CN110125691A - 一种立式数控雕刻机及雕刻头调换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及数控雕刻机技术领域，特别涉及一种立式数控雕刻机及雕刻头调换方法。该立式数控雕刻机包括移动平台、机架，雕刻刀机构、锯片机构，机架安装于移动平台上，雕刻刀机构与锯片机构分别朝向前后两侧安装于机架上，其特征在于：还包括旋转机构、限位锁止机构，所述旋转机构带动机架旋转以调换雕刻刀机构与锯片机构位置，限位锁止机构使机架在限制旋转的锁止状态与允许机架旋转的解锁状态下切换。可实现自动调换雕刻刀与锯片工作状态、自动化程度高，工作状态结构稳定、生产精度高。
Description
技术领域
本发明涉及数控雕刻机技术领域，特别涉及一种立式数控雕刻机及雕刻头调换方法。
背景技术
数控雕刻机由于其高效率、自动化的优势逐渐取代传统手动雕刻。原始石料由于外形差异较大，需要先对其进行打胚或开粗工序，一般的立式数控雕刻机具有一雕刻刀头，雕刻刀头灵活度高可进行精细面的加工，但打胚或开粗则不适合雕刻刀头加工，因此工件需要间多次拆卸、搬运等，增加了企业的劳动力负担，效率低下。
为解决上述问题，授权公告号为CN 206841035 U的中国专利公开了一种立式数控圆雕机，包括机架和数字控制系统；机架包括底座、位于底座左右对称垂直设置的两个支撑立架、架于两个支撑立架之间水平设置的支撑杆和支撑板，支撑杆和支撑板都能上下垂直位移；控制系统都与下方的各驱动装置连接；其特征在于：底座前侧中部安装有一转盘，下方安装有转盘的驱动装置；一顶针安装于支撑杆，且与转盘具有同一中心轴；支撑板安装有双功能组合机构，双功能组合机构于支撑板左右水平位移；双功能组合机构包括上安装架和下安装架，上安装架用于安装开粗锯片及其驱动装置，下安装架用于安装雕刻刀具及其驱动装置，上安装架于下安装架前后水平位移。现有的立式数控雕刻机通过安装锯片增加了设备的开粗能力，但锯片与雕刻刀上下安装布置，并且由两套驱动装置驱动，该种布置方式具有较多的活动部件且缺少有效的位置固定机构，因此设备运行稳定性及精度较差，两条驱动装置上下布置亦会出现相互干扰的情况，对设备精度亦产生了不良影响。
发明内容
为克服现有技术中的不足，本发明提供一种自动化程度高、稳定性好、加工精度高的立式数控雕刻机及雕刻头调换方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种立式数控雕刻机，包括移动平台、机架，雕刻刀机构、锯片机构，机架安装于移动平台上，雕刻刀机构与锯片机构分别朝向前后两侧安装于机架上，其特征在于：还包括旋转机构、限位锁止机构，所述旋转机构带动机架旋转以调换雕刻刀机构与锯片机构位置，限位锁止机构使机架在限制旋转的锁止状态与允许机架旋转的解锁状态下切换。
进一步的，限位锁止机构包括限位块、限位槽、升降气缸，限位块设于机架下方且向下凸出设置，限位槽设于移动平台上且对应限位块设置，升降气缸可带动机架相对移动平台上升至限位块与限位槽分离的解锁状态，或下降至限位块与嵌入限位槽内的锁止状态。
进一步的，限位块还包括滚珠，滚珠底部接触面低于限位块底面，机架上升至解锁状态下，滚珠底部接触面与移动平台顶面接触，机架旋转过程中通过滚珠使机架与移动平台间形成滚动摩擦以减小机架旋转阻力。
进一步的，升降气缸固定设于机架上，升降气缸的顶杆朝向移动平台方向，升降气缸顶杆下顶后以将机架相对移动平台向上移动，升降气缸顶杆与移动平台间通过平面轴承连接。
进一步的，旋转机构包括旋转气缸、第一齿轮、第二齿轮，第一齿轮与机架连接，第二齿轮由旋转气缸驱动，第一齿轮与第二齿轮啮合传动，第一齿轮与第二齿轮为直齿轮，第一齿轮与第二齿轮可在垂直方向相对移动且第一齿轮随机架升降过程中始终与第二齿轮啮合。
进一步的，第一齿轮的旋转轴与升降气缸推杆运动方向轴线同轴设置。
进一步的，机架包括上下设置的两层，锯片机构包括锯片、电机、直角传动箱，雕刻刀机构、锯片位于下方一层，电机、直角传动箱设于上方一层，电机通过直角传动箱将动力传递至下方一层的锯片处。
进一步的，直角传动箱包括第一锥齿轮、第二锥齿轮、传动轴，第一锥齿轮安装于电机主轴上，第二锥齿轮安装于传动轴上，传动轴可旋转的安装于直角传动箱上并与锯片连接，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合形成90°角动力传递。
一种雕刻头调换方法，其特征在于：基于上述任意一项所述一种立式数控雕刻机，其方法步骤如下：
步骤一，根据工艺所需，在雕刻过程中选择雕刻刀机构或锯片机构进行工作，因此需要对适时调换雕刻刀或锯片位置；
步骤二，升降气缸将机架顶起与移动平台分离，此时机架底部的限位块上升至脱离限位槽，机架相对于移动平台处于允许转动的解锁状态；
步骤三，旋转机构驱动机架旋转，调换雕刻刀和锯片的位置；
步骤四，升降气缸回缩使机架与移动平台贴合，此时机架底部的限位块下降至嵌入限位槽内，机架相对于移动平台处于禁止转动的锁止状态，完成雕刻刀和锯片位置的调换。
进一步的，升降气缸带动机架上升在限位块与限位槽脱离，且限位块内的滚珠底部与移动平台顶面接触，机架旋转过程中，滚珠提供移动平台与机架间的支撑力，以降低升降气缸的负荷，同时滚珠在移动平台上滚动，保证机架转动过程的顺畅性。
由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明提供的一种立式数控雕刻机及雕刻头调换方法，采用旋转调换结构，集成了雕刻刀机构与锯片机构，使设备一体具备开粗与精加工功能，并且全自动化更换，速度快，减少人工成本；限位锁止机构的机架抬升及限位块嵌入配合的锁止方式使加工过程中设备结构更为稳定，进一步提升了设备的加工精度。
附图说明
图1为本发明一种立式数控雕刻机雕刻头部分结构示意图。
图2为本发明一种立式数控雕刻机雕刻头部分剖面示意图。
图3为本发明限位锁止机构锁止状态剖面结构示意图。
图4为图3局部放大示意图。
图5为本发明限位锁止机构解锁状态剖面结构示意图。
图6为图5局部放大示意图。
图7为本发明一种立式数控雕刻机结构示意图。
图中标识对应如下：1.移动平台、2.机架，3.雕刻刀机构、4.锯片机构、41.锯片、42.电机、43.直角传动箱、431.第一锥齿轮、432.第二锥齿轮、433.传动轴、5.旋转机构、51.旋转气缸、52.第一齿轮、53.第二齿轮、6.限位锁止机构、61.限位块、62.限位槽、63.升降气缸、631.平面轴承、64.滚珠。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。
参照图1至图7所示，一种立式数控雕刻机，包括移动平台1、机架2，雕刻刀机构3、锯片机构4、旋转机构5、限位锁止机构6。
移动平台1通过三轴移动组件可在X轴、Y轴、Z轴方向上移动，机架2安装于移动平台1上，雕刻刀机构3与锯片机构4分别朝向前后两侧安装于机架2上。
限位锁止机构6使机架2在限制机架2旋转的锁止状态与允许机架2旋转的解锁状态下切换，限位锁止机构6包括限位块61、限位槽62、升降气缸63、滚珠64，限位块62设于机架2下方且向下凸出设置，限位槽62设于移动平台1上且对应限位块61设置，升降气缸63可带动机架2相对移动平台1上升至限位块61与限位槽62分离的解锁状态，或下降至限位块61与嵌入限位槽62内的锁止状态，升降气缸63固定设于机架2上，升降气缸63的顶杆朝向移动平台1方向，升降气缸63顶杆下顶后以将机架2相对移动平台1分离，向上移动，或升降气缸63回缩使机架2朝向移动平台1向下移动，升降气缸63顶杆与移动平台1间通过平面轴承631连接，使顶杆可相对移动平台1旋转，滚珠64底部接触面低于限位块61底面，机架2上升至解锁状态下，滚珠64底部接触面与移动平台1顶面接触，提供机架2与移动平台1间的支撑力，机架2旋转过程中通过滚珠64使机架2与移动平台1间形成滚动摩擦以减小机架2旋转阻力。
旋转机构2带动机架2旋转以调换雕刻刀机构3与锯片机构4位置，旋转机构5包括旋转气缸51、第一齿轮52、第二齿轮53，第一齿轮52与机架2连接，第二齿轮53由旋转气缸51驱动，第一齿轮52与第二齿轮53啮合传动，第一齿轮52与第二齿轮53为直齿轮，第二齿轮53的厚度大于第一齿轮52的厚度，第一齿轮52与第二齿轮53可在垂直方向相对移动且第一齿轮52随机架2升降过程中始终与第二齿轮53啮合，第一齿轮52的旋转轴与升降气缸63推杆运动方向轴线同轴设置。
机架2包括上下设置的两层，锯片机构4包括锯片41、电机42、直角传动箱43，雕刻刀机构3、升降气缸63、锯片41位于下方一层，电机42、直角传动箱43设于上方一层，直角传动箱43包括第一锥齿轮431、第二锥齿轮432、传动轴433，第一锥齿轮431安装于电机42主轴上，第二锥齿轮432安装于传动轴433上，传动轴433可旋转的安装于直角传动箱43内并与锯片41连接，第一锥齿轮431与第二锥齿轮432啮合形成90°角动力传递，电机42通过直角传动箱43将动力传递至下方一层的锯片41处。该种布置方式结构紧凑，可减少机架2整体长度，增强灵活性；同时，雕刻刀与锯片位置较低，较为接近移动平台1，因此工作过程中的稳定性更高。
该种立式数控雕刻机，雕刻头调换工作原理步骤如下：
步骤一，根据工艺所需，在雕刻过程中选择雕刻刀机构3工作加工或锯片机构4工作加工，当需要更换雕刻头工作状态时，需要向该雕刻头调整转动至朝向待加工工件方向；
步骤二，升降气缸63顶杆向下朝向移动平台1顶出，由于反作用力，机架2向上升起，机架2底部的限位块61上升至与移动平台1上的限位槽62分离，此时机架2相对于移动平台1处于允许转动的解锁状态，并且，此时机架2上升的高度正好处于限位块61内滚珠64底部接触面与移动平台1顶部平面处于同一平面位置；
步骤三，旋转机构5的旋转气缸51转动，该旋转气缸51工作可带动机架2进行180°的位置调换以调换雕刻刀和锯片的位置，第一齿轮52随着机架2上升或下降，此时第一齿轮52将会与第二齿轮53发生竖直方向上的相对运动，由于第一齿轮52与第二齿轮53为直齿轮，且第二齿轮53厚度小于第一齿轮52厚度，因此第一齿轮52与第二齿轮53发生竖直方向相对运动时，第一齿轮52与第二齿轮53始终保持啮合传动状态，机架2旋转过程中，限位块61的滚珠64与移动平台1顶面进行滚动摩擦，保证机架2旋转的流畅性，同时滚珠64提供机架2与移动平台1间的支撑力，可以降低升降气缸63对机架2抬升的高度，并且机架2旋转过程中滚珠64的支撑可分担升降气缸63的支撑力，降低升降气缸63的工作负荷；
步骤四，当机架2旋转到位后，升降气缸63下降，机架底部的限位块61嵌入移动平台1上的限位槽62内，此时机架2相对于移动平台1再次处于限制转动的锁止状态，进而完成雕刻刀和锯片位置的调换。
上述仅为本发明的一种具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (10)
1.一种立式数控雕刻机，包括移动平台、机架，雕刻刀机构、锯片机构，机架安装于移动平台上，雕刻刀机构与锯片机构分别朝向前后两侧安装于机架上，其特征在于：还包括旋转机构、限位锁止机构，所述旋转机构带动机架旋转以调换雕刻刀机构与锯片机构位置，限位锁止机构使机架在限制旋转的锁止状态与允许机架旋转的解锁状态下切换。
2.根据权利要求1所述一种立式数控雕刻机，其特征在于：限位锁止机构包括限位块、限位槽、升降气缸，限位块设于机架下方且向下凸出设置，限位槽设于移动平台上且对应限位块设置，升降气缸可带动机架相对移动平台上升至限位块与限位槽分离的解锁状态，或下降至限位块与嵌入限位槽内的锁止状态。
3.根据权利要求2所述一种立式数控雕刻机，其特征在于：所述限位块还包括滚珠，滚珠底部接触面低于限位块底面，机架上升至解锁状态下，滚珠底部接触面与移动平台顶面接触，机架旋转过程中通过滚珠使机架与移动平台间形成滚动摩擦以减小机架旋转阻力。
4.根据权利要求2所述一种立式数控雕刻机，其特征在于：升降气缸固定设于机架上，升降气缸的顶杆朝向移动平台方向，升降气缸顶杆下顶后以将机架相对移动平台向上移动，升降气缸顶杆与移动平台间通过平面轴承连接。
5.根据权利要求2所述一种立式数控雕刻机，其特征在于：所述旋转机构包括旋转气缸、第一齿轮、第二齿轮，第一齿轮与机架连接，第二齿轮由旋转气缸驱动，第一齿轮与第二齿轮啮合传动，第一齿轮与第二齿轮为直齿轮，第一齿轮与第二齿轮可在垂直方向相对移动且第一齿轮随机架升降过程中始终与第二齿轮啮合。
6.根据权利要求5所述一种立式数控雕刻机，其特征在于：第一齿轮的旋转轴与升降气缸推杆运动方向轴线同轴设置。
7.根据权利要求1所述一种立式数控雕刻机，其特征在于：机架包括上下设置的两层，锯片机构包括锯片、电机、直角传动箱，雕刻刀机构、锯片位于下方一层，电机、直角传动箱设于上方一层，电机通过直角传动箱将动力传递至下方一层的锯片处。
8.根据权利要求7所述一种立式数控雕刻机，其特征在于：所述直角传动箱包括第一锥齿轮、第二锥齿轮、传动轴，第一锥齿轮安装于电机主轴上，第二锥齿轮安装于传动轴上，传动轴可旋转的安装于直角传动箱上并与锯片连接，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合形成90°角动力传递。
9.一种雕刻头调换方法，其特征在于：基于权利要求1-8任意一项所述一种立式数控雕刻机，其方法步骤如下：
步骤一，根据工艺所需，在雕刻过程中选择雕刻刀机构或锯片机构进行工作，因此需要对适时调换雕刻刀或锯片位置；
步骤二，升降气缸将机架顶起与移动平台分离，此时机架底部的限位块上升至脱离限位槽，机架相对于移动平台处于允许转动的解锁状态；
步骤三，旋转机构驱动机架旋转，调换雕刻刀和锯片的位置；
步骤四，升降气缸回缩使机架与移动平台贴合，此时机架底部的限位块下降至嵌入限位槽内，机架相对于移动平台处于禁止转动的锁止状态，完成雕刻刀和锯片位置的调换。
10.根据权利要求9所述一种雕刻头调换方法，其特征在于：升降气缸带动机架上升在限位块与限位槽脱离，且限位块内的滚珠底部与移动平台顶面接触，机架旋转过程中，滚珠提供移动平台与机架间的支撑力，以降低升降气缸的负荷，同时滚珠在移动平台上滚动，保证机架转动过程的顺畅性。
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| CN113580387A (zh) * | 2021-07-02 | 2021-11-02 | 泉州市海恩德机电科技发展有限公司 | 一种双刀四轨道圆盘切割机及其控制方法 |
| CN113580387B (zh) * | 2021-07-02 | 2024-04-05 | 泉州市海恩德机电科技发展有限公司 | 一种双刀四轨道圆盘切割机及其控制方法 |
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| CN110125691B (zh) | 2023-12-26 |
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