CN105751382B - 一种五轴数控石材切割机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种五轴数控石材切割机，涉及数控机床技术领域。该五轴数控石材切割机包括作业平台、双臂纵梁、双臂横梁、升降旋转机架、翻转机架和切割机头；所述切割机头相对于所述翻转机架能够绕水平旋转轴摆动；所述翻转机架相对于所述升降旋转机架分别能够绕竖直旋转轴转动，能够沿竖直旋转轴上下移动；所述升降旋转机架能够在所述双臂横梁上左右移动；所述双臂横梁能够在所述双臂纵梁上前后移动。本发明的五轴数控石材切割机，利用纵梁、横梁、升降旋转机架、翻转机架的组合结构，使得切割机头能够沿左右、前后和上下移动，并且能够分别绕竖直轴和水平轴转动，实现了工作角度和距离的自由变化。

Description

一种五轴数控石材切割机

技术领域

本发明涉及数控机床技术领域，尤其涉及一种五轴数控石材切割机。

背景技术

数控切割机(CNC Cutting Machine)就是用数字程序驱动机床运动，随着机床运动时，随机配带的切割工具对物体进行切割。这种机电一体化的切割机就称之为数控切割机。经过几十年的发展，数控切割机控制系统已由当初的简单功能、复杂编程和输入方式、自动化程度不高发展到具有功能完善、智能化、图形化、网络化的控制方式；驱动系统也从步进驱动、模拟伺服驱动到全数字式伺服驱动。

数控切割机经过多年的发展，种类日益繁多，功能也得到了很大的提升。然而，应用于石材的切割机，却远远没有达到高效、安全、环保的要求。

石材切割机械也叫切石机械，是一种由切割刀组、石料输送台、定位导板及机架组成的多刀多级石材切割机。

然而，受到技术水平的制约，传统的石材切割机仍存在不少有待解决的技术难题：

1、控制角度单一。由于现有的石材切割机锯片安装的位置固定，可调节角度较小，并且过于依赖人工进行调整，导致切割锯片的控制角度过于单一。

2、切割效率低下。现有的石材切割机通常只能在一个或者两个自由度上对石材进行切割，面对复杂的切割要求时，需要更多的人为操作介入，导致切割效率低下。

3、精度准度不够。当需要多次调整切割角度和距离时，切割机的精度准度会随着下降，难以满足石材的切割要求。

4、安全和环保效果差。由于传统的石材切割机的角度、距离等调整需要人工的操作，而工人的安全意识和环保意识高低不一，与机械的操作标准相比，安全性和环保效果较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种五轴数控石材切割机，以解决现有技术的数控石材切割机存在的切割角度不完善、切割距离不充分、切割精度低下等控制的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种五轴数控石材切割机，包括作业平台、双臂纵梁、双臂横梁、升降旋转机架、翻转机架和切割机头；所述双臂纵梁设置在所述作业平台上空，所述双臂横梁的两端分别架设在所述双臂纵梁上，所述升降旋转机架固定安装于所述双臂横梁，所述翻转机架通过一个竖直旋转轴悬挂在所述升降旋转机架下侧，所述切割机头通过一个水平旋转轴设置于所述翻转机架；所述切割机头相对于所述翻转机架能够绕所述水平旋转轴摆动；所述翻转机架相对于所述升降旋转机架分别能够绕所述竖直旋转轴转动，能够沿所述竖直旋转轴上下移动；所述升降旋转机架能够在所述双臂横梁上左右移动；所述双臂横梁能够在所述双臂纵梁上前后移动。

进一步，所述升降旋转机架由同步电机驱动。该技术方案的技术效果在于：同步电机和异步电机最大的区别在于转子速度与定子旋转磁场是否一致，同步电机的转子速度与其定子旋转磁场相同，能够大大降低部件之间硬性连接带来的震动和摩擦，提高位移控制和旋转控制的精度。

进一步，所述翻转机架使用油缸驱动。该技术方案的技术效果在于：油缸驱动翻转机架实现切割机头的翻转摆动，能够精准、平稳地驱动锯片达到所需要的角度，满足切割机的工作效率和平稳性的要求。

进一步，所述翻转机架的翻转角度范围为0～90度。该技术方案的技术效果在于：由于翻转机架能够绕竖直旋转轴进行水平360度的旋转，那么其翻转角度范围设计为0～90度，就能够实现对待切割物料进行全方位角度的切割。

进一步，还包括锯片和遮挡圈；所述锯片设置在所述切割机头，所述遮挡圈安装在所述锯片的外侧。该技术方案的技术效果在于：遮挡圈起到遮挡石屑的作用，极好地避免了水和石料四处飞溅，降低了切割工作对设备的撞击和损坏。

进一步，五轴数控石材切割机还包括刀具，所述刀具垂直于所述锯片安装在所述切割机头的前端。该技术方案的技术效果在于：在锯片切割石材后，使用铣刀、镗刀或钻刀等刀具便于对石材的边缘进行进一步加工。

进一步，五轴数控石材切割机还包括可旋转的吸盘，所述吸盘能够绕所述水平旋转轴摆动。该技术方案的技术效果在于：可旋转的吸盘用于抓取工件进行移动或者调整角度，将吸盘的旋转轴和水平旋转轴同轴设置，能够避免吸盘和切割机头在摆动中的干涉。

进一步，五轴数控石材切割机还包括入料口和出料口；所述入料口和所述出料口分别设置在所述作业平台相对的两侧。该技术方案的技术效果在于：入料口和出料口分别设置在作业平台相对的两侧，使得切割机具备了进料和排渣功能，达到绿色环保的工作要求。

进一步，五轴数控石材切割机还包括单向入料门和单向出料门；所述单向入料门设置在所述入料口，只允许物料进入；所述单向出料门设置在所述出料口，只允许物料卸出。该技术方案的技术效果在于：单向入料门和单向出料门配合入料口和出料口使用，驱使石料从正确的方向进入和移出，大大的降低了工人的劳动强度，提高了工作安全性。

进一步，所述作业平台可拆卸移动。该技术方案的技术效果在于：切割机整体设置在作业平台上，可自由拆卸安装的工作平台增加了切割机的工作适用性和灵活性。

本发明的有益效果是：五轴数控石材切割机利用双臂纵梁、双臂横梁、升降旋转机架、翻转机架的组合结构，使得切割机头能够分别沿双臂纵梁前后移动、沿双臂横梁左右移动、沿升降旋转机架上下移动，并且能够分别绕竖直旋转轴和水平旋转轴转动，实现了切割机对石料进行切割时的工作角度和距离的自由变化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的五轴数控石材切割机的轴测图；

图2为图1中切割机头为0度且卸下吸盘时的A-A向视图；

图3为图1中切割机头为90度且卸下吸盘时的A-A向视图；

图4为图1中切割机头为0度时的A-A向视图；

图5为图4中的B-B向视图。

附图标记：

1-作业平台； 2-双臂纵梁； 3-双臂横梁；

4-升降旋转机架； 5-翻转机架； 6-切割机头；

7-竖直旋转轴； 8-水平旋转轴； 9-锯片；

10-遮挡圈； 11-入料口； 12-单向入料门；

13-刀具； 14-吸盘。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例提供了一种五轴数控石材切割机，其中：图1为本发明提供的五轴数控石材切割机的轴测图，图2为图1中切割机头为0度且卸下吸盘时的A-A向视图，图3为图1中切割机头为90度且卸下吸盘时的A-A向视图，图4为图1中切割机头为0度时的A-A向视图，图5为图4中的B-B向视图。如图1、2、3所示，五轴数控石材切割机的主要结构包括作业平台1、双臂纵梁2、双臂横梁3、升降旋转机架4、翻转机架5和切割机头6。具体地，五轴数控石材切割机的安装结构如下：

双臂纵梁2设置在作业平台1上空，双臂横梁3的两端分别架设在双臂纵梁2上，升降旋转机架4固定安装于双臂横梁3，翻转机架5通过一个竖直旋转轴7悬挂在升降旋转机架4的下侧，切割机头6通过一个水平旋转轴8设置于翻转机架5。

五轴数控石材切割机的位移和旋转操作如下：

切割机头6相对于翻转机架5能够绕水平旋转轴8摆动，翻转机架5相对于升降旋转机架4分别能够绕竖直旋转轴7转动，能够沿竖直旋转轴7上下移动，升降旋转机架4能够在双臂横梁3上左右移动，双臂横梁3能够在双臂纵梁2上前后移动。

而现有的石材切割机，由切割刀组、石料输送台、定位导板及机架组成，通常只能在石材的长度、宽度、深度方向上进行切割，无法完成多角度、不同距离的切割。本实施例的五轴数控石材切割机，利用双臂纵梁2、双臂横梁3、升降旋转机架4、翻转机架5的组合结构，使得切割机头6能够分别沿双臂纵梁2前后移动、沿双臂横梁3左右移动、沿升降旋转机架4上下移动，并且能够分别绕竖直旋转轴7和水平旋转轴8转动，实现了切割机对石料进行切割时的工作角度和距离的自由变化。提高了石材切割的效率、精度和安全性能。

在本实施例的可选方案中，进一步地，升降旋转机架4由同步电机驱动。其中，升降旋转机架4还可以由异步电机驱动。在本实施例中，由于同步电机和异步电机最大的区别在于转子速度与定子旋转磁场是否一致，同步电机的转子速度与其定子旋转磁场相同，能够大大降低部件之间硬性连接带来的震动和摩擦，提高位移控制和旋转控制的精度。故本实施例的石材切割机采用同步电机驱动升降旋转机架4上下移动、轴线旋转。

在本实施例的可选方案中，进一步地，翻转机架5使用油缸驱动。其中，翻转机架5还可以使用气缸驱动，或者使用螺钉手动翻转。在本实施例中，采用油缸驱动翻转机架5实现切割机头6的翻转摆动，能够精准、平稳地驱动锯片9达到所需要的角度，满足切割机的工作效率和平稳性的要求。

在本实施例的可选方案中，如图2～5所示，进一步地，翻转机架5的翻转角度范围为0～90度。在本实施例中，由于翻转机架5能够绕竖直旋转轴7进行水平360度的旋转，那么其翻转角度范围设计为0～90度，就完全可以实现切割机对待切割物料进行水平面以上的全方位角度的切割。

在本实施例的可选方案中，如图2～5所示，进一步地，五轴数控石材切割机还包括锯片9和遮挡圈10。具体地，锯片9设置在切割机头6，遮挡圈10安装在锯片9的外侧。在本实施例中，遮挡圈10起到遮挡石屑的作用，极好地避免了水和石料四处飞溅，降低了切割工作对设备的撞击和损坏。特别地，锯片9的主轴采用的功率范围是4～15kw；转速优选采用4000-7000r/min。这种参数选择，能够实现石材切割的光洁度、尺寸、整体加工效果要求。需要说明的是，经过实际操作显示，切割机使用直径范围为毫米的锯片9，能够切割石材的最大长度为4000毫米，最大切厚为30毫米(花岗石)、50毫米～70毫米(大理石)。

在本实施例的可选方案中，如图2～5所示，进一步地，五轴数控石材切割机还设置有刀具13。其中，刀具13垂直于锯片9，安装在切割机头6的前端，并且刀具13的轴线与切割机头6的电机转动轴线重合。在本实施例中，五轴数控石材切割机利用锯片9对石材进行切割后，还应该使用铣刀、镗刀或钻刀等刀具13对石材的边缘进行进一步的镗铣或者研磨加工。

在本实施例的可选方案中，如图4、5所示，进一步地，五轴数控石材切割机还设置有可旋转的吸盘14。其中，吸盘14安装在可旋转支架的外侧，用于抓取工件进行移动或者调整角度，而该可旋转支架的旋转轴与水平旋转轴8的轴心线重合。在本实施例中，将吸盘14的旋转轴和水平旋转轴8同轴设置，能够避免吸盘14和切割机头6在摆动中的干涉。

在本实施例的可选方案中，如图1所示，进一步地，五轴数控石材切割机还包括入料口11和出料口(未标注)。具体地，入料口11和出料口分别设置在作业平台1相对的两侧。在本实施例中，入料口11和出料口分别设置在作业平台1相对的两侧，使得切割机具备了进料和排渣功能，达到绿色环保的工作要求。

在本实施例的可选方案中，如图1所示，进一步地，五轴数控石材切割机还包括单向入料门12和单向出料门(未标注)。具体地，单向入料门12设置在入料口11，只允许向作业平台1内打开，即只允许物料从入料口11进入；单向出料门设置在出料口，只允许向作业平台1外打开，即只允许物料从出料口卸出。在本实施例中，单向入料门12和单向出料门配合入料口11和出料口使用，驱使石料从正确的方向进入和移出，能够减少甚至省去工人的劳作，大大的降低了工人的劳动强度，提高了工作安全性。

在本实施例的可选方案中，如图1～5所示，进一步地，作业平台1可拆卸移动。在本实施例中，切割机整体设置在作业平台1上，可自由拆卸安装的工作平台增加了切割机的工作适用性和灵活性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种五轴数控石材切割机，其特征在于，包括作业平台、双臂纵梁、双臂横梁、升降旋转机架、翻转机架和切割机头；

所述双臂纵梁设置在所述作业平台上空，所述双臂横梁的两端分别架设在所述双臂纵梁上，所述升降旋转机架固定安装于所述双臂横梁，所述翻转机架通过一个竖直旋转轴悬挂在所述升降旋转机架下侧，所述切割机头通过一个水平旋转轴设置于所述翻转机架；

所述切割机头相对于所述翻转机架能够绕所述水平旋转轴摆动；所述翻转机架相对于所述升降旋转机架分别能够绕所述竖直旋转轴转动，能够沿所述竖直旋转轴上下移动；所述升降旋转机架能够在所述双臂横梁上左右移动；所述双臂横梁能够在所述双臂纵梁上前后移动；

所述翻转机架的翻转角度范围为0～90度；所述翻转机架绕所述竖直旋转轴的旋转角度范围为0－360度。

2.根据权利要求1所述的五轴数控石材切割机，其特征在于，所述升降旋转机架由同步电机驱动。

3.根据权利要求1所述的五轴数控石材切割机，其特征在于，所述翻转机架使用油缸驱动。

4.根据权利要求1～3任一项所述的五轴数控石材切割机，其特征在于，还包括锯片和遮挡圈；所述锯片设置在所述切割机头，所述遮挡圈安装在所述锯片的外侧。

5.根据权利要求4所述的五轴数控石材切割机，其特征在于，还包括刀具，所述刀具垂直于所述锯片安装在所述切割机头的前端。

6.根据权利要求4所述的五轴数控石材切割机，其特征在于，还包括可旋转的吸盘，所述吸盘能够绕所述水平旋转轴摆动。

7.根据权利要求1～3任一项所述的五轴数控石材切割机，其特征在于，还包括入料口和出料口；所述入料口和所述出料口分别设置在所述作业平台相对的两侧。

8.根据权利要求7所述的五轴数控石材切割机，其特征在于，还包括单向入料门和单向出料门；所述单向入料门设置在所述入料口，只允许物料进入；所述单向出料门设置在所述出料口，只允许物料卸出。

9.根据权利要求1～3任一项所述的五轴数控石材切割机，其特征在于，所述作业平台可拆卸移动。