CN105966132A - 五轴首饰雕刻机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及首饰加工设备技术领域，特指五轴首饰雕刻机，包括有机架、X轴滑台、X轴运动机构、Y轴滑台、Y轴运动机构、Z轴滑台、Z轴运动机构、设置在Z轴滑台底部的高速电主轴、位于机架内部的刀库装置、设置在机架上的摇篮式工作台装置，刀库装置和摇篮式工作台装置分别位于高速电主轴下方，本发明利用X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构组成三个雕刻轴，同时摇篮式工作台装置能够带动工作翻转，从而控制的加工角度，能够全方位加工，能够对复杂曲面进行雕刻，结构简单，控制方便。

Description

五轴首饰雕刻机
技术领域：
本发明涉及首饰加工设备技术领域，特指五轴首饰雕刻机。
背景技术：
首饰是一种常见的装饰品，随着人们生活水平的提高，越来越受到大家的喜爱，因此首饰雕刻作为一种需要就成为首饰加工的必要手段。对于首饰上的文字、图案雕刻，自古有之，以前主要是贵族、皇室或者是财主持有，其制作是通过手工来进行的，随着人们生活水平的提高，对首饰的需要不再局限于小部分人群，而逐渐成为广大群众的需要，人们的需求和工业化的发展，使得首饰加工的工业化成为可能，因此人们逐渐发展起机械化雕刻。
目前，机械化雕刻一般都是采用首饰雕刻机对首饰进行文字、图案雕刻。对于戒指等环形首饰的雕刻，由于其雕刻面并不在平面上，而是在弧形界面的外缘或内缘进行雕刻，因此在工艺上相对更加复杂，但是现有的首饰雕刻设备只有三个雕刻轴，已经无法满足复杂曲面的雕刻加工需求。
发明内容：
本发明的目的就是针对现有技术存在的不足而提供一种能够对复杂曲面进行雕刻的五轴首饰雕刻机。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：五轴首饰雕刻机，包括有机架、沿X轴方向滑动连接在机架上的X轴滑台、驱动X轴滑台滑动的X轴运动机构、沿Y轴方向滑动连接在X轴滑台上的Y轴滑台、驱动Y轴滑台滑动的Y轴运动机构、沿Z轴方向滑动连接在Y轴滑台上的Z轴滑台、驱动Z轴滑台滑动的Z轴运动机构、设置在Z轴滑台底部的高速电主轴、位于机架内部的刀库装置、设置在机架上的摇篮式工作台装置，刀库装置和摇篮式工作台装置分别位于高速电主轴下方。
所述机架上位于摇篮式工作台装置下方的位置设有回收漏斗，回收漏斗下方设有贵金属回收装置。
所述X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构均为由伺服电机驱动的丝杆传动机构。
所述刀库装置包括有沿Y轴方向滑动连接在机架上的刀库滑座、驱动刀库滑座滑动的换刀驱动机构、两个沿Z轴方向转动连接在刀库滑座上的刀库转轴、刀库伺服电机、两个传动链轮、套设在两个传动链轮外部的传送链条、若干卡位安装座，换刀驱动机构的输出端连接刀库滑座，刀库伺服电机的输出端驱动连接其中一个刀库转轴，每个传动链轮分别套接在一个刀库转轴上，每个卡位安装座分别固定在传送链条的链节上，卡位安装座上以可拆卸方式卡设有刀柄。
所述卡位安装座上朝外的一侧设有弹性卡合件，弹性卡合件为U型结构，U型结构靠近两端的位置分别向内侧凹陷形成卡紧部，刀柄外表面沿周向开设有环形卡合槽，弹性卡合件卡合在环形卡合槽中。
所述刀库滑座包括有固定支撑座、沿Y轴方向滑动连接在固定支撑座上的活动支撑座、连接在固定支撑座与活动支撑座之间的张紧弹簧，活动支撑座和固定支撑座中各设置有一个刀库转轴。
所述摇篮式工作台装置包括有两个分别固定在机架左右两侧的工作台支撑座、设置在两个工作台支撑座之间的摇篮座转台、沿Z轴方向转动设置在摇篮座转台上端中部的首饰夹具、驱动摇篮座转台转动的摆动动力机构、驱动首饰夹具转动的自转动力机构，摇篮座转台的两侧分别向上延伸出有摇篮臂形成U型结构，摇篮座转台两侧的摇篮臂分别转动连接在相应一侧的工作台支撑座上。
所述摆动动力机构包括有摆动减速机、摆动伺服电机，摆动减速机固定在其中一侧的工作台支撑座上，摆动伺服电机的输出端驱动连接摆动减速机的输入端，摆动减速机的输出端沿X轴方向设置且连接在相应一侧的摇篮臂上；另一侧的工作台支撑座上沿X轴方向转动连接有中空转轴，中空转轴与相应一侧的摇篮臂固定连接，中空转轴与摆动减速机的输出端同轴心。
所述自转动力机构包括有自转减速机、自转伺服电机，自转减速机固定在摇篮座转台中部，自转伺服电机的输出端驱动连接自转减速机的输入端，自转减速机的输出端沿Z轴方向朝上设置，首饰夹具连接在自转减速机的输出端上。
所述首饰夹具位于摇篮座转台转动轴心处，首饰夹具包括有夹具底座、拉杆，夹具底座上向上凸伸出有圆筒状中空撑嘴，拉杆的顶部凸伸出有倒锥形撑紧部，拉杆的底部螺纹连接在撑嘴内部且倒锥形撑紧部撑紧撑嘴。
本发明有益效果在于：本发明提供的五轴首饰雕刻机，包括有机架、沿X轴方向滑动连接在机架上的X轴滑台、驱动X轴滑台滑动的X轴运动机构、沿Y轴方向滑动连接在X轴滑台上的Y轴滑台、驱动Y轴滑台滑动的Y轴运动机构、沿Z轴方向滑动连接在Y轴滑台上的Z轴滑台、驱动Z轴滑台滑动的Z轴运动机构、设置在Z轴滑台底部的高速电主轴、位于机架内部的刀库装置、设置在机架上的摇篮式工作台装置，刀库装置和摇篮式工作台装置分别位于高速电主轴下方，本发明利用X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构组成三个雕刻轴，同时摇篮式工作台装置能够带动工作翻转，从而控制的加工角度，能够全方位加工，能够对复杂曲面进行雕刻，结构简单，控制方便。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明刀库装置的结构示意图。
图3是本发明刀库装置的剖视图。
图4是本发明卡位安装座与刀柄的分解示意图。
图5是本发明摇篮式工作台装置的结构示意图。
图6是本发明摇篮式工作台装置的剖视图。
图7是本发明首饰夹具的分解示意图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步的说明，见图1～7所示，本发明包括有机架1、沿X轴方向滑动连接在机架1上的X轴滑台11、驱动X轴滑台11滑动的X轴运动机构12、沿Y轴方向滑动连接在X轴滑台11上的Y轴滑台13、驱动Y轴滑台13滑动的Y轴运动机构14、沿Z轴方向滑动连接在Y轴滑台13上的Z轴滑台15、驱动Z轴滑台15滑动的Z轴运动机构16、设置在Z轴滑台15底部的高速电主轴2、位于机架1内部的刀库装置3、设置在机架1上的摇篮式工作台装置4，刀库装置3和摇篮式工作台装置4分别位于高速电主轴2下方。
机架1上位于摇篮式工作台装置4下方的位置设有回收漏斗17，回收漏斗17下方设有贵金属回收装置5，雕刻过程中贵金属粉末能够通过回收漏斗17进入贵金属回收装置5，减少了资源浪费，降低了生产成本。
X轴运动机构12、Y轴运动机构14和Z轴运动机构16均为由伺服电机驱动的丝杆传动机构，控制精度更高。
刀库装置3包括有沿Y轴方向滑动连接在机架1上的刀库滑座31、驱动刀库滑座31滑动的换刀驱动机构32、两个沿Z轴方向转动连接在刀库滑座31上的刀库转轴33、刀库伺服电机34、两个传动链轮35、套设在两个传动链轮35外部的传送链条36、若干卡位安装座37，换刀驱动机构32的输出端连接刀库滑座31，刀库伺服电机34的输出端驱动连接其中一个刀库转轴33，每个传动链轮35分别套接在一个刀库转轴33上，每个卡位安装座37分别固定在传送链条36的链节上，卡位安装座37上以可拆卸方式卡设有刀柄38，刀柄38底部安装有刀具。需要换刀时，首先，高速电主轴2下移，刀库伺服电机34工作通过传动链轮35带动传送链条36传动，将空的卡位安装座37传送至最前端，然后利用换刀驱动机构32将刀库装置3向前推送出来，使最前方的卡位安装座37将高速电主轴2底部的刀柄38卡住，高速电主轴2上移使刀柄38脱离高速电主轴2；接着，刀库伺服电机34工作通过传动链轮35带动传送链条36传动，将放置有需要更换刀柄38的卡位安装座37传送至最前端且位于高速电主轴2正下方，高速电主轴2下移将该卡位安装座37上的刀柄38卡住，然后利用换刀驱动机构32将刀库装置3向后推送使刀柄38脱离卡位安装座37，从而完成换刀工作。本发明采用链条式刀库装置3，利用链条传动刀具，选刀速度快、定位准确、精度高，并且装刀量大而占用空间小。
卡位安装座37上朝外的一侧设有弹性卡合件371，弹性卡合件371为U型结构，U型结构靠近两端的位置分别向内侧凹陷形成卡紧部372，刀柄38外表面沿周向开设有环形卡合槽381，弹性卡合件371卡合在环形卡合槽381中，弹性卡合件371能够方便卡紧刀柄38，使得弹性卡合件371只能通过前后移动与刀柄38相卡紧或相脱离，方便换刀操作。
刀库滑座31包括有固定支撑座311、沿Y轴方向滑动连接在固定支撑座311上的活动支撑座312、连接在固定支撑座311与活动支撑座312之间的张紧弹簧313，活动支撑座312和固定支撑座311中各设置有一个刀库转轴33，利用张紧弹簧313能够保持将其中一个传动链轮35向外推，从而将传送链条36张紧，大大提高传送链条36的传送可靠性、平稳性。
每个刀库转轴33的上端两端分别套接有导向轮331，对卡位安装座37起到导向作用。换刀驱动机构32为气缸，换刀动作快速。机架1上设有Y轴导向滑动杆39，刀库滑座31滑动连接在Y轴导向滑动杆39上，Y轴导向滑动杆39上设有缓冲弹簧30，缓冲弹簧30能够对刀库滑座31起到缓冲作用。
摇篮式工作台装置4包括有两个分别固定在机架1左右两侧的工作台支撑座41、设置在两个工作台支撑座41之间的摇篮座转台42、沿Z轴方向转动设置在摇篮座转台42上端中部的首饰夹具43、驱动摇篮座转台42转动的摆动动力机构、驱动首饰夹具43转动的自转动力机构，摇篮座转台42的两侧分别向上延伸出有摇篮臂421形成U型结构，摇篮座转台42两侧的摇篮臂421分别转动连接在相应一侧的工作台支撑座41上，摆动动力机构能够带动摇篮座转台42转动，自转动力机构能够带动首饰夹具43自转。摇篮式工作台装置4能够带动工件翻转和自转，加工角度大，能够全方位加工，能够对复杂曲面进行雕刻，精度高，并且U型的摇篮座转台42在转动时能带动工件翻转且保证工件的所在位置基本不变，又能避免对刀具加工空间造成影响，加工更简单方便，加工效率高，结构刚性好。
摆动动力机构包括有摆动减速机44、摆动伺服电机45，摆动减速机44固定在其中一侧的工作台支撑座41上，摆动伺服电机45的输出端驱动连接摆动减速机44的输入端，摆动减速机44的输出端沿X轴方向设置且连接在相应一侧的摇篮臂421上，通过摆动伺服电机45能够精确控制摇篮座转台42的转动角度，提高精度。另一侧的工作台支撑座41上沿X轴方向转动连接有中空转轴46，中空转轴46与相应一侧的摇篮臂421固定连接，中空转轴46与摆动减速机44的输出端同轴心。
自转动力机构包括有自转减速机47、自转伺服电机48，自转减速机47固定在摇篮座转台42中部，自转伺服电机48的输出端驱动连接自转减速机47的输入端，自转减速机47的输出端沿Z轴方向朝上设置，首饰夹具43连接在自转减速机47的输出端上，通过自转伺服电机48能够精度控制首饰夹具43旋转的角度，提高精度。
首饰夹具43位于摇篮座转台42转动轴心处，使得摇篮座转台42在转动时能保证工件的所在位置不变，即能达到使工件原地转动的效果，方便加工。首饰夹具43包括有夹具底座431、拉杆432，夹具底座431上向上凸伸出有圆筒状中空撑嘴433，拉杆432的顶部凸伸出有倒锥形撑紧部434，拉杆432的底部螺纹连接在撑嘴433内部且倒锥形撑紧部434撑紧撑嘴433，通过旋转拉杆432可控制撑嘴433的撑开大小，工件装夹操作方便。
本发明利用X轴运动机构12、Y轴运动机构14和Z轴运动机构16组成三个雕刻轴，同时摇篮式工作台装置4能够带动工件翻转和自转，实现了五轴联动雕刻，能够全方位加工，能够对复杂曲面进行雕刻，结构简单，控制方便，加工精度高。
当然，以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (10)

1.五轴首饰雕刻机，其特征在于：包括有机架(1)、沿X轴方向滑动连接在机架(1)上的X轴滑台(11)、驱动X轴滑台(11)滑动的X轴运动机构(12)、沿Y轴方向滑动连接在X轴滑台(11)上的Y轴滑台(13)、驱动Y轴滑台(13)滑动的Y轴运动机构(14)、沿Z轴方向滑动连接在Y轴滑台(13)上的Z轴滑台(15)、驱动Z轴滑台(15)滑动的Z轴运动机构(16)、设置在Z轴滑台(15)底部的高速电主轴(2)、位于机架(1)内部的刀库装置(3)、设置在机架(1)上的摇篮式工作台装置(4)，刀库装置(3)和摇篮式工作台装置(4)分别位于高速电主轴(2)下方。
2.根据权利要求1所述的五轴首饰雕刻机，其特征在于：所述机架(1)上位于摇篮式工作台装置(4)下方的位置设有回收漏斗(17)，回收漏斗(17)下方设有贵金属回收装置(5)。
3.根据权利要求1所述的五轴首饰雕刻机，其特征在于：所述X轴运动机构(12)、Y轴运动机构(14)和Z轴运动机构(16)均为由伺服电机驱动的丝杆传动机构。
4.根据权利要求1所述的五轴首饰雕刻机，其特征在于：所述刀库装置(3)包括有沿Y轴方向滑动连接在机架(1)上的刀库滑座(31)、驱动刀库滑座(31)滑动的换刀驱动机构(32)、两个沿Z轴方向转动连接在刀库滑座(31)上的刀库转轴(33)、刀库伺服电机(34)、两个传动链轮(35)、套设在两个传动链轮(35)外部的传送链条(36)、若干卡位安装座(37)，换刀驱动机构(32)的输出端连接刀库滑座(31)，刀库伺服电机(34)的输出端驱动连接其中一个刀库转轴(33)，每个传动链轮(35)分别套接在一个刀库转轴(33)上，每个卡位安装座(37)分别固定在传送链条(36)的链节上，卡位安装座(37)上以可拆卸方式卡设有刀柄(38)。
5.根据权利要求4所述的五轴首饰雕刻机，其特征在于：所述卡位安装座(37)上朝外的一侧设有弹性卡合件(371)，弹性卡合件(371)为U型结构，U型结构靠近两端的位置分别向内侧凹陷形成卡紧部(372)，刀柄(38)外表面沿周向开设有环形卡合槽(381)，弹性卡合件(371)卡合在环形卡合槽(381)中。
6.根据权利要求5所述的五轴首饰雕刻机，其特征在于：所述刀库滑座(31)包括有固定支撑座(311)、沿Y轴方向滑动连接在固定支撑座(311)上的活动支撑座(312)、连接在固定支撑座(311)与活动支撑座(312)之间的张紧弹簧(313)，活动支撑座(312)和固定支撑座(311)中各设置有一个刀库转轴(33)。
7.根据权利要求1所述的五轴首饰雕刻机，其特征在于：所述摇篮式工作台装置(4)包括有两个分别固定在机架(1)左右两侧的工作台支撑座(41)、设置在两个工作台支撑座(41)之间的摇篮座转台(42)、沿Z轴方向转动设置在摇篮座转台(42)上端中部的首饰夹具(43)、驱动摇篮座转台(42)转动的摆动动力机构、驱动首饰夹具(43)转动的自转动力机构，摇篮座转台(42)的两侧分别向上延伸出有摇篮臂(421)形成U型结构，摇篮座转台(42)两侧的摇篮臂(421)分别转动连接在相应一侧的工作台支撑座(41)上。
8.根据权利要求7所述的五轴首饰雕刻机，其特征在于：所述摆动动力机构包括有摆动减速机(44)、摆动伺服电机(45)，摆动减速机(44)固定在其中一侧的工作台支撑座(41)上，摆动伺服电机(45)的输出端驱动连接摆动减速机(44)的输入端，摆动减速机(44)的输出端沿X轴方向设置且连接在相应一侧的摇篮臂(421)上；另一侧的工作台支撑座(41)上沿X轴方向转动连接有中空转轴(46)，中空转轴(46)与相应一侧的摇篮臂(421)固定连接，中空转轴(46)与摆动减速机(44)的输出端同轴心。
9.根据权利要求7所述的五轴首饰雕刻机，其特征在于：所述自转动力机构包括有自转减速机(47)、自转伺服电机(48)，自转减速机(47)固定在摇篮座转台(42)中部，自转伺服电机(48)的输出端驱动连接自转减速机(47)的输入端，自转减速机(47)的输出端沿Z轴方向朝上设置，首饰夹具(43)连接在自转减速机(47)的输出端上。
10.根据权利要求7所述的五轴首饰雕刻机，其特征在于：所述首饰夹具(43)位于摇篮座转台(42)转动轴心处，首饰夹具(43)包括有夹具底座(431)、拉杆(432)，夹具底座(431)上向上凸伸出有圆筒状中空撑嘴(433)，拉杆(432)的顶部凸伸出有倒锥形撑紧部(434)，拉杆(432)的底部螺纹连接在撑嘴(433)内部且倒锥形撑紧部(434)撑紧撑嘴(433)。
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