CN104385818A - 一种立体雕刻机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种立体雕刻机，属于雕刻机技术领域。它解决了现有技术中立体雕刻机在雕刻过程中稳定性差的问题。本立体雕刻机机架和设置在机架上能够移动的雕刻平台，在雕刻平台的上方设有用于固定刀具的直条状的刀具架，所述机架包括两根立柱，两根立柱分别竖直设置于雕刻平台的两侧，在每根立柱上分别设有竖直设置的导轨，在相应的导轨上设有沿着导轨上下移动的托板，所述刀具架的两端分别连接在对应的托板上，所述机架上还设有带动托板同步下上移动的升降电机。本发明具有运行平稳、加工精度高的优点。
Description
技术领域
本发明属于雕刻机技术领域，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，他工作原理和数控铣床很相似，以点动连续的方式让控制机械的三个轴自动运动，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，本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。该立体雕刻机存在以下几方面的不足：①、采用单电机作用于刀具架的中部实现刀具架的上下移动，刀具架的中部通过横梁、托板等来实现刀具架的安装和导向，这样的设计使得刀具架的两端悬空而没有支撑点，导致刀具架的稳定性较差，在刀具对产品进行加工的过程中，刀具容易随刀具架一起产生抖动，影响立体雕刻机的雕刻精度；②、该立体雕刻机的刀具架不但要上下移动，还要水平左右运动，因此相应设置有使刀具能水平左右运动的驱动电机、丝杆以及横导轨等结构，使得机架上部整体质量较重，立体雕刻机的重心较高，在刀具架移动的过程中会造成机架的倾斜和抖动，大大影响了刀具加工的稳定性和加工质量。③、横梁、托板等部件位于刀具架中部一侧，使得立体雕刻机的工作空间较小，只能雕刻尺寸较小的产品，通用性不足；④、该立体雕刻机中刀具的雕刻角度不能进行调节，因此使得该立体雕刻机只能雕刻出形态结构较为简单的产品，实用性不强。
发明内容
本发明针对现有的技术存在上述问题，提出了一种立体雕刻机，该立体雕刻机能够使刀具运行平稳，加工产品的过程中刀具稳定不产生抖动，提高雕刻精度。
本发明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能够移动的雕刻平台，在雕刻平台的上方设有用于固定刀具的直条状的刀具架，其特征在于，所述机架包括两根立柱，两根立柱分别竖直设置于雕刻平台的两侧，在每根立柱上分别设有竖直设置的导轨，在相应的导轨上设有沿着导轨上下移动的托板，所述刀具架的两端分别连接在对应的托板上，所述机架上还设有带动托板同步下上移动的升降电机。
升降电机带动托板同步上下移动，从而带动连接在托板上的刀具架上下移动，实现刀具的上下运动。本立体雕刻机主要有以下几方面的特点：①、刀具架的两端分别连接在对应的托板上，因此刀具架的两端得到定位，在加工的过程中刀具架不会产生任何的抖动，避免了刀具在加工过程中随刀具架一起抖动的现象，保证了刀具加工的稳定性，大大提高了雕刻精度和雕刻质量；②，托板依靠导轨设置在立柱上，导轨对托板的运动具有导向作用，使托板在升降电机的带动下能精确地沿导轨上下移动，使刀具运行平稳。在升降电机不工作时，托板不会产生任何的晃荡，以此保证加工的过程中刀具稳定不产生抖动。同时由于两块托板同步上下移动，使得刀具架的两端也同步运动，刀具架不会产生倾斜、晃动等，使刀具架上的刀具运行也更加平稳。③、立柱上设有竖直设置的导轨和相应带动刀具架上下移动的升降电机，刀具架只进行上下移动，而不进行水平方向上的移动，因此省去了用于带动刀具架水平移动的驱动结构、导向结构等，使机架上部质量减轻，立体雕刻机重心较低，刀具架在移动过程中机架能更加稳定，保证刀具运行和加工的稳定性。
在上述的立体雕刻机中，两根立柱相对的侧面为内侧面，上述的导轨分别设置在内侧面上，所述托板为平板状，刀具架的两端分别与托板垂直连接。由于两根立柱分别位于雕刻平台两侧，且刀具架的两端分别垂直连接在托板上，使得刀具架位于两根立柱之间，刀具架与两根立柱处于同一平面。在加工过程中，立柱支撑刀具架，刀具架会形成作用力于立柱上，该作用力包括刀具架自身的重量、以及刀具架上下移动的过程中产生的惯性力作用，由于刀具架位于两根立柱之间，使得刀具架传给立柱的作用力始终位于刀具架与立柱所围成的平面内，该作用力不存在使立柱向任何一侧倾倒的分力，因此即使刀具架上下高速、高频率地运动，立柱能始终保持竖直状态，使机架整体达到平衡，稳定而不容易晃动、倾倒，以此保证刀具运行、加工的稳定性。
在上述的立体雕刻机中，所述的机架还包括连接梁，两根立柱的底端通过连接梁连接固定，且两根立柱、刀具架和连接梁形成矩形框架结构。两根立柱的底端通过连接梁进行固定，两根立柱的上端与刀具架之间形成相互支撑，这样形成的矩形框架结构较为稳定，在加工过程中能有效防止机架产生颤动。由于两根立柱、刀具架和连接梁形成矩形框架结构，因此两根立柱、刀具架和连接梁处于同一平面上，而刀具架的移动方向与立柱的长度方向平行，这样使得刀具架始终在矩形框架结构所在的平面上移动，机架在水平方向上受力平衡，不会产生倾倒和晃动的趋势，保证机架的稳定性，继而保证加工过程中刀具稳定不产生抖动，提高雕刻精度。
在上述的立体雕刻机中，两根立柱均为扁平的四方形柱体且平行对称设置，且立柱内侧面的宽度大于立柱前侧面的宽度。两根立柱平行对称设置，使机架整体相对于雕刻平台对称设置，在雕刻平台移动以及刀具架移动的过程中，能提升机架的稳定性。两根立柱的底端通过连接梁连接固定，连接梁长度较长，使得机架在左右方向上能够保持平稳。而立柱内侧面的宽度大于立柱前侧面的宽度，使机架底部在前后方向上有较长的支撑长度，能保证机架在前后方向上也不会发生倾斜和晃动，通过以上设计能使机架在任何方向上都保持稳定，从而使刀具在加工过程中稳定不产生抖动。
在上述的立体雕刻机中，所述的机架还包括扁平状的连接梁和扁平状的横梁，两根立柱的底端通过连接梁连接固定，两根立柱的上端通过横梁连接固定，两根立柱、横梁和连接梁形成矩形框架结构。立柱的底端通过连接梁，连接梁本身还起到固定和支撑的作用。由于连接梁呈扁平状，因此与支撑面具有较大的支撑面积，能提升机架的稳定性，使刀具在加工过程中稳定不产生抖动。两根立柱的上端通过横梁连接固定，两根立柱的上端与横梁之间形成相互支撑，这样形成的矩形框架结构较为稳定，在加工过程中能有效防止机架产生颤动。
在上述的立体雕刻机中，所述刀具架位于横梁的前方，上述导轨位于两根立柱的前侧面上，所述托板由与前侧面平行的第一平板和与第一平板垂直的第二平板组成，所述刀具架位于第二平板之间且刀具架两端分别与第二平板垂直连接。
在上述的立体雕刻机中，每根立柱上的导轨的数量为两根，两根导轨相互平行设置，所述升降电机数量为两个且每个升降电机设置在相应立柱的两根导轨之间，所述升降电机通过丝杠驱动对应的托板移动。导轨位于立柱的内侧面的边缘，因此同一根立柱上两根导轨之间具有较大的间距，使两根导轨分别对托板的两端部进行支撑，相比较对托板中部支撑有更好的稳定性，从而使托板可以稳定在导轨上运动，使刀具运行平稳、加工产品的过程中稳定不产生抖动。升降电机位于两根的导轨之间，使升降电机从托板的中部驱动托板上下移动，托板两端受力均匀，因此使得托板上下移动更加稳定，刀具运行也更加平稳。另外，相对于单导轨而言，双导轨的优势在于：首先，双导轨分担了导轨的负荷，抗振性好，能保证在加工雕刻的过程中，托板不会产生任何的抖动，从而使刀具在加工过程中稳定不产生抖动；其次，由于导轨的负荷得到分担，因此减小了导轨磨损量，使导轨保持较高的导向精度。导向精度的提高，能使托板以及刀具运行得更加平稳和精确，提高雕刻精度。
在上述的立体雕刻机中，每个托板上分别固连安装座，所述刀具架位于两托板之间且刀具架的两端分别连接在安装座内。
在上述的立体雕刻机中，所述刀具架的端部具有连接轴且该连接轴通过轴承连接在安装座内，在托板上设有与连接轴连接能驱动刀具架旋转摆动的摆动电机。设置摆动电机驱动刀具架旋转摆动，刀具架摆动的同时实现刀具倾斜角度的调整，使刀具能以不同的角度对产品进行雕刻，因此本立体雕刻机能够雕刻出形态结构更加复杂的产品，实用性更强。
在上述的立体雕刻机中，所述安装座内设有水平设置的转轴，摆动电机的输出轴与转轴连接，所述转轴上固连主动锥齿轮，在所述连接轴上设有与上述主动锥齿轮啮合的从动锥齿轮。摆动电机可以正转和反转，并且转动角度可以控制，因此能带动连接轴顺时针或逆时针摆动一定的角度，实现刀具倾斜角度的调节。
在上述的立体雕刻机中，所述立柱上设有上轴承座和下轴承座，升降电机的输出轴上连接有丝杆，所述丝杆的上端连接在上轴承座上且与所述升降电机连接，所述丝杆的下端连接在下轴承座上，在丝杆上套有与丝杆螺纹连接的滑动块，所述滑动块与托板固连。上轴承座和下轴承座对丝杆的两端进行支撑，保证丝杆的稳定性，使丝杆只会产生周向的转动而不会产生晃动，因此托板在运行时能更加稳定，进一步提升刀具加工的稳定性。另外，丝杆传动为无级式进给，因此能够实现微进给，能控制刀具在微小的范围内移动，使刀具雕刻精度更高。另外，丝杆在不转动时，滑动块以及托板不会产生移动，实现对托板的定位，保证在加工过程中刀具稳定不会产生抖动。
在上述的立体雕刻机中，所述升降电机固定在立柱的上端面且升降电机的输出轴直接与丝杆的上端连接。丝杆与升降电机的输出轴同轴连接，升降电机升降电机固定在立柱的上端面，因此升降电机不会与刀具的加工空间产生干涉，使本立体雕刻机具有更大的加工空间。
在上述的立体雕刻机中，所述两个升降电机连接到同一个供电电路中。连接到同一个供电电路，采用同一个控制开关控制，能实现两个升降电机的同步运动，提升运行稳定性。
与现有技术相比，立体雕刻机具有以下优点：
1、本立体雕刻机采用双驱动机构分别作用于刀具架的两端来实现刀具架的上下移动，刀具架的两端分别连接在两块托板上，使得刀具架的两端得到定位，稳定性提高，而托板通过通过导轨滑动设置在立柱上，导轨使托板的运动稳定、精确，刀具架上的刀具在行走的过程中更加稳定，使得本立体雕刻机具有雕刻精度高、雕刻质量好的优点。
2、本立体雕刻机刀具架的两侧无需设置任何用于驱动刀具架移动、以及对刀具架的移动进行支撑和导向的结构，因此刀具架的周围具有了较大的加工空间，加工更加方便，使得本立体雕刻机能雕刻较大尺寸的产品，通用性更强。
3、本立体雕刻机上刀具的雕刻角度能进行调节，因此可以实现从各个角度对产品进行雕刻，增加了雕刻功能的多样性，使本立体雕刻机能雕刻出形态结构更加复杂的产品，实用性更强。
附图说明
图1是本立体雕刻机实施例一的立体结构示意图一。
图2是本立体雕刻机实施例一的立体结构示意图二。
图3是本立体雕刻机实施例一的第一驱动机构的立体结构示意图。
图4是本立体雕刻机实施例一的安装座的剖视图。
图5是本立体雕刻机实施例二的立体结构示意图。
图中，1、雕刻平台；2、机架；21、立柱；21a、内侧面；22、连接梁；23、横梁；3、刀具架；31、连接轴；4、导轨；5、托板；51、第一平板；52、第二平板；6、升降电机；7、安装座；8、轴承；9、摆动电机；10、转轴；11、主动锥齿轮；12、从动锥齿轮；13、上轴承座；14、下轴承座；15、丝杆；16、滑动块。
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和图2所示，本立体雕刻机包括机架2和设置在机架2上能够移动的雕刻平台1，在雕刻平台1的上方设有用于固定刀具的直条状的刀具架3，机架2包括连接梁22和两根立柱21，两根立柱21分别竖直设置于雕刻平台1的两侧，两根立柱21均为扁平的四方形柱体且平行对称设置，且立柱21内侧面21a的宽度大于立柱21前侧面的宽度。两根立柱21的底端通过连接梁22连接固定，且两根立柱21、刀具架3和连接梁22形成矩形框架结构。
如图3所示，两根立柱21相对的侧面为内侧面21a，在立柱21的两内侧面21a上分别设有竖直设置的导轨4，每根立柱21上的导轨4的数量为两根，两根导轨4相互平行设置，两根导轨4位于立柱21的内侧面21a的边缘。在相应的导轨4上设有沿着导轨4上下移动的托板5，托板5为平板状，刀具架3的两端分别垂直连接在对应的托板5上，机架2上还设有带动托板5同步下上移动的升降电机6。升降电机6数量为两个且每个升降电机6设置在相应立柱21的两根导轨4之间，升降电机6通过丝杠驱动对应的托板5移动。具体地，升降电机6固定在立柱21的上端面，立柱21上设有上轴承座13和下轴承座14，丝杆15的上端连接在上轴承座13上且与升降电机6的输出轴直接连接，丝杆15的下端连接在下轴承座14上，在丝杆15上套有与丝杆15螺纹连接的滑动块16，滑动块16与托板5固连。刀具架3的两端分别连接在对应的托板5上，因此刀具架3的两端得到定位，在加工的过程中刀具架3不会产生任何的抖动，避免了刀具在加工过程中随刀具架3一起抖动的现象，保证了刀具加工的稳定性，大大提高了雕刻精度和雕刻质量。升降电机6带动托板5同步上下移动，从而带动连接在托板5上的刀具架3上下移动，实现刀具的上下运动。
如图1和图4，在每个托板5上分别固连安装座7，刀具架3位于两托板5之间且刀具架3的两端分别连接在安装座7内。为了能调节刀具的加工角度，刀具架3的端部具有连接轴31且该连接轴31通过轴承8连接在安装座7内，在托板5上设有与连接轴31连接能驱动刀具架3旋转摆动的摆动电机9。具体地，在安装座7内设有水平设置的转轴10，摆动电机9的输出轴与转轴10连接，转轴10上固连主动锥齿轮11，在连接轴31上设有与主动锥齿轮11啮合的从动锥齿轮12。摆动电机9可以正转和反转，并且转动角度可以控制，因此能带动连接轴31顺时针或逆时针摆动一定的角度，实现刀具倾斜角度的调节。
实施例二
本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，不一样的地方在于：如图5所示，机架2包括两根立柱21、连接梁22和横梁23，连接梁22和横梁23均呈扁平状，两根立柱21的底端通过连接梁22连接固定，两根立柱21的上端通过横梁23连接固定，两根立柱21、横梁23和连接梁22形成矩形框架结构。刀具架3位于横梁23的前方，导轨4位于两根立柱21的前侧面上，托板5由与前侧面平行的第一平板51和与第一平板51垂直的第二平板52组成，刀具架3位于第二平板52之间且刀具架3两端分别与第二平板52垂直连接。立柱21的底端通过连接梁22，连接梁22本身还起到固定和支撑的作用。由于连接梁22呈扁平状，因此与支撑面具有较大的支撑面积，能提升机架2的稳定性，使刀具在加工过程中稳定不产生抖动。两根立柱21的上端通过横梁23连接固定，两根立柱21的上端与横梁23之间形成相互支撑，这样形成的矩形框架结构较为稳定，在加工过程中能有效防止机架2产生颤动。
本实施例的摆动电机9的输出轴穿过托板5、安装座7直接与刀具架3的端部连接，摆动电机9的输出轴转动时，带动刀具架3转动，从而调节刀具的加工角度。
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雕刻平台1、机架2、立柱21、连接梁22、刀具架3、连接轴31、导轨4、托板5、升降电机6、安装座7、轴承8、摆动电机9、转轴10、主动锥齿轮11、从动锥齿轮12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 (10)
1.一种立体雕刻机，包括机架(2)和设置在机架(2)上能够移动的雕刻平台(1)，在雕刻平台(1)的上方设有用于固定刀具的直条状的刀具架(3)，其特征在于，所述机架(2)包括两根立柱(21)，两根立柱(21)分别竖直设置于雕刻平台(1)的两侧，在每根立柱(21)上分别设有竖直设置的导轨(4)，在相应的导轨(4)上设有沿着导轨(4)上下移动的托板(5)，所述刀具架(3)的两端分别连接在对应的托板(5)上，所述机架(2)上还设有带动托板(5)同步下上移动的升降电机(6)。
2.根据权利要求1所述的立体雕刻机，其特征在于，两根立柱(21)相对的侧面为内侧面(21a)，上述的导轨(4)分别设置在内侧面(21a)上，所述托板(5)为平板状，刀具架(3)的两端分别与托板(5)垂直连接。
3.根据权利要求2所述的立体雕刻机，其特征在于，所述的机架(2)还包括连接梁(22)，两根立柱(21)的底端通过连接梁(22)连接固定，且两根立柱(21)、刀具架(3)和连接梁(22)形成矩形框架结构。
4.根据权利要求3所述的立体雕刻机，其特征在于，两根立柱(21)均为扁平的四方形柱体且平行对称设置，且立柱(21)内侧面的宽度大于立柱(21)前侧面的宽度。
5.根据权利要求1所述的立体雕刻机，其特征在于，所述的机架(2)还包括扁平状的连接梁(22)和扁平状的横梁(23)，两根立柱(21)的底端通过连接梁(22)连接固定，两根立柱(21)的上端通过横梁(23)连接固定，两根立柱(21)、横梁(23)和连接梁(22)形成矩形框架结构。
6.根据权利要求5所述的立体雕刻机，其特征在于，所述刀具架(3)位于横梁(23)的前方，上述导轨位于两根立柱(21)的前侧面上，所述托板由与前侧面平行的第一平板(51)和与第一平板(51)垂直的第二平板(52)组成，所述刀具架(3)位于第二平板(52)之间且刀具架(3)两端分别与第二平板(52)垂直连接。
7.根据权利要求4或6所述的立体雕刻机，其特征在于，每根立柱(21)上的导轨(4)的数量为两根，两根导轨(4)相互平行设置，所述升降电机(6)数量为两个且每个升降电机(6)设置在相应立柱(21)的两根导轨(4)之间，所述升降电机(6)通过丝杠驱动对应的托板(5)移动。
8.根据权利要求7所述的立体雕刻机，其特征在于，每个托板(5)上分别固连安装座(7)，所述刀具架(3)位于两托板(5)之间且刀具架(3)的两端分别连接在安装座(7)内。
9.根据权利要求8所述的立体雕刻机，其特征在于，所述刀具架(3)的端部具有连接轴(31)且该连接轴(31)通过轴承(8)连接在安装座(7)内，在托板(5)上设有与连接轴(31)连接能驱动刀具架(3)旋转摆动的摆动电机(9)。
10.根据权利要求9所述的立体雕刻机，其特征在于，所述安装座(7)内设有水平设置的转轴(10)，摆动电机(9)的输出轴与转轴(10)连接，所述转轴(10)上固连主动锥齿轮(11)，在所述连接轴(31)上设有与上述主动锥齿轮(11)啮合的从动锥齿轮(12)。
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