离处于悬空状态。雕刻时，将工件定位在雕刻平台2上。

驱动平台7与雕刻平台2的第一横杆2a相平行且临近的一边为前边沿，驱动平台7与雕刻平台2的第二横杆2b相平行的一边为后边沿，为了提高驱动平台7的平衡稳定性，支撑纵梁6a的两端各自伸出驱动平台7的前边沿和后边沿外并处于悬空状态。

为了方便操作且减少雕刻平台2、驱动平台7和底座3的材料，底座3的水平横向长度小于驱动平台7的前边沿长度，驱动平台7的前边沿长度小于雕刻平台2的第一横杆2a长度，也就是说，如图2所示，从正视图看，雕刻平台2、驱动平台7和底座3结合成的形状大致呈倒三角形。

在底座3上设有带动驱动平台7沿水平纵向往复移动的纵向电机14，在驱动平台7上设有带动雕刻平台2沿水平横向往复移动的横向电机15，具体的，如图3所示，横向电机与支撑连杆10连接。纵向电机14和横向电机15均为丝杆驱动机构。作为另一种方案，纵向电机14和横向电机15均为齿轮齿牙驱动机构。

在本雕刻机中，将纵向电机14和横向电机15均设置在刀具架1的下侧，使得整台雕刻机的重心较低，从而使得雕刻机在运行时较为平稳。同时，由于刀具架1和立柱4之间只有用于带动刀具架1上下移动的刀具架1驱动机构，相比于背景技术中所提到立体雕刻机，本雕刻机中，刀具架1和立柱4之间的连接配合关系较为简单，也就是说，刀具架1和立柱4之间的零部件较少，使得刀具架1能更为稳定的相对于立柱4移动，刀具架1的移动更为稳定，从而提高本雕刻机的雕刻精度。

使用时，将待加工工件放置在雕刻平台2上。在本雕刻机中，高速旋转的刀具在竖直方向上下移动，而用于放置待加工工件的雕刻平台2在纵向电机14和横向电机15的作用下在水平方向做前后左右的移动，在刀具架1和雕刻平台2的配合移动作用下，完成对工件的加工。

实施例二

本实施例与实施例一大致相同，不同的地方在于，在本实施例中，如图4所示，为了在雕刻过程中，方便切削屑的收集和集中处理，使得在雕刻过程中，生产环境更为整洁，在雕刻平台2的底部固定有覆盖整个雕刻平台2的用于接收切削屑的接屑板19。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了刀具架1、雕刻平台2、第一横杆2a、第二横杆2b、第一纵杆2c、第二纵杆2d、底座3、立柱4、纵向导轨5、第一支撑座6、支撑纵梁6a、第一滑块6b、驱动平台7、横向导轨8、第二支撑座9、支撑横梁9a、第二滑块9b、支撑连杆10、底梁11、机架12、升降电机13、纵向电机14、横向电机15、升降导轨16、升降托板17、摆动电机18、接屑板19等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (9)

1.一种立体雕刻机，包括机架(12)和设置在机架(12)上的雕刻平台(2)，在雕刻平台(2)的上方设有用于安装若干刀具且呈长条形的刀具架(1)，所述的机架包括底座(3)，所述的底座(3)上设有一对沿水平纵向平行设置的纵向导轨(5)，在每根纵向导轨(5)上连接第一支撑座(6)，其特征在于，在所述第一支撑座(6)上固定有驱动平台(7)，在所述驱动平台(7)上设有一对沿水平横向平行设置的横向导轨(8)，在每根横向导轨(8)上连接第二支撑座(9)，所述的雕刻平台(2)固连在第二支撑座(9)上，在所述底座(3)上设有带动驱动平台(7)沿水平纵向往复移动的纵向电机(14)，在所述驱动平台(7)上设有带动雕刻平台(2)沿水平横向往复移动的横向电机(15)，所述的机架还包括设置在底座(3)两侧的立柱(4)，每根所述立柱(4)上设有竖直设置的升降导轨(16)，在升降导轨(16)上设有升降托板(17)，上述的刀具架(1)连接在升降托板(17)上，在所述机架(12)和刀具架(1)之间设有带动刀具架(1)上下移动的升降电机(13)，在升降托板(17)上设有带动刀具架(1)前后摆动的摆动电机(18)。

2.根据权利要求1所述的立体雕刻机，其特征在于，所述的驱动平台(7)包括两条相互平行的支撑纵梁(6a)以及连接在支撑纵梁(6a)之间的中间梁(21)，在支撑纵梁(6a)和中间梁(21)上固定有防止木屑掉落的挡板(20)，所述的第一支撑座(6)包括设置在纵向导轨(5)上的第一滑块(6b)，所述的支撑纵梁(6a)固连在第一滑块(6b)上。

3.根据权利要求2所述的立体雕刻机，其特征在于，所述的第二支撑座(9)包括条形的支撑横梁(9a)和设置在横向导轨(8)上的第二滑块(9b)，所述的支撑横梁(9a)固连在第二滑块(9b)上。

4.根据权利要求3所述的立体雕刻机，其特征在于，所述的雕刻平台(2)由第一横杆(2a)、第二横杆(2b)、第一纵杆(2c)和第二纵杆(2d)连接后形成矩形框架，所述驱动平台(7)呈矩形，驱动平 台(7)与上述雕刻平台(2)的第一横杆(2a)相平行且临近的一边为前边沿，驱动平台(7)与上述雕刻平台(2)的第二横杆(2b)相平行的一边为后边沿，上述支撑纵梁(6a)的两端各自伸出驱动平台(7)的前边沿和后边沿外并处于悬空状态。

5.根据权利要求4所述的立体雕刻机，其特征在于，所述底座(3)的水平横向长度小于驱动平台(7)的前边沿长度，所述驱动平台(7)的前边沿长度小于雕刻平台(2)的第一横杆(2a)长度。

6.根据权利要求4所述的立体雕刻机，其特征在于，每根支撑横梁(9a)的两端横跨在雕刻平台(2)的第一纵杆(2c)和第二纵杆(2d)下侧且与第一纵杆(2c)和第二纵杆(2d)相固连，所述雕刻平台(2)的第一横杆(2a)和第二横杆(2b)分别超出相应的支撑横梁(9a)一段距离处于悬空状态。

7.根据权利要求3所述的立体雕刻机，其特征在于，两根支撑横梁(9a)水平平行设置且两根支撑横梁(9a)通过支撑连杆(10)相固连，上述的横向电机(15)与支撑连杆(10)连接。

8.根据权利要求3所述的立体雕刻机，其特征在于，所述的支撑纵梁(6a)和所述的支撑横梁(9a)均为空心结构。

9.根据权利要求1所述的立体雕刻机，其特征在于，所述的雕刻平台(2)的底部固定有覆盖整个雕刻平台(2)的用于接收切削屑的接屑板(19)。