CN104842696A - 一种木、石材雕刻机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种木、石材雕刻机,包括工作台、第一龙门架、第二龙门架、粗雕装置和精雕装置,所述粗雕装置可滑动的设置在第一龙门架上,精雕装置可滑动的设置在第二龙门架上,所述粗雕装置包括第三滑动装置、第一主轴、凸轮装置和第一驱动电机,第一主轴同时由第一驱动电机驱动旋转和由凸轮装置驱动轴向振动,所述精雕装置包括第四滑动装置、第二主轴、超声波振荡装置和第二驱动电机,第二主轴由第二驱动电机驱动旋转,并由超声波振荡装置带动高频振动。本一种木、石材雕刻机雕刻效率高。

Description

一种木、石材雕刻机
技术领域
本发明雕刻机领域,特别是涉及一种用于木、石材雕刻的木、石材雕刻机。
背景技术
在木材、石材雕刻领域中,由于用于雕刻的原材料具有不规则性等问题,木、石材机械雕刻过程至少要经粗雕、精雕两道工序。但由于粗、精雕工序的加工量、刀具种类、刀具装夹方式、主轴转数、NC程序等工艺参数都不同,这就要求雕刻机主轴头具有不同的结构特性以及运动参数,以至在很多时候,木、石材的粗雕工序与精雕工序必需分别在两台不同的设备来完成。由此需要二次装夹刀具,和对雕刻原材料进行二次定位,从而大大降低了雕刻加工的工作效率。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供一种木、石材雕刻机,用于解决现有雕刻机中粗雕、精雕必需分开加工,以及雕刻效率低的问题。
本发明是这样实现的,第一方面,提供一种木、石材雕刻机,包括:
机床基座、工作台、进行精雕加工的精雕装置和进行粗雕加工的粗雕装置;
所述工作台设置于所述机床基座上,所述机床基座的两侧设置有相互平行的线性导轨,所述两侧的线性导轨之间可滑动的设置有第一龙门架和第二龙门架,所述第一龙门架和第二龙门架横跨工作台上方;
所述第一龙门架和第二龙门架上分别设置有水平的线性导轨,所述粗雕装置通过第一滑动装置可滑动的设置于所述第一龙门架的线性导轨上,所述精雕装置通过第二滑动装置可滑动的设置于所述第二龙门架的线性导轨上;
所述粗雕装置包括第三滑动装置、第一主轴、凸轮装置和第一驱动电机,所述第一滑动装置上设置有竖直方向的线性导轨,所述第三滑动装置可滑动的设置于所述竖直方向的线性导轨上,所述第一主轴、凸轮装置和第一驱动电机设置于所述第三滑动装置上,所述第一主轴上套设有第一齿轮,所述第一驱动电机的转轴上设置有与第一齿轮啮合的第二齿轮,第一驱动电机通过所述第一齿轮和第二齿轮驱动第一主轴旋转,所述第一主轴的一端设置有用于夹装雕刻刀具的夹装件,第一主轴的另一端的端面与所述凸轮装置的凸轮表面相接触,凸轮转动带动第一主轴沿轴向伸缩运动;
所述精雕装置包括第四滑动装置、第二主轴、超声波振荡装置和第二驱动电机,所述第二滑动装置上设置有竖直方向的线性导轨,所述第四滑动装置可滑动的设置于所述竖直方向的线性导轨上,所述第二主轴、超声波振荡装置和第二驱动电机设置于所述第四滑动装置上,所述超声振荡装置包括超声波换能器和振荡信号发生电路,所述振荡信号发生电路与所述超声波换能器电连接,用于产生超声波换能器的驱动信号;
所述第二主轴的一端设置有夹装精雕刀具的夹装件,第二主轴的另一端可转动的连接于超声波换能器的振动输出端,超声波换能器带动第二主轴沿轴向振动;
所述第二驱动电机的转轴通过传动皮带与所述第二主轴传动连接,第二驱动电机驱动第二主轴旋转。
本发明的有益效果为:本发明包括精雕装置和粗雕装置,同时兼具粗雕与精雕功能,因此无需二次定位和夹装,大大提高了雕刻效率,并且所述粗、精雕装置是分别设置于不同的龙门架上,因此粗雕装置和精雕装置可单独进行雕刻加工,便于控制,同时也有利于提高雕刻效率;进一步的,所述粗雕装置的第一主轴同时由第一驱动电机和凸轮装置驱动周向旋转和沿轴向振动冲击,从而提高了基材上高硬度部分的雕刻效率,使所述粗雕装置适用于更广的木、石雕刻,并且所述精雕装置的第二主轴同时由第二驱动电机和超声波振荡装置驱动周向旋转和小幅度的高频轴向振动,从而提高了精雕钻头的雕刻精细度。
因现有技术中的超声波换能器的表面振动幅度较小,结合第一方面,在一可能的实施方式中,为提高超声波换能器和精雕装置的第二主轴轴向高频振动的振动幅度,所述超声波换能器为夹心式复合换能器,包括前盖板、后盖板、偶数片压电陶瓷晶片、双头螺柱和螺母;
所述后盖板、偶数片压电陶瓷晶片、前盖板依次层叠设置,所述双头螺柱贯穿所述压电陶瓷晶片和后盖板,双头螺柱的一端螺纹连接于前盖板中部,所述螺母连接于双头螺柱的另一端。
在现有技术中,雕刻的力度是无法得到反馈的,因此很难控制雕刻钻头与工件表面的雕刻力度,特别是在精雕过程中,很容易造成力度过大影响雕刻图案,或力度太小降低雕刻效率。因此,结合第一方面,在一实施方式中,所述超声振荡装置还包括压电检测电路,所述压电检测电路与所述超声波换能器电连接,用于检测超声波换能器因压电效应而产生的输出电压。所述压电检测电路可根据压电效应检测超声波换能器的表面压力而产生的电压值,其中超声波换能器的表面压力就是精雕钻头与工件表面的雕刻压力,因此,通过压电检测电路可间接的检测到精雕钻头的雕刻压力,从而为精雕雕刻力度控制提供了数据依据,大大提高了精雕过程的雕刻精度。
结合第一方面,在一可能的实施方式中,所述振荡信号发生电路包括依次串联的振荡器、激励器和功率放大器,所述功率放大器的输出端连接于超声波换能器的驱动信号输入端。
结合第一方面,在一实施方式中,所述凸轮装置通过离合器传动连接于所述第一驱动电机。因此,通过控制所述离合器可控制凸轮装置与第一驱动电机之间的传动连接,当离合器吸合时第一驱动电机同时驱动第一主轴旋转和通过凸轮装置驱动第一主轴轴向冲击振动,当离合器分开时,第一驱动电机只驱动第一主轴旋转,从而大大提高了第一主轴雕刻的灵活度。
结合第一方面,在一可能的实施方式中,所述机床基座两侧还设置有与线性导轨平行的齿条,所述第一龙门架和第二龙门架的两端的底部设置有驱动电机,所述驱动电机的转轴上设置有与所述齿条相啮合的齿轮,驱动电机通过所述齿轮与齿条配合驱动第一龙门架和第二龙门架在线性导轨上滑动。
结合第一方面,在一可能的实施方式中,为方便雕刻刀具拆卸,所述夹装雕刻刀具的夹装件和夹装精雕刀具的夹装件为三脚卡盘。
结合第一方面,在一可能的实施方式中,所述第一主轴与凸轮装置对应的端部依次设置有旋转轴和连接块,所述连接块连接于凸轮。
附图说明
图1为本发明一实施方式提供的木、石雕刻机的结构示意图;
图2为图1中粗雕装置3的结构示意图;
图3为图1中精雕装置4的结构示意图;
图4为一实施方式中超声波换能器的结构示意图;
图5为一实施方式中振荡信号发生电路的电路框图。
标号说明:
1、机床基座;    2、线性导轨;    3、粗雕装置;    4、精雕装置;
5、工作台;    6、第一滑动装置;    7、第二滑动装置;
11、第一龙门架;    12、第二龙门架;    13、齿条;
31、第一主轴;    32、第一驱动电机;    34、夹装件;
35、第二齿轮;    36、第一齿轮;    37、粗雕钻头;
38、连接块;    39、旋转轴;    41、第二主轴;
42、超声波换能器;    43、第二驱动电机;    44、夹装件;
45、精雕钻头;    46、传动皮带;     47、振荡信号发生电路;
48、压电检测电路;    331、凸轮;    332、连接轴;
422、压电陶瓷晶片;    423、前盖板;    424、电极;
425、双头螺柱;    426、螺母。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果,以下结合实施方式并配合附图详予说明。
请参阅图1以及图3,本发明一实施方式提供的一种木、石材雕刻机,包括:
机床基座1、工作台5、进行精雕加工的精雕装置4和进行粗雕加工的粗雕装置3;
所述工作台5设置于所述机床基座1上,所述机床基座1的两侧设置有相互平行的线性导轨2,所述两侧的线性导轨2之间可滑动的设置有第一龙门架11和第二龙门架12,所述第一龙门架11和第二龙门架12横跨工作台5上方,所述粗雕装置3设置于第一龙门架11上,精雕装置4设置于第二龙门架12上,其中,第一龙门架11和第二龙门架12可以通过齿条与电机配合、皮带与电机配合或电机与螺杆配合等滑块驱动装置来驱动在机床基座上的线性导轨上移动,从而驱动粗雕装置和精雕装置在Y轴向运动。
所述第一龙门架11和第二龙门架12上分别设置有水平的线性导轨,所述粗雕装置3通过第一滑动装置6可滑动的设置于所述第一龙门架11的线性导轨上,所述精雕装置4通过第二滑动装置7可滑动的设置于所述第二龙门架12的线性导轨上;第一滑动装置6和第二滑动装置7同样也可以使用齿条与电机配合、皮带与电机配合或电机与螺杆配合等滑块驱动装置来驱动,从而实现粗雕装置和精雕装置在X轴向运动。在本实施方式中,所述第一龙门架11和第二龙门架12优选用齿条与电机配合的滑块驱动装置进行驱动,具体为,所述机床基座两侧还设置有与线性导轨2平行的齿条13,所述第一龙门架11和第二龙门架12的两端的底部设置有驱动电机,所述驱动电机的转轴上设置有与所述齿条相啮合的齿轮,驱动电机通过所述齿轮与齿条配合驱动第一龙门架11和第二龙门架12在线性导轨2上滑动。
如图2所示,所述粗雕装置3包括第三滑动装置、第一主轴31、凸轮装置和第一驱动电机32,所述第一滑动装置上设置有竖直方向的线性导轨,所述第三滑动装置可滑动的设置于所述竖直方向的线性导轨上,所述凸轮装置包括凸轮331和与凸轮连接的连接轴332,所述接连轴332传动连接于动力装置,所述第一主轴31、凸轮装置和第一驱动电机32设置于所述第三滑动装置上,因此,第三滑动装置带动第一主轴、凸轮装置和第一驱动电机在竖直方向上滑动,其中第三滑动装置与第一滑动装置上的导轨也可以是通过齿条与电机配合、皮带与电机配合或电机与螺杆配合驱动其在导轨上滑动。
其中,所述第一驱动电机32是用于驱动第一主轴旋转,所述凸轮装置用于带动第一主轴31沿轴向振动产生轴向冲击力,具体为,所述第一主轴31上套设有第一齿轮36,所述第一驱动电机32的转轴上设置有与第一齿轮36啮合的第二齿轮35,第一驱动电机32通过所述第一齿轮36和第二齿轮35驱动第一主轴31旋转,在所述第一主轴31的一端设置有用于夹装雕刻刀具的夹装件34,夹装件34上夹装有粗雕钻头37,第一主轴31的另一端的端面与所述凸轮装置的凸轮331表面相接触,当凸轮331转动时带动第一主轴31沿轴向伸缩运动振动产生冲击力。因此,第一主轴在雕刻时不仅沿周向旋转进行雕刻,而且还沿轴向振动产生冲击波,从而能快速的破碎工件上较硬的基质,如木柱上的树节、石材中较硬的颗粒等,大大提高了粗雕过程的雕刻效率,使所述粗雕装置适用于更广的木、石雕刻。同时,第一主轴31采用第一齿轮36与第二齿轮35啮合的传动结构,其中,第一齿轮与第二齿轮相互啮合的长度大于第一主轴轴向振动的幅度,从而保证第一主轴在轴向振动(纵向振动)时第一驱动电机能有效的动力传递给第一主轴。
为了使凸轮装置与第一主轴端面的连接不影响第一主轴的周向旋转,在本实施方式中,在第一主轴31与凸轮装置对应的端部依次设置有旋转轴39和连接块38,所述连接块38连接于凸轮331,因此,当第一主轴31旋转时,所述连接块38不会一同周向旋转,而凸轮装置转动时又能够带动第一主轴轴向振动,从而使凸轮装置与第一主轴旋转互不干涉。
如图3所示,所述精雕装置包括第四滑动装置、第二主轴41、超声波振荡装置和第二驱动电机43,所述第二滑动装置7上设置有竖直方向的线性导轨,所述第四滑动装置可滑动的设置于所述竖直方向的线性导轨上,所述第二主轴41、超声波振荡装置和第二驱动电机43设置于所述第四滑动装置上,所述超声振荡装置包括超声波换能器42和振荡信号发生电路47,所述振荡信号发生电路47与所述超声波换能器42电连接,用于产生超声波换能器的驱动信号,如图5所示,所述振荡信号发生电路47包括依次串联的振荡器、激励器和功率放大器,所述功率放大器的输出端连接于超声波换能器的驱动信号输入端,所述第二主轴41的一端设置有精雕刀具夹装件44,夹装件44上夹装有精雕钻头45,第二主轴的另一端可转动的连接于超声波换能器42的振动输出端,超声波换能器42带动第二主轴41沿轴向振动;所述第二驱动电机43的转轴通过传动皮带46与所述第二主轴41传动连接,第二驱动电机43驱动第二主轴41旋转。
在现有技术中,因精雕装置的水平或竖直方向的移动精度有限,因此,在在相邻的两个移动步数之间部分的工件表面就很难进行精细雕刻,因此,在现有的精雕后的工件表面会留下很多横向的或纵向的细小纹路,需要再精过抛光处理才能将纹路去除。本发明的精雕装置的第二主轴41不仅可以周向旋转进行精雕,在精雕的同时超声波振荡装置带动第二主轴41以高频、小幅度的振动,从而适当的扩大了精雕钻头45与工件表面的接触范围,从而使精雕装置移动过程中相邻步数之间难于雕刻到的位置也能雕刻到,从而大大提高了精雕的雕刻效果,消除的细小纹路的产生。通过本发明精雕后的工件可以不再进行抛光处理,或仅需对局部位置进行适当的抛光即可,大大提高了的雕刻的加工效率。
如图4所示,在本实施方式中,为提高为提高超声波换能器和精雕装置的第二主轴轴向高频振动的振动幅度,所述超声波换能器优选为夹心式复合换能器,包括前盖板421、后盖板423、偶数片压电陶瓷晶片422、双头螺柱425和螺母426;
所述后盖板421、偶数片压电陶瓷晶片422、前盖板423依次层叠设置,所述双头螺柱425贯穿所述压电陶瓷晶片422和后盖板421,双头螺柱425的一端螺纹连接于前盖板423中部,所述螺母426连接于双头螺柱425的另一端,电极424则设置压电陶瓷晶片422上。
本发明设置有粗雕装置与精雕装置,同时兼具粗雕与精雕功能,因此无需二次定位和夹装,大大提高了雕刻效率,并且,粗、精雕装置是可滑动的设置于第一龙门架和第二龙门架上进行雕刻,两者可以单独进行互不干涉。在进行雕刻时可控制粗、精雕装置同时进行雕刻(时间上精雕装置是在粗雕装置之后开启工作,对粗雕后的工件进行精雕),也可以单独的控制粗雕装置或精雕装置开启工作。
因在现有技术中,雕刻的力度是无法得到反馈的,因此很难控制雕刻钻头与工件表面的雕刻力度,特别是在精雕过程中,很容易造成力度过大影响雕刻图案,或力度太小降低雕刻效率。因此,如图3所示,在本实施方式中,所述超声振荡装置还设置有压电检测电路48,用于检测超声波换能器因压电效应而产生的输出电压,所述压电检测电路48与所述超声波换能器42电连接,所述压电检测电路48可检测超声波换能器因压电效应产生的电压值,所述电压值与超声波换能器42表面所受到的压力值成正比,而超声波换能器42的表面压力就是精雕钻头45与工件表面的雕刻压力,因此,通过压电检测电路可间接的检测到精雕钻头45的雕刻压力,从而为精雕雕刻力度控制提供了有效的数据依据,大大提高了精雕过程的雕刻精度。
在本实施方式中,可以将由第一驱动电机驱动凸轮装置运转,而为了提高第一主轴雕刻的灵活度,所述凸轮装置通过离合器传动连接于所述第一驱动电机,因此第一主轴具有两种工作模式,当离合器吸合时第一驱动电机同时驱动第一主轴旋转和通过凸轮装置驱动第一主轴轴向冲击振动,当离合器分开时,第一驱动电机只驱动第一主轴旋转。因此操作者可根据需要选择是否开启振动功能,如在雕刻一些较软的工件时就关闭振动功能,如软木雕刻时,而雕刻一些硬质工件或质地不均匀的工件时,如石材、树节较多的木桩,就开启振动功能。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种木、石材雕刻机,其特征在于,包括:
机床基座、工作台、进行精雕加工的精雕装置和进行粗雕加工的粗雕装置;
所述工作台设置于所述机床基座上,所述机床基座的两侧设置有相互平行的线性导轨,所述两侧的线性导轨之间可滑动的设置有第一龙门架和第二龙门架,所述第一龙门架和第二龙门架横跨工作台上方;
所述第一龙门架和第二龙门架上分别设置有水平的线性导轨,所述粗雕装置通过第一滑动装置可滑动的设置于所述第一龙门架的线性导轨上,所述精雕装置通过第二滑动装置可滑动的设置于所述第二龙门架的线性导轨上;
所述粗雕装置包括第三滑动装置、第一主轴、凸轮装置和第一驱动电机,所述第一滑动装置上设置有竖直方向的线性导轨,所述第三滑动装置可滑动的设置于所述竖直方向的线性导轨上,所述第一主轴、凸轮装置和第一驱动电机设置于所述第三滑动装置上,所述第一主轴上套设有第一齿轮,所述第一驱动电机的转轴上设置有与第一齿轮啮合的第二齿轮,第一驱动电机通过所述第一齿轮和第二齿轮驱动第一主轴旋转,所述第一主轴的一端设置有用于夹装雕刻刀具的夹装件,第一主轴的另一端的端面与所述凸轮装置的凸轮表面相接触,凸轮转动带动第一主轴沿轴向伸缩运动;
所述精雕装置包括第四滑动装置、第二主轴、超声波振荡装置和第二驱动电机,所述第二滑动装置上设置有竖直方向的线性导轨,所述第四滑动装置可滑动的设置于所述竖直方向的线性导轨上,所述第二主轴、超声波振荡装置和第二驱动电机设置于所述第四滑动装置上,所述超声振荡装置包括超声波换能器和振荡信号发生电路,所述振荡信号发生电路与所述超声波换能器电连接,用于产生超声波换能器的驱动信号;
所述第二主轴的一端设置有夹装精雕刀具的夹装件,第二主轴的另一端可转动的连接于超声波换能器的振动输出端,超声波换能器带动第二主轴沿轴向振动;
所述第二驱动电机的转轴通过传动皮带与所述第二主轴传动连接,第二驱动电机驱动第二主轴旋转。
2.根据权利要求1所述的木、石材雕刻机,其特征在于,所述超声波换能器为夹心式复合换能器,包括前盖板、后盖板、偶数片压电陶瓷晶片、双头螺柱和螺母;
所述后盖板、偶数片压电陶瓷晶片、前盖板依次层叠设置,所述双头螺柱贯穿所述压电陶瓷晶片和后盖板,双头螺柱的一端螺纹连接于前盖板中部,所述螺母连接于双头螺柱的另一端。
3.根据权利要求1所述的木、石材雕刻机,其特征在于,所述超声振荡装置还包括压电检测电路,所述压电检测电路与所述超声波换能器电连接,用于检测超声波换能器因压电效应而产生的输出电压。
4.根据权利要求1所述的木、石材雕刻机,其特征在于,所述振荡信号发生电路包括依次串联的振荡器、激励器和功率放大器,所述功率放大器的输出端连接于超声波换能器的驱动信号输入端。
5.根据权利要求1所述的木、石材雕刻机,其特征在于,所述凸轮装置通过离合器传动连接于所述第一驱动电机。
6.根据权利要求1所述的木、石材雕刻机,其特征在于,所述机床基座两侧还设置有与线性导轨平行的齿条,所述第一龙门架和第二龙门架的两端的底部设置有驱动电机,所述驱动电机的转轴上设置有与所述齿条相啮合的齿轮,驱动电机通过所述齿轮与齿条配合驱动第一龙门架和第二龙门架在线性导轨上滑动。
7.根据权利要求1所述的木、石材雕刻机,其特征在于,所述夹装雕刻刀具的夹装件和夹装精雕刀具的夹装件为三脚卡盘。
8.根据权利要求1所述的木、石材雕刻机,其特征在于,所述第一主轴与凸轮装置对应的端部依次设置有旋转轴和连接块,所述连接块连接于凸轮。
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