CN107053926A - 一种桌面立体雕刻机 - Google Patents

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向秋林
鲜钟堰
李红强
赵征征
夏功
夏功一
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胡泽
周乐
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Abstract

本发明涉及用于木材、PCB电路板、亚克力板、铝合金等金属或非金属进行雕刻的桌面立体雕刻机。本雕刻机为集成主控器、设有Micro SD‑card卡槽、USB接口、以太网接口，实现了数控雕刻机的脱机、在线以及网络远程使用。其技术方案：本雕刻机由龙门框架，X,Y,Z三轴驱动系统，滑台，雕刻工作台及控制系统组成；主控器用三轴驱动系统驱动滑台，工作台及雕刻机构沿X,Y,Z轴运动，三轴联动实现三维空间中的曲线雕刻；由主轴电机驱动刀具实现铣削；雕刻机与控制系统有机结合，主控器为嵌入式处理器，有在线、脱机、网络远程工作三种模式。本雕刻机结构简单可靠，占地面积小，成本低，动态性能好，适合个人及小型用户使用。

Description

一种桌面立体雕刻机
技术领域
本发明涉及一种用于木材、PCB电路板、亚克力板、铝合金等金属或非金属材料进行雕刻的桌面立体雕刻机，属于雕刻机机械设备技术领域。
背景技术
数字控制雕刻机系统是一种常见的机电一体化产品，该系统在三维图形和文字的加工得到了广泛的应用，如日常生活，徽章，浮雕，手工制作。但目前现有的雕刻机产品中，大多是针对的是企业和加工厂等用户，而且成本较高，占地面积大，专业技术要求强，而小型的雕刻机中采用的是雕刻机加运动控制卡这种模式，这种模式是基于串口通信的原理，运动控制卡将控制信息传回计算机上的上位机软件，因此需要附加额外的控制计算机，这样大大增加了雕刻机的附加成本。
发明内容
本发明的目的是：为了克服现有技术的不足，该发明提供了一种桌面立体雕刻机为集成主控器，主控器上设有Micro SD-Card卡槽，USB接口，以太网接口，实现了数控雕刻机的脱机使用、在线使用以及网络远程使用，提出了一种桌面立体雕刻机。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种桌面立体雕刻机，是由龙门框架，X,Y,Z三轴驱动系统、滑台、雕刻工作台、控制系统组成，其特征在于：所述龙门框架由底座、第一支撑立柱(5)、第二支撑立柱(6)、横梁(7)构成，将底座杆A(1)，底座杆B(2)，底座杆C(3)，底座杆D(4)用三角连接件(43)首尾相连接，共同构成底座，底座上方两侧设有第一支撑立柱(5)和第二支撑立柱(6)并用三角连接件(43)，与底座连接，支撑立柱顶端设有横梁(7)用三角连接件(43)与底座共同构成龙门框架；所述X,Y,Z三轴驱动系统由丝杆、驱动电机、支撑面板组成，X轴驱动电机(8)安装在左支撑面板(11)上，并用联轴器A(9)直接与T型丝杆A(10)连接，Y轴驱动电机(13)安装在后支撑面板(16)上，并用联轴器B(14)直接与T型丝杆B(15)连接，Z轴驱动电机(18)固定在上支撑面板(20)上，Z轴驱动电机丝杆(19)与Z轴驱动电机(18)为一个整体；所述滑台由左滑台支撑面(23)，右滑台支撑面(22)，上支撑面板(20)，下支撑面板(21)，首尾连接构成矩形框，中间安装有Z轴直线导轨A、B(26、27)，雕刻机构用加长直线滑块(50)滑动的安装在Z轴直线导轨A、B(26、27)上；所述的雕刻工作台由工作台(33)，工作台底座(34)，滑块构成，工作台(33)安装在工作台底座(34)上用直线滑块(35)滑动安装在Y轴直线导轨A，B(24、25)上；所述的控制系统由主控器(41)，步进电机驱动器(37、38、39)，主轴电机驱动器(40)，电源适配器(36)，遥控器(42)构成，主控器(41)上安装有Micro SD-Card卡槽、USB接口、以太网接口，用电缆连接网络摄像头，主控器核心为两个嵌入式处理器，驱动电机与步进电机驱动器有电气连接，步进电机驱动器接收到主控的控制信号控制驱动电机驱动工作台沿X轴运动，驱动滑台沿Y轴运动，驱动雕刻机构沿Z轴运动。
所述X轴直线导轨A(28)、X轴直线导轨B(29)，Y轴直线导轨A(24)、Y轴直线导轨B(25)均用卧式光轴支撑座(44)与支撑面板(11，12，16，17)相连接；工作台底座(34)用法兰螺母固定座A(45)与法兰螺母A(46)相连并与T型丝杆B(15)相配合；所述滑台固定有法兰螺母B(47)并与T型丝杆A(10)配合，并用法兰直线滑块滑动的安装在X轴直线导轨A、B(28、29)上；所述的雕刻机构由主轴固定面板(30)，主轴电机夹具(31)，主轴电机(32)构成，主轴电机(32)由主轴电机夹具(31)固定并安装在主轴固定面板(30)上；法兰螺母C(49)用法兰螺母固定座B(48)固定在主轴固定面板(30)上，法兰螺母C(49)与Z轴驱动电机丝杆(19)相配合；主轴电机(32)为风冷直流电机并与主轴电机驱动器电气连接。
所述的控制系统控制过程如下，控制系统工作有三种方式，脱机工作、在线工作、网络远程工作，在线工作时通过USB电缆连接主控器与电脑，由电脑上位机发送数控指令，由主控器解码指令，驱动主轴电机在空间中运动，完成雕刻过程；脱机工作时，将Micro SD-Card插入Micro SD-Card卡槽，通过遥控器上的控制按键选择数控文件，完成主轴电机的移动与定位，文件选择完成，主控器解码数控文件驱动主轴电机在空间中运动，完成雕刻过程；网络远程控制时用双绞线连接主控器上的以太网接口，依靠网络摄像头实现远程监控，网络远程操作，控制桌面立体雕刻机的运行，完成雕刻过程。
本发明的有益效果是：(1)本桌面立体雕刻机整体结构采用龙门框架结构，框架全部采用标准铝型材，滑台采用铝合金面板，结构合理，刚性好,易于维修；(2)本桌面立体雕刻机与控制系统有机结合，主控器核心为嵌入式处理器，有脱机、在线以及网络远程工作三种工作模式，脱机时在无计算机的情况下也能正常工作，降低了系统硬件成本；(3)本桌面立体雕刻机的主轴电机转子与刀具夹具一体化，直接控制刀具切削，简单可靠；(4)整个桌面立体雕刻机系统简单可靠，占地面积小，成本低，动态性能好，特别适合于个人及小型用户使用。
附图说明
图1是一种桌面立体雕刻机的整体结构示意图。
图2是一种桌面立体雕刻机的左视图。
图3是一种桌面立体雕刻机的主视图。
图4是一种桌面立体雕刻机的后视图。
图5是一种桌面立体雕刻机的滑台部分结构后视图。
图6是一种桌面立体雕刻机的卧式光轴支撑座44示意图。
图7是一种桌面立体雕刻机的三角连接件43示意图。
图中：1、底座杆A，2、底座杆B，3、底座杆C，4、底座杆D，5、第一支撑立柱，6、第二支撑立柱，7、横梁，8、X轴驱动电机，9、联轴器A，10、T型丝杆A，11、左支撑面板，12、右支撑面板，13、Y轴驱动电机，14、联轴器B，15、T型丝杆B，16、后支撑面板，17、前支撑面板，18、Z轴驱动电机，19、Z轴驱动电机丝杆，20、上支撑面板，21、下支撑面板，22、右滑台支撑面，23、左滑台支撑面，24、Y轴直线导轨A，25、Y轴直线导轨B，26、Z轴直线导轨A，27、Z轴直线导轨B，28、X轴直线导轨A，29、X轴直线导轨B，30、主轴固定面板，31、主轴电机夹具，32、主轴电机，33、工作台，34、工作台底座，35、直线滑块，36电源适配器，37、Z轴步进电机驱动器，38、X轴步进电机驱动器，39、Y轴步进电机驱动器，40，主轴电机驱动器，41、主控器，42、遥控器，43、三角连接件，44、卧式光轴支撑座，45、法兰螺母固定座A，46、法兰螺母A，47、法兰螺母B，48、法兰螺母固定座B，49、法兰螺母C，50加长直线滑块。
具体实施方式
本桌面立体雕刻机中：直流稳压电源为整个桌面立体雕刻机系统提供+48V直流电源。
脱机工作时，遥控器通过电缆与主控器相连，遥控器上设有X+、X-Y+、Y-、Z+、Z-、主轴起停、步距、定位、上翻、下翻、确定、暂停、继续、退出15个按键，步距按键按下，选择当前移动步距；按下X+、X-按键，主控通过X轴步进电机驱动器驱动X轴驱动电机沿X轴运动，按下Y+、Y-按键，主控通过X轴步进电机驱动器驱动Y轴驱动电机沿Y轴运动，按Z+、Z-按键，主控通过Z轴步进电机驱动器驱动Z轴驱动电机沿X轴运动；通过按键上翻、下翻，确定按键从Micro SD-Card卡中选择数控文件并开始工作；通过暂停、继续，退出按键，完成雕刻过程中的暂停、继续、退出的功能。
在线工作时，将主控器与电脑通过USB电缆连接，通过电脑上位机软件发送指令控制雕刻机构沿X,Y,Z轴运动，控制主轴电机切削工件。
网络远程工作时，用双绞线连接主控器上以太网接口，依靠网络摄像头实现网络远程监控，通过网络传输数控指令，远程控制雕刻运行，控制雕刻机构沿X,Y,Z轴运动，控制主轴电机切削工件。
底座上通过前后支撑面板设有Y轴直线导轨，工作台通过工作台底座安装在Y轴直线导轨上。第一驱动电机安装在支撑面上通过T型丝杆驱动工作台沿Y轴的直线导轨运动。第一支撑立柱，第二支撑立柱位于底座上且分别位于底座两侧，横梁安装在支撑立柱最上端，支撑立柱之间通过左右支撑面板设有X轴直线导轨，第二驱动电机安装在支撑面板上通过T型丝杆驱动滑台沿X轴直线导轨运动。滑台上设有上下支撑面板并且在支撑面板之间设有Z轴直线导轨，第三驱动电机安装在上支撑面上驱动雕刻装置沿Z轴直线导轨运动。雕刻装置中主轴电机直接与雕刻刀夹具相连，直接驱动刀具，三轴联动实现三维空间中曲线雕刻。
以上所述，仅为本发明较优选的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种桌面立体雕刻机，是由龙门框架，X,Y,Z三轴驱动系统、滑台、雕刻工作台、控制系统组成，其特征在于：所述龙门框架由底座、第一支撑立柱(5)、第二支撑立柱(6)、横梁(7)构成，将底座杆A(1)，底座杆B(2)，底座杆C(3)，底座杆D(4)用三角连接件(43)首尾相连接，共同构成底座，底座上方两侧设有第一支撑立柱(5)和第二支撑立柱(6)并用三角连接件(43)，与底座连接，支撑立柱顶端设有横梁(7)用三角连接件(43)与底座共同构成龙门框架；所述X,Y,Z三轴驱动系统由丝杆、驱动电机、支撑面板组成，X轴驱动电机(8)安装在左支撑面板(11)上，并用联轴器A(9)直接与T型丝杆A(10)连接，Y轴驱动电机(13)安装在后支撑面板(16)上，并用联轴器B(14)直接与T型丝杆B(15)连接，Z轴驱动电机(18)固定在上支撑面板(20)上，Z轴驱动电机丝杆(19)与Z轴驱动电机(18)为一个整体；所述滑台由左滑台支撑面(23)，右滑台支撑面(22)，上支撑面板(20)，下支撑面板(21)，首尾连接构成矩形框，中间安装有Z轴直线导轨A、B(26、27)，雕刻机构用加长直线滑块(50)滑动的安装在Z轴直线导轨A、B(26、27)上；所述的雕刻工作台由工作台(33)，工作台底座(34)，滑块构成，工作台(33)安装在工作台底座(34)上用直线滑块(35)滑动安装在Y轴直线导轨A，B(24、25)上；所述的控制系统由主控器(41)，步进电机驱动器(37、38、39)，主轴电机驱动器(40)，电源适配器(36)，遥控器(42)构成，主控器(41)上安装有Micro SD-Card卡槽、USB接口、以太网接口，用电缆连接网络摄像头，主控器核心为两个嵌入式处理器，驱动电机与步进电机驱动器有电气连接，步进电机驱动器接收到主控的控制信号控制驱动电机驱动工作台沿X轴运动，驱动滑台沿Y轴运动，驱动雕刻机构沿Z轴运动。
2.根据权利要求1所述的桌面立体雕刻机，其特征在于：所述X轴直线导轨A(28)、X轴直线导轨B(29)，Y轴直线导轨A(24)、Y轴直线导轨B(25)均用卧式光轴支撑座(44)与支撑面板(11，12，16，17)相连接；工作台底座(34)用法兰螺母固定座A(45)与法兰螺母A(46)相连并与T型丝杆B(15)相配合；所述滑台固定有法兰螺母B(47)并与T型丝杆A(10)配合，并用法兰直线滑块滑动的安装在X轴直线导轨A、B(28、29)上；所述的雕刻机构由主轴固定面板(30)，主轴电机夹具(31)，主轴电机(32)构成，主轴电机(32)由主轴电机夹具(31)固定并安装在主轴固定面板(30)上；法兰螺母C(49)用法兰螺母固定座B(48)固定在主轴固定面板(30)上，法兰螺母C(49)与Z轴驱动电机丝杆(19)相配合；主轴电机(32)为风冷直流电机并与主轴电机驱动器电气连接。
3.根据权利要求1所述的桌面立体雕刻机，其特征在于：所述的控制系统控制过程如下，控制系统工作有三种方式，脱机工作、在线工作、网络远程工作，脱机工作时，将MicroSD-Card插入Micro SD-Card卡槽，通过遥控器上的控制按键选择数控文件，完成主轴电机的移动与定位，文件选择完成，主控器解码数控文件驱动主轴电机在空间中运动，完成雕刻过程；在线工作时通过USB电缆连接主控器与电脑，由电脑上位机发送数控指令，由主控器解码指令，驱动主轴电机在空间中运动，完成雕刻过程；网络远程控制时用双绞线连接主控器上的以太网接口，依靠网络摄像头实现远程监控，网络远程操作，控制雕刻机的运行，完成雕刻过程。
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