CN204759169U - 一种直读加工图的数控雕刻机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直读加工图的数控雕刻机，包括图像数据模块和雕刻机构，雕刻机构包括数据输入端口、缓存存储器、缓存控制电路、传动控制单片机、X轴传动部、Y轴传动部、Z轴传动部、装夹部、钻铣部、触摸屏和机床底座；图像数据模块包括图片扫描成像单元、图像转换单元、路径生成模块和数据输出电路，图片扫描成像单元连接至图像转换单元的数据输入端，图像转换单元的数据输出端与路径生成模块连接，路径生成模块生成的加工路径数据传输至雕刻机构的数据输入端口，存于缓存存储器内；传动控制单片机根据加工路径数据对X、Y、Z轴传动部和钻铣部进行控制以对装夹部处工件雕刻。本实用新型使雕刻机能直读加工图生成加工路径来直接加工。

Description

一种直读加工图的数控雕刻机

技术领域

本实用新型涉及加工机械，尤其是一种直读加工图的数控雕刻机。

背景技术

雕刻机是一种通过钻铣组合加工在工件上雕刻图案的机械，由于可以进行复杂图案的加工，其在小批量加工领域得到广泛应用，由于雕刻机的加工方式为钻铣组合加工，因此对于复杂图案特别是有曲线的图案，雕刻机只能通过插补方式来实现曲线雕刻，这就需要对加工图案进行细致的分析，目前常用的分析方法是通过特殊的PC软件对加工图案处理，识别图案轮廓，生成刀具路径数据供雕刻机使用，但这需要使用者对PC软件较为熟悉，当操作者对PC操作不熟悉时，这样的工作方式增加了工作流程，降低了工作效率。而目前随着嵌入式工控硬件性能的发展，嵌入式工控硬件的性能已能满足简单图案的处理要求，而且工作更为稳定，因此如能在数控雕刻机上直接对加工图（需雕刻的图案）进行读取并直接生成路径，直接进行雕刻加工，将可提高生产效率。

发明内容

本实用新型提出一种直读加工图的数控雕刻机，可直接读取加工图来生成刀具路径并直接加工，减少了工序流程，有利于提升生产效率。

本实用新型采用以下方案。

一种直读加工图的数控雕刻机，包括雕刻机本体，所述数控雕刻机包括图像数据模块和雕刻机构，所述雕刻机构包括数据输入端口、缓存存储器、缓存控制电路、传动控制单片机、X轴传动部、Y轴传动部、Z轴传动部、装夹部、钻铣部、触摸屏和机床底座；所述图像数据模块包括图片扫描成像单元、图像转换单元、路径生成模块和数据输出电路，所述图片扫描成像单元连接至图像转换单元的数据输入端，所述图像转换单元的数据输出端与路径生成模块连接，路径生成模块生成的加工路径数据经图像数据模块的数据输出电路传输至雕刻机构的数据输入端口，存于缓存存储器内；所述雕刻机构的传动控制单片机通过缓存控制电路读取缓存存储器内的加工路径数据，根据加工路径数据对X轴传动部、Y轴传动部、Z轴传动部和钻铣部进行控制以对装夹部上的工件完成数控雕刻。

所述图像数据模块还包括一用于直接导入外部图像的图像输入端口，其连接至图像转换单元的数据输入端。

所述图像转换单元，内部按连接顺序依次设有色彩转换电路、影像校正电路、影像缩放电路和影像增强电路，所述图像转换单元的数据输入端与色彩转换电路连接，色彩转换电路与影像校正电路连接，影像校正电路与影像缩放电路连接，影像缩放电路与影像增强电路连接，所述影像增强电路经图像转换单元的数据输出端连接至路径生成模块，把转换完成的图像数据输出至路径生成模块。

所述雕刻机构，其钻铣部包括刀具和与刀具连接的电机，所述钻铣部固定于Z轴传动部上，由Z轴传动部带动垂直升降，所述Z轴传动部设于X轴传动部上，由X轴传动部带动在X轴方向平移，所述Z轴传动部和X轴传动部均设于一门式支架上，门式支架设于机床底座上，由Y轴传动部带动，在Y轴方向平移，所述装夹部设于机床底座上，用以夹持工件。

所述钻铣部的刀具与电机间的连接为可拆卸连接。

所述钻铣部由Z轴传动部带动的最大升降行程不小于160毫米。

所述钻铣部、Z轴传动部和门式支架的升降或平移动作，在圆柱形直线导轨上进行。

所述所述钻铣部、Z轴传动部和门式支架在Z轴、X轴和Y轴方向上的升降或平移动作，分别由三台电机经丝杆进行传动，或是X、Y轴由电机经齿条传动，Z轴由电机经丝杠传动，所述底座上设有对门式支架的Y轴位置进行手动调节的第一转轮，所述X轴传动部上设有对Z轴传动部的X轴位置进行手动调节的第二转轮。

所述路径生成模块根据钻铣部的刀具型号调整生成的加工路径数据，所述图像数据模块的数据输出电路与雕刻机构的数据输入端口之间通过串行接口连接。

所述雕刻机构的数据输入端口内置STM32单片机处理数据输入，雕刻机构内置的传动控制单片机为ATmegal6单片机。

本实用新型所述的雕刻机设有图像数据模块，图像数据模块包括图片扫描成像单元、图像转换单元、路径生成模块和数据输出电路，雕刻机的雕刻机构处设有触摸屏，路径生成模块根据钻铣部的刀具型号调整生成的加工路径数据，这使得本产品可以直接读取加工图（需雕刻的图案）来生成路径，同时可以在触摸屏上选择刀具型号来调整图像数据模块的工作，并可以在触摸屏上预览图像数据模块读取的加工图和生成的加工路径，即使操作者对PC软件不熟悉，也可以便捷地使用本产品根据加工图进行雕刻工作。

本实用新型的图像数据模块包括一用于直接导入外部图像的图像输入端口，当生产现场没有加工图实物时，可从外部环境收集加工图，再通过该图像输入端口进行导入，由图像数据模块生成加工路径。

本实用新型的雕刻机构的数据输入端口内置STM32单片机处理数据输入，该类单片机性能较好，可以处理复杂图形的加工路径数据输入。

钻铣部、Z轴传动部和门式支架的升降或平移动作，在圆柱形直线导轨上进行，该类导轨可进行加宽，并且有高精度的型号可选，当产品使用加宽的高精度圆柱形直线导轨时，可以有效地提升雕刻机的加工精度。

本产品有X、Y、Z三轴的传动部，且三轴传动部分别由三台电机经丝杆或丝杆加齿条进行传动，这使得本产品可以雕刻较为复杂精细的图案。

本产品钻铣部由Z轴传动部带动的最大升降行程不小于160毫米，高于市售其他设备，因此特别适合制作吸塑模具，承揽半成品加工等，不仅局限对PVC，亚克力等材料进行加工。

本产品的图像数据模块的数据输出电路与雕刻机构的数据输入端口之间通过串行接口连接，串行接口的传输距离远，而且市面上有多种成熟的协议转换器可进一步延长其传输距离，这使得本产品的图像数据模块与雕刻机构可以分处于两个区域，当雕刻机构所处的生产现场不便进行图像的扫描时，可以把图像数据模块安装于较为洁净的区域，通过长距离的协议转换器实现串行接口的长距离通信，从而实现图像数据模块和雕刻机构的分离安装。

本产品底座上设有对门式支架的Y轴位置进行手动调节的第一转轮，所述X轴传动部上设有对Z轴传动部的X轴位置进行手动调节的第二转轮，这为使用者提供了手控雕刻的功能，当使用者认为已加工好的图案需进一步手动调整时，可使用第一转轮和第二转轮进行手控雕刻调整。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明：

附图1是本实用新型的加工图直读加工的流程图；

附图2是本实用新型的雕刻机构示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，一种直读加工图的数控雕刻机，包括雕刻机本体，所述数控雕刻机包括图像数据模块111和雕刻机构119，所述雕刻机构119包括数据输入端口112、缓存存储器113、缓存控制电路114、传动控制单片机126、X轴传动部115、Y轴传动部116、Z轴传动部117、装夹部121、钻铣部118、触摸屏和机床底座120；所述图像数据模块包括图片扫描成像单元101、图像转换单元103、路径生成模块110和数据输出电路125，所述图片扫描成像单元101连接至图像转换单元103的数据输入端104，所述图像转换单元103的数据输出端109与路径生成模块110连接，路径生成模块110生成的加工路径数据经图像数据模块111的数据输出电路125传输至雕刻机构119的数据输入端口112，存于缓存存储器113内；所述雕刻机构119的传动控制单片机126通过缓存控制电路114读取缓存存储器113内的加工路径数据，根据加工路径数据对X轴传动部115、Y轴传动部116、Z轴传动部117和钻铣部118进行控制以对装夹部121上的工件完成数控雕刻。

所述图像数据模块还包括一用于直接导入外部图像的图像输入端口102，其连接至图像转换单元的数据输入端104。

所述图像转换单元103，内部设有色彩转换电路105、影像校正电路106、影像缩放电路107和影像增强电路127，所述图像转换单元103的数据输入端104与色彩转换电路105连接，色彩转换电路105与影像校正电路106连接，影像校正电路106与影像缩放电路107连接，影像缩放电路107与影像增强电路127连接，所述影像增强电路127经图像转换单元103的数据输出端109连接至路径生成模块110，把转换完成的图像数据输出至路径生成模块110。

所述雕刻机构119，其钻铣部118包括刀具128和与刀具连接的电机129，所述钻铣部128固定于Z轴传动部上117，由Z轴传动部117带动垂直升降，所述Z轴传动部117设于X轴传动部115上，由X轴传动部115带动在X轴方向平移，所述Z轴传动部117和X轴传动部115均设于一门式支架124上，门式支架124设于机床底座120上，由Y轴传动部带动，在Y轴方向平移，所述装夹部121设于机床底座120上，用以夹持工件。

所述钻铣部118的刀具128与电机129间的连接为可拆卸连接。

所述钻铣部118由Z轴传动部117带动的最大升降行程不小于160毫米。

所述钻铣部118、Z轴传动部117和门式支架124的升降或平移动作，在圆柱形直线导轨上进行。

所述所述钻铣部118、Z轴传动部117和门式支架124在Z轴、X轴和Y轴方向上的升降或平移动作，分别由三台电机经丝杆进行传动，或是X、Y轴由电机经齿条传动，Z轴由电机经丝杠传动，所述底座120上设有对门式支架124的Y轴位置进行手动调节的第一转轮122，所述X轴传动部上设有对Z轴传动部的X轴位置进行手动调节的第二转轮123。

所述路径生成模块110根据钻铣部118的刀具128型号调整生成的加工路径数据，所述图像数据模块111的数据输出电路125与雕刻机构119的数据输入端口112之间通过串行接口连接。

所述雕刻机构的数据输入端口112内置STM32单片机处理数据输入，雕刻机构内置的传动控制单片机126为ATmegal6单片机。

实施例：

使用者把加工图置于图片扫描成像单元101处，把待加工工件装夹于装夹部121上，启动本产品，图片扫描成像单元101对加工图进行扫描，扫描后的图形数据经过图像转换单元103内设的色彩转换电路105、影像校正电路106、影像缩放电路107和影像增强电路127的依次处理，其图案经去色、坐标校正、缩放和轮廓增强后，转换为便于路径生成模块110进行路径识别的图片样式，输入路径生成模块110进行处理，路径生成模块110对图片进行矢量化，再根据矢量化后的图片生成加工路径数据，该数据经图像数据模块111的数据输出电路125传输至雕刻机构119的数据输入端口112，存于缓存存储器113内；传动控制单片机126通过缓存控制电路114读取缓存存储器113内的加工路径数据，根据加工路径数据对X轴传动部115、Y轴传动部116、Z轴传动部117和钻铣部118进行控制，实现刀具128相对于待加工工件进行符合加工路径的相对运动，完成符合加工图图案的雕刻加工。

Claims (10)

1.一种直读加工图的数控雕刻机，包括雕刻机本体，其特征在于：所述数控雕刻机包括图像数据模块（111）和雕刻机构（119），所述雕刻机构（119）包括数据输入端口（112）、缓存存储器（113）、缓存控制电路（114）、传动控制单片机（126）、X轴传动部（115）、Y轴传动部（116）、Z轴传动部（117）、装夹部（121）、钻铣部（118）、触摸屏和机床底座（120）；所述图像数据模块包括图片扫描成像单元（101）、图像转换单元（103）、路径生成模块（110）和数据输出电路（125），所述图片扫描成像单元（101）连接至图像转换单元（103）的数据输入端（104），所述图像转换单元（103）的数据输出端（109）与路径生成模块（110）连接，路径生成模块（110）生成的加工路径数据经图像数据模块（111）的数据输出电路（125）传输至雕刻机构（119）的数据输入端口（112），存于缓存存储器（113）内；所述雕刻机构（119）的传动控制单片机（126）通过缓存控制电路（114）读取缓存存储器（113）内的加工路径数据，根据加工路径数据对X轴传动部（115）、Y轴传动部（116）、Z轴传动部（117）和钻铣部（118）进行控制以对装夹部（121）上的工件完成数控雕刻。

2.根据权利要求1所述的一种直读加工图的数控雕刻机，其特征在于：所述图像数据模块还包括一用于直接导入外部图像的图像输入端口（102），其连接至图像转换单元的数据输入端（104）。

3.根据权利要求1所述的一种直读加工图的数控雕刻机，其特征在于：所述图像转换单元（103），内部设有色彩转换电路（105）、影像校正电路（106）、影像缩放电路（107）和影像增强电路（127），所述图像转换单元（103）的数据输入端（104）与色彩转换电路（105）连接，色彩转换电路（105）与影像校正电路（106）连接，影像校正电路（106）与影像缩放电路（107）连接，影像缩放电路（107）与影像增强电路（127）连接，所述影像增强电路（127）经图像转换单元（103）的数据输出端（109）连接至路径生成模块（110），把转换完成的图像数据输出至路径生成模块（110）。

4.根据权利要求1所述的一种直读加工图的数控雕刻机，其特征在于：所述雕刻机构（119），其钻铣部（118）包括刀具（128）和与刀具连接的电机（129），所述钻铣部（128）固定于Z轴传动部上（117），由Z轴传动部（117）带动垂直升降，所述Z轴传动部（117）设于X轴传动部（115）上，由X轴传动部（115）带动在X轴方向平移，所述Z轴传动部（117）和X轴传动部（115）均设于一门式支架（124）上，门式支架（124）设于机床底座（120）上，由Y轴传动部带动，在Y轴方向平移，所述装夹部（121）设于机床底座（120）上，用以夹持工件。

5.根据权利要求4所述的一种直读加工图的数控雕刻机，其特征在于：所述钻铣部（118）的刀具（128）与电机（129）间的连接为可拆卸连接。

6.根据权利要求4所述的一种直读加工图的数控雕刻机，其特征在于：所述钻铣部（118）由Z轴传动部（117）带动的最大升降行程不小于160毫米。

7.根据权利要求4所述的一种直读加工图的数控雕刻机，其特征在于：所述钻铣部（118）、Z轴传动部（117）和门式支架（124）的升降或平移动作，在圆柱形直线导轨上进行。

8.根据权利要求4所述的一种直读加工图的数控雕刻机，其特征在于：所述所述钻铣部（118）、Z轴传动部（117）和门式支架（124）在Z轴、X轴和Y轴方向上的升降或平移动作，分别由三台电机经丝杆进行传动，或是X、Y轴由电机经齿条传动，Z轴由电机经丝杠传动，所述底座（120）上设有对门式支架（124）的Y轴位置进行手动调节的第一转轮（122），所述X轴传动部上设有对Z轴传动部的X轴位置进行手动调节的第二转轮（123）。

9.根据权利要求1或5所述的一种直读加工图的数控雕刻机，其特征在于：所述路径生成模块（110）根据钻铣部（118）的刀具（128）型号调整生成的加工路径数据，所述图像数据模块（111）的数据输出电路（125）与雕刻机构（119）的数据输入端口（112）之间通过串行接口连接。

10.根据权利要求1所述的一种直读加工图的数控雕刻机，其特征在于：所述雕刻机构的数据输入端口（112）内置STM32单片机处理数据输入，雕刻机构内置的传动控制单片机（126）为ATmegal6单片机。