CN211868088U - 一种五轴雕刻机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种五轴雕刻机，属于木材加工设备技术领域。它解决了现有五轴雕刻机在加工不同工件时存在效率低的问题。本五轴雕刻机，包括机架、水平固定在机架上的横梁和若干多维加工组件，若干多维加工组件均包括沿横向滑动连接在横梁上的底板和沿竖向滑动连接在底板上的刀具架，刀具架上设有至少一个刀头，横梁的下方设有至少两个用于定位工件且能够纵向平移的加工平台，横梁上沿横向固定有横向齿条，若干底板上均设有能够转动的横向齿轮，且横向齿轮均与横向齿条相啮合，底板上均设有带动横向齿轮转动的驱动件。本五轴雕刻机在加工不同工件时存在效率更高。

Description

一种五轴雕刻机

技术领域

本实用新型属于木材加工设备技术领域，涉及一种五轴雕刻机。

背景技术

雕刻从加工原理上讲是一种钻铣组合加工，其应用范围广泛，有木工雕刻机、激光雕刻机、广告雕刻机、玉石雕刻机、石材雕刻机、圆柱雕刻机等，雕刻机应用范围非常广泛，甚至替代了手工雕刻技术，为产品的大批量快速生产奠定了基础。

目前的雕刻机为了提高加工效率，一台雕刻机通常设置有多个加工组件，从而能够对多个工件同时进行加工，如专利文件(申请号：201020196817.8)公开的一种多头雕刻机，包括床体、Y向横梁、多个雕刻头，床体两侧设有X向导轨，床体下方设有X向丝杆；Y向横梁两端通过X向导轨活动固定在床体上，并与X向丝杆通过螺纹连接；Y向横梁内通过Y向导轨和Y向丝杆活动固定有刀头架；多个雕刻头固定在刀头架的导槽上，每个雕刻头内部设有通过Z向导轨和Z向丝杆连接的卡箍，卡箍上固定设有刻刀的雕刻电机，该雕刻能够对多个工件进行同时加工，但是该雕刻机的多个雕刻电机都是设置在同一根横梁上的，即多个雕刻电机在纵向上是同步移动的。

又如专利文件(申请号：201320564074.9)公开的一种木材雕刻机，包括底座及工作台，工作台包括立柱、横梁、冲头、冲头架、横移架、纵向移动装置及横向移动装置，所述冲头固定在冲头架上，横向移动装置包括横向动力装置、横向滚珠丝杆、横向丝母，所述横梁上设置有横向开口，横向动力装置、横向滚珠丝杆、横向丝母设置在横向开口内，该雕刻机的多个冲头设置在同一个冲头架上，而冲头架通过同一根横向滚珠丝杆带动横向移动，即多个冲头在横向上是同步移动的。

再如专利文件(申请号：201711057133.2)公开的双头五轴雕刻机，包括底座、支承架、雕刻机构以及工件固定机构，支承架设置在底座上，雕刻机构安装在支承架上，工件固定机构设置在底座上，雕刻机构包括中间横梁、横梁驱动机构、两组雕刻刀组和刀组驱动机构，横梁驱动机构驱动中间横梁上下运动，两组雕刻刀组设置在中间横梁上，刀组驱动机构驱动两组雕刻刀组左右移动，该雕刻机的两个雕刻组件均设置在同一根中间横梁上实现竖向移动，即两个雕刻组件在竖向上是同步移动的。

上述的雕刻机均能够实现对多个工件的同步加工，但是上述的雕刻机的多个雕刻刀头要么在横向上同步移动，要么在竖向上同步移动，又或者在纵向上同步移动，即多个雕刻刀头的雕刻轨迹相同，因此只能够针对多个形状相同的工件同时进行加工，当多个工件的形状不相同时，需要雕刻刀头的雕刻轨迹也有所不同，因此现有的雕刻机难以针对多个不同工件同时进行加工，只能够逐个加工，导致加工效率较低。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种五轴雕刻机，用以解决现有五轴雕刻机在加工不同工件时存在效率低的问题。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种五轴雕刻机，包括机架、水平固定在机架上的横梁和若干多维加工组件，其特征在于，若干所述多维加工组件均包括沿横向滑动连接在横梁上的底板和沿竖向滑动连接在底板上的刀具架，所述刀具架上设有至少一个能够在水平面内和竖直平面内转动的刀头，所述横梁的下方设有至少两个用于定位工件且能够纵向平移的加工平台，所述横梁上沿横向固定有横向齿条，若干所述底板上均设有能够转动的横向齿轮，且横向齿轮均与横向齿条相啮合，所述底板上均设有带动横向齿轮转动的驱动件。

不同的工件分别定位在不同的加工平台上，在加工过程中根据不同工件的不同加工需求，加工平台能够各自纵向移动，实现工件的纵向位置调节，底板上的刀具架能够各自竖向移动，实现刀头的竖向位置调节，横向齿轮可以直接设置在底板上，也能够设置在底板的驱动件上，驱动件能够驱动各自的横向齿轮转动，而横向齿条沿横向固定，从而使得底板各自横向移动，实现刀头的横向位置调节，而刀头能够在竖直平面内和水平面内转动，实现刀头的五维运动，与现有的多个刀头通过同一根横梁同步纵向移动、或者多个刀头通过同一个竖拖板同步竖向移动、又或者通过同一个横拖板同步横向移动，导致多个刀头只能够加工同样的工件，而不同的工件需要分批加工相比，本五轴雕刻机的多个刀头能够独立的实现三维移动，进而能够同时加工不同的工件，提高加工效率，同时由于多个横向齿轮是通过各自的驱动件实现在横向齿条上的独立移动，因此当个别工件完成加工时其对应的多维加工组件能够停机更换工件或者加工过程中个别多维加工组件可以停机进行检修、换刀等操作，而其他多维加工组件无需停机，能够正常加工，因此也提高了加工效率；当然，鉴于多个横向齿轮啮合在一根横向齿条上且独立控制，且横向齿条较长，能够将多个多维加工组件移动至横梁的一端，保留一个多维加工组件进行加工，该多维加工组件具有较大的横向移动空间，进而适用于尺寸较大的工件，适用性较强。

在上述的五轴雕刻机中，所述底板上固定有支架，所述驱动件包括固定在支架上的横向电机，上述横向齿轮固定在横向电机的电机轴上。支架对横向电机进行支撑，使其保持稳定，进而保证横向齿轮的稳定性，提高行程控制精度。

在上述的五轴雕刻机中，所述横向齿条沿横向固定在横梁的顶面上，所述底板的上端高于横梁的顶面，上述支架固定在底板的背面上并高于横梁，所述横向电机沿竖向设置。位于横梁顶面上的横向齿条不会对底板的安装产生干涉。

在上述的五轴雕刻机中，所述支架呈板状，在支架上水平固定有垫板，所述横向电机固定在垫板上，且横向电机的电机轴向下穿过垫板和支架，上述横向齿轮固定在电机轴的下端并位于支架的下方。横向齿轮与横向齿条在横梁上方配合，不会对底板产生干涉，通过不同高度的垫板能够调节横向齿轮的高度位置，进而使得横向齿轮与横向齿条配合精度更高。

在上述的五轴雕刻机中，所述多维加工组件有四个，其中两个多维加工组件位于横梁的前侧，另外两个多维加工组件位于横梁的后侧，位于横梁前侧的两个多维加工组件的底板通过横向滑轨滑动连接在横梁的前侧面上，位于横梁后侧的两个多维加工组件的底板通过横向滑轨滑动连接在横梁的后侧面上。横梁的前后两侧各连接两个多维加工组件，使得横梁的受力更加对称，同时横梁前后两侧的多维加工组件不会发生干涉，进而在满足多维加工组件横向移动空间的同时缩短横梁的长度，减小五轴雕刻机的体积。

在上述的五轴雕刻机中，所述横向齿条有两根，且两横向齿条分别位于横梁顶面的两边沿处，所述横梁两侧多维加工组件上的横向齿轮分别与两横向齿条相啮合。横梁两侧的多维加工组件分别通过两根横向齿条驱动，两根横向齿条分别靠近各自的多维加工组件，从而使得横向齿轮与横向齿条配合更加稳定。

在上述的五轴雕刻机中，所述多维加工组件有四个，且四个多维加工组件均位于横梁的前侧，四个所述多维加工组件的底板均通过横向滑轨滑动连接在横梁的前侧面上。使得四个横向齿轮能够啮合在同一根横向齿条上，简化结构，横向滑轨有两根，且分别位于横梁前侧面的上下边沿处，而上边沿处的横向滑轨与横向齿条靠近，因此该横向滑轨能够使支架更加稳定，进而保证横向齿轮与横向齿条的稳定。

在上述的五轴雕刻机中，所述底板上均通过竖向滑轨滑动连接有竖拖板，上述刀具架固定在竖拖板上，所述底板上设有能够带动竖拖板上下升降的丝杆螺母组件或者齿轮齿条组件，所述底板在竖拖板的两侧均设有能够对竖拖板的升降进行缓冲的气弹簧。竖拖板相对底板上下移动，实现刀头的竖向位置调节，由于刀具架及上面的部件重量较大，移动后的惯性也较大，因此设置气弹簧，气弹簧主要为气缸，能够对竖拖板的移动进行缓冲，进而提高加工精度。

在上述的五轴雕刻机中，所述多维加工组件还包括转动座、电机座和加工电机，所述转动座转动连接在刀具架上，且转动座的转动轴心线沿竖向设置，所述电机座转动连接在转动座上，且电机座的转动轴心线沿水平设置，所述加工电机固定在电机座上，所述加工电机为双杆电机，且加工电机两端的输出轴上均安装有刀头。转动座能够相对刀具架转动，调节刀头在水平方向上的朝向，电机座相对转动座转动，能够调节刀头在竖直平面内的朝向，也能够对加工电机两头不同的刀头进行选择，结合底板的横向移动、竖拖板的竖向移动及加工平台的纵向移动，实现刀头的五维运动。

在上述的五轴雕刻机中，所述横梁的下方设有底座，所述加工平台有四个，且四个加工平台与四个多维加工组件一一对应，四个所述加工平台均通过纵向滑轨滑动连接在底座上，所述底座上还设有能够带动加工平台沿纵向滑动的丝杆螺母组件或者齿轮齿条组件。每一加工平台对应各自的多维加工组件，互不干涉，以提高加工效率。

与现有技术相比，本五轴雕刻机具有以下优点：

1、由于五轴雕刻机能够独立控制刀头的横向、竖向和纵向移动，并结合刀头在竖直平面内和水平面内的转动，实现多个刀头的独立五维运动，进而能够同时加工不同的工件，提高加工效率。

2、由于底板通过各自的驱动件实现独立横向移动，因此当个别工件完成加工时其对应的多维加工组件能够停机更换工件或者加工过程中个别多维加工组件可以停机进行检修、换刀等操作，而其他多维加工组件无需停机，能够正常加工，因此也提高了加工效率。

3、由于多个多维加工组件能够独立控制，能够将多个多维加工组件移动至横梁的一端，保留一个多维加工组件进行加工，此时可以将下方的加工平台合并，较大尺寸的工件定位在加工平台上后控制加工平台同步移动，使得多维加工组件具有较大的横向移动空间，进而适用于尺寸较大的工件，适用性较强。

4、若干多维加工组件和若干加工平台能够独立控制，以同时加工不同的工件，也可以统一控制，以同时加工相同的工件。

附图说明

图1是五轴雕刻机的立体结构示意图。

图2是五轴雕刻机的结构侧视图。

图3是图1中A处的结构放大图。

图4是图1中B处的结构放大图。

图5是图2中C处的结构放大图。

图6是转动座未安装端盖时的局部结构示意图。

图7是底座未安装防尘罩时的局部结构示意图。

图8是实施例二中的五轴雕刻机的立体结构示意图。

图中，1、机架；2、横梁；21、横向齿条；22、横向滑轨；3、多维加工组件；31、底板；311、支架；312、横向电机；313、横向齿轮；314、垫板；315、横向滑块；316、竖向滑轨；317、竖向电机；32、竖拖板；321、竖向滑块；322、连接架；33、刀具架；331、水平转向电机；34、转动座；341、竖向转向电机；35、电机座；36、加工电机；37、刀头；38、气弹簧；39、减速机；4、底座；41、纵向滑轨；42、纵向电机；43、防尘罩；5、加工平台；51、纵向滑块。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

实施例一：

如图1、图2所示，一种五轴雕刻机，包括机架1、四个多维加工组件3和四个加工平台5,机架1上沿横向固定有横梁2，四个多维加工组件3中的两个设置在横梁2的前侧，另外两个设置在横梁2的后侧，在横梁2的前侧面和后侧面上均固定有两根横向滑轨22，两根横向滑轨22分别靠近横梁2侧面的上下边沿位置，结合图3所示，多维加工组件3包括底板31、竖拖板32、刀具架33、加工电机36及刀头37，底板31侧面上固定有横向滑块315，且横向滑块315滑动连接在横向滑轨22上，结合图4、图5所示，在横梁2的顶面上沿横向固定有两横向齿条21，该两横向齿条21分别靠近横梁2顶面的两边沿处，且横向齿条21的两端分别延伸至横梁2的两端，底板31的上端高于横梁2的上侧面，在底板31高出横梁2部分的侧面上固定有支架311，支架311位于横梁2上方，支架311呈L形板状，支架311的一端竖直贴靠在底板31上，另一端水平支撑，在支架311上水平固定有垫板314，在垫板314上固定有横向电机312，且横向电机312的电机轴向下穿过垫板314和支架311，在电机轴的下端固定有横向齿轮313，且横向齿轮313位于支架311的下方，横向齿轮313与横向齿条21相啮合，即位于横梁2同一侧的多维加工组件3上的横向齿轮313均与同一根横向齿条21相啮合，实现底板31的横向移动。在底板31侧面上沿竖向固定有一对竖向滑轨316，竖拖板32侧面上固定有竖向滑块321，且竖向滑块321滑动连接在竖向滑轨316上，在底板31上还固定有竖向电机317，且竖向电机317通过竖向丝杆螺母组件带动竖拖板32沿竖向移动。在底板31的前侧面上还固定有两个气弹簧38，气弹簧38为气缸，两个气缸分别位于竖拖板32的两侧并竖向设置，竖拖板32的顶部固定有连接架322，两个气缸的活塞杆朝上并与连接架322固定，用于对竖拖板32的移动进行缓冲。

结合图6所示，刀具架33固定在竖拖板32侧面上，在刀具架33上转动连接有转动座34，且转动座34的转动轴心线沿竖向设置，该转动座34位于刀具架33的下方，刀具架33上还固定有水平转向电机331，该水平转向电机331通过减速机39与转动座34相连接，在转动座34上转动连接有电机座35，该电机座35的转动轴心线沿水平方向设置，转动座34具有空腔，在空腔内固定有竖向转向电机341，该竖向转向电机341通过另一个减速机39与电机座35相连接，转动座34的空腔通过端盖封盖。加工电机36固定在电机座35上，该加工电机36为双杆电机，而刀头37有两个并分别安装在加工电机36两端的电机轴上。当然电机座35上可以安装两个加工电机36，从而实现一个电机座35上存在四个刀头37，即电机座35上可以根据需要设置一至四个不同的刀头37，而当需要选择更多的刀头时，可以设置刀具库，通过刀具库实现换刀，满足对更多不同刀头的选择。在横梁2的下方设有两个底座4，该两个底座4可以与机架1固定，也可以独立的设置在地面上，两个底座4沿横向排列，结合图7所示，在每个底座4上均固定有两对纵向滑轨41，加工平台5有四个，每个加工平台5的底部均固定有纵向滑块51，四个加工平台5的纵向滑块51分别滑动连接在四对纵向滑轨41上，使得加工平台5沿横向排列，并与四个多维加工组件3一一对应，每个底座4上均固定有两个纵向电机42，四个纵向电机42分别通过各自的纵向丝杆螺母组件带动各自的加工平台5纵向平移，底座4上均固定有防尘罩43，纵向滑轨41和纵向丝杆螺母组件均位于防尘罩43下方，能够实现刀头37相对工件三维方向上的移动和两个方向上的转动，同时该五轴雕刻机也是数控设备，能够安装四套控制系统，从而对四个多维加工组件3以及四个加工平台5独立控制，以同时加工不同的工件，也能够统一控制，以同时加工相同的工件，当然也可以安装一套控制系统，该控制系统通过四个通道对四个多维加工组件3以及四个加工平台5独立控制或者统一控制。

实施例二：

该五轴雕刻机与实施例一的结构基本相同，不同点在于如图8所示，四个多维加工组件3均位于横梁2的前侧，而横梁2顶面上沿横向固定一根横向齿条21，而四个多维加工组件3的底板31上均固定一个横向电机312，四个横向电机312的电机轴上均固定横向齿轮313，四个横向齿轮313均与横向齿条21相啮合。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了机架1、横梁2、横向齿条21等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (10)

1.一种五轴雕刻机，包括机架(1)、水平固定在机架(1)上的横梁(2)和若干多维加工组件(3)，其特征在于，若干所述多维加工组件(3)均包括沿横向滑动连接在横梁(2)上的底板(31)和沿竖向滑动连接在底板(31)上的刀具架(33)，所述刀具架(33)上设有至少一个能够在水平面内和竖直平面内转动的刀头(37)，所述横梁(2)的下方设有至少两个用于定位工件且能够纵向平移的加工平台(5)，所述横梁(2)上沿横向固定有横向齿条(21)，若干所述底板(31)上均设有能够转动的横向齿轮(313)，且横向齿轮(313)均与横向齿条(21)相啮合，所述底板(31)上均设有带动横向齿轮(313)转动的驱动件。

2.根据权利要求1所述的五轴雕刻机，其特征在于，所述底板(31)上固定有支架(311)，所述驱动件包括固定在支架(311)上的横向电机(312)，上述横向齿轮(313)固定在横向电机(312)的电机轴上。

3.根据权利要求2所述的五轴雕刻机，其特征在于，所述横向齿条(21)沿横向固定在横梁(2)的顶面上，所述底板(31)的上端高于横梁(2)的顶面，上述支架(311)固定在底板(31)的背面上并高于横梁(2)，所述横向电机(312)沿竖向设置。

4.根据权利要求3所述的五轴雕刻机，其特征在于，所述支架(311)呈板状，在支架(311)上水平固定有垫板(314)，所述横向电机(312)固定在垫板(314)上，且横向电机(312)的电机轴向下穿过垫板(314)和支架(311)，上述横向齿轮(313)固定在电机轴的下端并位于支架(311)的下方。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的五轴雕刻机，其特征在于，所述多维加工组件(3)有四个，其中两个多维加工组件(3)位于横梁(2)的前侧，另外两个多维加工组件(3)位于横梁(2)的后侧，位于横梁(2)前侧的两个多维加工组件(3)的底板(31)通过横向滑轨(22)滑动连接在横梁(2)的前侧面上，位于横梁(2)后侧的两个多维加工组件(3)的底板(31)通过横向滑轨(22)滑动连接在横梁(2)的后侧面上。

6.根据权利要求5所述的五轴雕刻机，其特征在于，所述横向齿条(21)有两根，且两横向齿条(21)分别位于横梁(2)顶面的两边沿处，所述横梁(2)两侧多维加工组件(3)上的横向齿轮(313)分别与两横向齿条(21)相啮合。

7.根据权利要求1～4中任意一项所述的五轴雕刻机，其特征在于，所述多维加工组件(3)有四个，且四个多维加工组件(3)均位于横梁(2)的前侧，四个所述多维加工组件(3)的底板(31)均通过横向滑轨(22)滑动连接在横梁(2)的前侧面上。

8.根据权利要求5所述的五轴雕刻机，其特征在于，所述底板(31)上均通过竖向滑轨(316)滑动连接有竖拖板(32)，上述刀具架(33)固定在竖拖板(32)上，所述底板(31)上设有能够带动竖拖板(32)上下升降的丝杆螺母组件或者齿轮齿条组件，所述底板(31)在竖拖板(32)的两侧均设有能够对竖拖板(32)的升降进行缓冲的气弹簧(38)。

9.根据权利要求8所述的五轴雕刻机，其特征在于，所述多维加工组件(3)还包括转动座(34)、电机座(35)和加工电机(36)，所述转动座(34)转动连接在刀具架(33)上，且转动座(34)的转动轴心线沿竖向设置，所述电机座(35)转动连接在转动座(34)上，且电机座(35)的转动轴心线沿水平设置，所述加工电机(36)固定在电机座(35)上，所述加工电机(36)为双杆电机，且加工电机(36)两端的输出轴上均安装有刀头(37)。

10.根据权利要求5所述的五轴雕刻机，其特征在于，所述横梁(2)的下方设有底座(4)，所述加工平台(5)有四个，且四个加工平台(5)与四个多维加工组件(3)一一对应，四个所述加工平台(5)均通过纵向滑轨(41)滑动连接在底座(4)上，所述底座(4)上还设有能够带动加工平台(5)沿纵向滑动的丝杆螺母组件或者齿轮齿条组件。

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