CN204055110U - 三维立体雕刻机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三维立体雕刻机，包括：机床基座、回转工作台、进行精细雕刻加工的精加模组以及进行粗雕刻加工的粗加模组；机床基座设置有固定安装回转工作台的安装凹槽以及滑动连接精加模组、粗加模组的线性导轨；回转工作台包括依次设置的加工工作台、旋转平台、支撑台以及双交换台机构，加工工作台固定于旋转平台上、支撑台设于旋转平台、双交换台机构之间，支撑台设有通孔，双交换台机构的旋转输出轴穿过通孔与所述旋转平台固定连接；精加模组包括第一龙门架、第一主轴以及第一双轴摆头，第一龙门架包括第一龙门横梁，第一主轴通过第一滑动装置可滑动地固定于第一龙门横梁上，第一双轴摆头与第一主轴固定连接。

Description

三维立体雕刻机

技术领域

本实用新型涉及古典家具生产工艺领域，尤其涉及一种三维立体雕刻机。 

背景技术

众所周知，现有技术中对古典家具生产工艺的三维立体造型雕花部分，均采用如下模式：对雕花板及其它部件进行手工加工处理，或者对电脑雕机无法处理的细节，如细致的纹路，人物的五官等地方在进行手工雕刻，加工成本高，效率低。并且雕刻时所用的现有机械主体以两轴到三轴半为主，而真正的四轴、五轴联动加工木雕机仍然是短板，且由于自身行业的发展特性，未能出现真正满足五轴木雕所需的机械主体，基本采用金属切削机床，未能考虑木雕的高速轻载和微小线段角度的加工特点，生成的雕刻成品细致不足，未能实现真正的三维立体化，也并不能完整地体现产品的艺术性和造型特点。 

实用新型内容

为此，本实用新型实施例提供一种三维立体雕刻机，用以降低加工成本，提高加工效率，使雕刻成品具备真正的三维立体感。 

本实用新型实施例采用如下技术方案：第一方面，提供一种三维立体雕刻机，包括： 

机床基座、回转工作台、进行精细雕刻加工的精加模组以及进行粗雕刻加工的粗加模组； 

所述机床基座设置有固定安装所述回转工作台的安装凹槽以及滑动连接所述精加模组、粗加模组的线性导轨； 

所述回转工作台包括依次设置的加工工作台、旋转平台、支撑台以及双交换台机构，所述加工工作台固定于所述旋转平台上，所述支撑台设于所述 旋转平台、双交换台机构之间，所述支撑台设有通孔，所述双交换台机构的旋转输出轴穿过所述通孔与所述旋转平台固定连接； 

所述精加模组包括第一龙门架、第一主轴以及第一双轴摆头，所述第一龙门架包括第一龙门横梁，所述第一主轴通过第一滑动装置可滑动地固定于所述第一龙门横梁上，所述第一双轴摆头与第一主轴固定连接； 

所述粗加模组包括第二龙门架、第二主轴，所述第二龙门架包括第二龙门横梁，所述第二主轴通过第二滑动装置可滑动地固定于所述第二龙门横梁上，所述第二主轴的扭矩大于所述第一主轴的扭矩。 

结合第一方面，在第一种可能的实施方式中，所述第一滑动装置包括第一托板以及固定于所述第一托板上的第一驱动模块，所述第一驱动模块包括第一伺服电机、第一减速机，所述第一龙门横梁的水平面上设置有第一齿条，第一龙门横梁的侧面上设置有两条第一线规； 

所述第一伺服电机的输出轴与第一减速机的输入轴相连，所述第一减速机的输出轴固定连接有与所述齿条匹配的齿轮，所述第一主轴固定于所述第一托板上，所述第一托板通过滑块与所述两条第一线规相连。 

结合第一方面，在第二种可能的实施方式中，所述第二滑动装置包括第二托板以及固定于所述第二托板上的第二驱动模块，所述第二驱动模块包括第二伺服电机、第二减速机，所述第二龙门横梁的水平面上设置有第二齿条，第二龙门横梁的侧面上设置有两条第二线规； 

所述第二伺服电机的输出轴与第二减速机的输入轴相连，所述第二减速机的输出轴固定连接有与所述齿条匹配的齿轮，所述第二主轴固定于所述第二托板上，所述第二托板通过滑块与所述两条第二线规相连。 

结合第一方面，在第三种可能的实施方式中，所述第一双轴摆头为具有五轴联动加工能力的摆头。优选的，所述第一双轴摆头为AC摆头。 

结合第一方面，在第四种可能的实施方式中，所述第一主轴、第二主轴均为电主轴。 

区别于现有技术，本实用新型不再是以前的单纯摆头式的龙门式雕刻机模式，而是保持加工时加工工作台不运动，采用双龙门结构，且整个龙门进行移动并加工，并设计加工工作台为旋转工作台，可以同时进行粗精两部加工，而后通过工作台的旋转进行粗精加工转换。即针对木雕结构，设计了粗精两个工位的同步加工，将原来的两个机床干的事情变为可由一个机床进行，减少了装卡时间和装卡误差，提升了加工效率。 

附图说明

图1为本实用新型某些实施例提供的三维立体雕刻机的机械结构图； 

图2.a为本实用新型图1所示实施例回转工作台的俯视机械结构图； 

图2.b为回转工作台的侧面机械结构图； 

图3.a为本实用新型图1所示实施例第一龙门架的A面部分机械结构图； 

图3.b为本实用新型图1所示实施例第一龙门架的B面部分机械结构图； 

图4为本实用新型图1所示实施例机床基座与第一龙门架连接处的机械结构图。 

标号说明： 

100-第一龙门架，200-第二龙门架； 

1-主轴箱护板，2-氮气平衡杆，3-第一伺服电机，4-第一减速机，5-第一电机座，6-第一齿条，7-第一龙门横梁； 

11-Z轴伺服电机，12-Z轴减速机，13-Z轴联轴器，14-Z轴轴承座，15-第一托板，16-Z向导轨，17-Z轴丝杠，18-第一线规，19-Z轴托板，20-第一电主轴箱； 

21-加工工作台，22-旋转平台，23-支撑台，24-双交换台机构； 

31-Y轴伺服电机，32-Y轴减速机，33-Y轴齿轮，34-Y轴齿条，35-第一龙门架底座，36-Y轴滑块，37-Y向导轨。 

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。 

请参阅图1至图4，为本实用新型某些实施例三维立体雕刻机的机械结构图。所述三维立体雕刻机包括：机床基座、回转工作台、进行精细雕刻加工的精加模组以及进行粗雕刻加工的粗加模组；所述机床基座设置有固定安装所述回转工作台的安装凹槽以及滑动连接所述精加模组、粗加模组的线性导轨。 

所述回转工作台的结构如图2.a-2.b所示，包括依次设置的加工工作台21、旋转平台22、支撑台23以及双交换台机构14，所述加工工作台21固定于所述旋转平台22上，所述旋转平台22位于所述支撑台23上且与所述双交换台机构14固定。所述支撑台23设于所述旋转平台22、双交换台机构24之间。具体的，所述支撑台23设有通孔，双交换台机构24内部是一个旋转台的执行机构，主要就是实现一个固定角度的旋转定位和锁紧功能，这个里面是通过双交换台机构24的旋转带动转平台22的旋转。所述双交换台机构24的旋转输出轴穿过所述通孔与所述旋转平台22固定连接，从而可以实现在双交换台机构24旋转的同时，旋转平台22与双交换台机构24同轴转动，进而带动加工工作台21的同轴转动。通过上述描述可知，加工时，待加工工件/产品位于加工工作台21上，本方案可在加工时通过加工工作台21的旋转实现待加工工件/产品的粗雕刻加工、粗雕刻加工的位置交互。 

该机床主要是重复考虑加工工艺和效率两方面的问题，同时也要规避重复装卡的误差，基于这些考虑，本实用新型设计工作台是可以旋转的回转工作台，每次旋转可以为角度为180°，即两个粗精加工的工件调换位置，而工作台在加工过程中保持静止，由两个龙门架整体移动，进而拖动龙门架上附着的主轴移动。在其他实施例中，回转工作台的加工工作台可根据具体情况旋转预定的角度。 

请参阅图3.a及3.b，所述精加模组包括第一龙门架100、第一主轴以及第一双轴摆头，所述第一龙门架包括第一龙门横梁7，所述第一主轴通过第一滑动装置可滑动地固定于所述第一龙门横梁7上，所述第一双轴摆头与第一主轴固定连接。所述第一滑动装置包括第一托板15以及固定于所述第一托板15上的第一驱动模块，所述第一驱动模块包括第一伺服电机3、第一减速机4，所述第一龙门横梁7的水平面上设置有第一齿条6，第一龙门横梁7的侧面上设置有两条第一线规18；所述第一伺服电机3的输出轴与第一减速机4的输入轴相连，所述第一减速机4的输出轴固定连接有与所述第一齿条6匹配的齿轮，所述第一主轴固定于所述第一托板15上，所述第一托板15通过滑块与所述两条第一线规18相连。 

具体的，第一龙门横梁7为固定于第一龙门架的一个部分，其水平面上放置有一根齿条6，同时第一伺服电机3与第一减速机4相连，并通过电机座固定于第一托板15上，1为主轴箱护板，2为氮气平衡杆用于平衡Z轴负载，且在第一减速机4输出轴上固定有齿轮，与第一齿条6相连。同时第一托板15通过滑块与第一龙门横梁7侧面放置的两条第一线规18相连，从而第一伺服电机3的旋转，通过齿轮、第一齿条6，利用第一线规18拖动第一托板15的左右移动，进而带动第一托板15上面的Z轴托板19和双摆头同步移动。 

在第一托板15的正面放置有两条纵向的Z向导轨16，Z轴托板19的背面滑动安装在Z向导轨16上，Z轴丝杠17的轴端与Z轴伺服电机相连的Z轴减速机12的输出轴通过Z轴联轴器13相连，Z轴拖板19的背面通过螺栓连接在Z轴丝杠17螺母上。Z轴托板19上竖直放置有第一电主轴箱20，螺栓将第一电主轴固定在所述第一电主轴箱20上，若是安装摆头则是两轴摆头通过螺母固定与托板上。 

在机床基座的两侧边，放置有Y向导轨37，第一龙门架的两个底端通过Y轴滑块36安装在该Y向导轨37上，Y轴伺服电机31通过电机座固定与龙门架上，同时与Y轴减速机32相连，而后在输出轴段固定有Y轴齿轮33， Y轴齿轮33与固定于机床基座侧面的Y轴齿条34相连，从而通过Y轴伺服电机31的旋转通过Y轴齿轮33、Y轴齿条34传动进而拖动第一龙门架的移动，第一龙门横梁7的运动带动X轴整套机构，以及在X轴上安装的Z轴机构在Y轴方向的运动。 

为防止回转工作台的加工工作台21旋转时与第一龙门架100产生干涉，在设计时需要计算下旋转时最大的两侧位置，保证机床基座上放置的第一龙门架100可以在的加工工作台21旋转的时候不产生干涉。它的范围可以理解为22的旋转中心到21的最远距离画圆与龙门架不干涉即可。 

在上述实施例中，精加模组与粗加模组的结构基本一致，其不同之处在于：1)粗加模组并没有摆头，其加工刀具直接与第二主轴的输出轴连接；2)由于粗加工的刀具需要进行粗加工，加工的切深比精加工大，所需的切削力也就大些，而切削力最终就是由主轴提供，所以它所需的扭矩就比精加工的大些，故粗加模组的整体主轴扭矩相对大点。 

具体的，所述粗加模组包括第二龙门架、第二主轴，所述第二龙门架包括第二龙门横梁，所述第二主轴通过第二滑动装置可滑动地固定于所述第二龙门横梁上，所述第二主轴的扭矩大于所述第一主轴的扭矩。所述第二滑动装置包括第二托板以及固定于所述第二托板上的第二驱动模块，所述第二驱动模块包括第二伺服电机、第二减速机，所述第二龙门横梁的水平面上设置有第二齿条，第二龙门横梁的侧面上设置有两条第二线规；所述第二伺服电机的输出轴与第二减速机的输入轴相连，所述第二减速机的输出轴固定连接有与所述齿条匹配的齿轮，所述第二主轴固定于所述第二托板上，所述第二托板通过滑块与所述两条第二线规相连。为了使粗加模组的扭矩大于精加模组的扭矩，粗加模组的第一驱动模块用较精加模组小的传动机构如齿轮、同步带、轴承等和电主轴来实现。 

在具体的实施例中，所述第一主轴、第二主轴均为电主轴。由于木雕的刀具较为小，在加工时电主轴高速旋转，通过高速可以保证刀具切削木料时 的线速度达到刀具较好工作的范围之内。 

考虑木雕的高速轻载和微小线段角度的加工特点，在具体的实施例中，所述第一双轴摆头为具有五轴联动加工能力的摆头。优选的，所述第一双轴摆头为AC摆头。 

本实施例由具有五轴联运加工能力摆头的三维立体雕刻机进行实际雕刻加工，里面对于机床进行了改变，不再是以前的单纯摆头式的龙门式雕刻机模式，而是保持加工时加工工作台不运动，采用双龙门结构，且整个龙门进行移动并加工，并设计加工工作台为旋转工作台，可以同时进行粗精两部加工，而后通过加工工作台的旋转进行粗精加工转换，提高了工作效率，减少了加工成本。即针对木雕结构，设计了粗精两个工位的同步加工，将原来的两个机床干的事情变为可由一个机床进行，减少了装卡时间和装卡误差，且提升了加工效率。通过这样的设计，使得古典加工的艺术造型与现代科技结合，实现了数字化、自动化，不再是以前如此要求制作者的手工技艺，且提升了生产效率，并且可以实现批量生产，从而为一些不是很珍贵的木材造型可以丰富和高雅提供了可能，使得数据的保留具有永久性、保证产品的可重复性以及后续的快速艺术造型创新。 

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利保护范围，凡是利用本实用新型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，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。 

Claims (6)

1.一种三维立体雕刻机，其特征在于，包括： 

机床基座、回转工作台、进行精细雕刻加工的精加模组以及进行粗雕刻加工的粗加模组； 

所述机床基座设置有固定安装所述回转工作台的安装凹槽以及滑动连接所述精加模组、粗加模组的线性导轨； 

所述回转工作台包括依次设置的加工工作台、旋转平台、支撑台以及双交换台机构，所述加工工作台固定于所述旋转平台上，所述支撑台设于所述旋转平台、双交换台机构之间，所述支撑台设有通孔，所述双交换台机构的旋转输出轴穿过所述通孔与所述旋转平台固定连接； 

所述精加模组包括第一龙门架、第一主轴以及第一双轴摆头，所述第一龙门架包括第一龙门横梁，所述第一主轴通过第一滑动装置可滑动地固定于所述第一龙门横梁上，所述第一双轴摆头与第一主轴固定连接； 

所述粗加模组包括第二龙门架、第二主轴，所述第二龙门架包括第二龙门横梁，所述第二主轴通过第二滑动装置可滑动地固定于所述第二龙门横梁上，所述第二主轴的扭矩大于所述第一主轴的扭矩。 

2.根据权利要求1所述的三维立体雕刻机，其特征在于： 

所述第一滑动装置包括第一托板以及固定于所述第一托板上的第一驱动模块，所述第一驱动模块包括第一伺服电机、第一减速机，所述第一龙门横梁的水平面上设置有第一齿条，第一龙门横梁的侧面上设置有两条第一线规； 

所述第一伺服电机的输出轴与第一减速机的输入轴相连，所述第一减速机的输出轴固定连接有与所述齿条匹配的齿轮，所述第一主轴固定于所述第一托板上，所述第一托板通过滑块与所述两条第一线规相连。 

3.根据权利要求1所述的三维立体雕刻机，其特征在于： 

所述第二滑动装置包括第二托板以及固定于所述第二托板上的第二驱动模块，所述第二驱动模块包括第二伺服电机、第二减速机，所述第二龙门横梁的水平面上设置有第二齿条，第二龙门横梁的侧面上设置有两条第二线规； 

所述第二伺服电机的输出轴与第二减速机的输入轴相连，所述第二减速机的输出轴固定连接有与所述齿条匹配的齿轮，所述第二主轴固定于所述第二托板上，所述第二托板通过滑块与所述两条第二线规相连。 

4.根据权利要求1所述的三维立体雕刻机，其特征在于：所述第一双轴摆头为具有五轴联动加工能力的摆头。 

5.根据权利要求4所述的三维立体雕刻机，其特征在于：所述第一双轴摆头为AC摆头。 

6.根据权利要求1所述的三维立体雕刻机，其特征在于：所述第一主轴、第二主轴均为电主轴。