CN212949896U - 一种立柱中部行走雕刻/3d打印一体机 - Google Patents

Abstract

本新型实用申请公开了基于钣金工艺实现的一种雕刻机，以解决现有的雕刻机生产工艺繁琐、制造成本高昂等问题，该雕刻机包括：基座、移动装置和雕刻装置；移动装置包括立柱、位于立柱上的横梁以及位于横梁上的移动结构；雕刻装置与移动装置相连，用于对待加工件进行雕刻；其中，移动装置的立柱相对于基座可纵向移动，安装在横梁上的雕刻装置在两立柱之间的横向和高度方向移动。基座和移动装置中的至少部分部件采用铁、钢中的至少一种材料通过钣金工艺制成。该雕刻机简单可靠的设计不仅降低了生产成本，还进一步提升了产品的性能及稳定性，且易于拆卸检查，维修方便。

Description

一种立柱中部行走雕刻/3D打印一体机

技术领域

本实用新型涉及加工设备技术领域，尤其涉及一种雕刻机。

背景技术

随着现代技术和生产力的飞速发展，人们的需求也越来越丰富多样，一些大批量生产的产品已经越来越无法满足人们的需求，现代人们对于产品的独特性、定制化提出了更高的要求，而3D打印作为一种便捷的快速成型技术已逐步走进了普通人的生活，相较于传统的加工技术，3D打印更具柔性化，其设备的成本也较为低廉，且自行设计自己制作颇具趣味，因此，现今许多大城市的中小学已将3D打印列入选修课程，但3D打印技术对于材料以及打印精度都有很大程度的限制，且3D打印耗时较长，许多情况下无法满足用户需求。而雕刻机不光具有3D打印的部分优点，还可以很好的适用于多种原材料，生产效率相较3D打印而言也较高，故雕刻机也有望得到如3D打印一样的推广。然而，现今市场上的雕刻机基于对结构和美观等的要求，大多雕刻机使用大量的铝合金制成，所以价格居高不下，难以推广。因此，如何在保证结构强度和外观的情况下，实现更为简易的雕刻机结构，降低雕刻机的成本更好，以便进行大面积推广和使用是本实用新型亟需解决的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种雕刻机，通过对雕刻机的优化设计，使该雕刻机在具备一定结构强度，性能和外观的情况下，显著降低其生产成本，该雕刻机简单可靠的设计不仅降低了生产成本，还进一步提升了产品的性能及稳定性，进一步地，该雕刻机易于拆卸检查，维修方便。

为实现上述目的，本实用新型提供一种雕刻机，其特征在于，包括：

底座体，用于所述雕刻机的结构支撑；

立柱体，用于所述雕刻一体机上方的横梁的支撑；

移动装置，所述移动装置包括立柱体和置于立柱上方横梁；

雕刻装置，所述雕刻装置与所述的横梁相连，所述雕刻装置用于对待加工件进行雕刻；

其中，所述雕刻装置于立柱体和横梁相对于所述底座移动，同时横梁机构相对于立柱体可横向和上下运动；

优选地，所述行走工作组件还包括：

X轴行走工作组，用于所述加工位置在X轴方向上的移动；

Y轴行走工作组，用于所述加工位置在Y轴方向上的移动；以及

Z轴行走工作组，用于所述加工位置在Z轴方向上的移动。

优选地，所述的雕刻机，其特征在于，所述立柱体呈U形结构，所述立柱体还包括位于左右两侧的立柱和连接两立柱的立柱梁体，所述立柱体设置在所述水槽体两侧下方。

优选地，所述底座体与所述立柱体下方留有可纵向移动的缝隙，所述立柱梁体位于所述缝隙中，以完成Y轴行走工作组工作。

优选地，所述Y轴行走工作组还包括：

Y轴电机，用于驱动所述Y轴行走工作组；以及

Y轴支撑，与底座的连接，所述加工位置在Y轴方向上的移动；

Y轴丝杠，与所述Y轴电机相连接，通过径向约束实现了丝杆螺母用于所述加工位置在Y轴方向上的移动。

优选地，所述的雕刻机，其特征在于，所述水槽体侧围包括：所述水槽体两侧下方有切口用于立柱体行走；所述底盘内支撑上方设置待加工件的工作台，所述工作台位于所述水槽侧围之中。

优选地，所述底座体中的底盘支撑座的一端具有台阶或坡状结构和水槽体组合，形成储水槽体，所述台阶或坡状结构的底盘支撑座平台处设置有出水孔，以排出水槽体的冷却水或冷却液。

优选地，所述立柱体上方内测安装横梁，形成有X轴和Z轴行走组。

优选地，所述X轴行走工作组还包括：

X轴电机，用于驱动所述X轴行走工作组；以及

X轴支撑，与立柱的连接，束所述加工位置在X轴方向上的移动；

X轴丝杠，与所述X轴电机相连接，通过径向约束实现了丝杆螺母用于所述加工位置在X轴方向上的移动。

优选地，所述Z轴行走工作组还包括：

Z轴电机，用于驱动所述Z轴行走工作组；以及

Z轴支撑，与立柱的连接，所述加工位置在Z轴方向上的移动；

Z轴丝杠，与所述Z轴电机相连接，通过径向约束实现了丝杆螺母用于所述加工位置在Z轴方向上的移动。

优选地，还包括导向移动装置，所述移动装置包括丝杆和丝杆螺母组，用于保证移动；所述导向装置包括光轴和直线轴承，用于保证移动的稳定性和结构支撑。

优选地，所述底座体和所述移动装置中的至少部分采用铁、钢、铝中的至少一种材料通过钣金工艺制成实现。

本实用新型提供的雕刻机，通过对雕刻机各部件的优化设计，使该雕刻机大部分部件均可通过钣金工艺制成，降低了工艺难度和制造成本，进一步地，部分部件还具有多层结构，其外表面的一层不仅使得该雕刻机更加美观还可进一步加强其机械强度，因此该雕刻机中部分部件还可以选用较为廉价的金属，例如铁、钢等更进一步降低了雕刻机的成本。该雕刻机简单可靠的设计不仅降低了生产成本，还进一步提升了产品的性能及稳定性，进一步地，该雕刻机驱动各轴运动的电机均位于外侧，易于拆卸检查，维修方便。该雕刻机成本低廉易于实现且可进行大批量生产，具有很高的实用性，可以进一步推进雕刻机的普及和应用。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1为本实用新型实施例雕刻机的示意图；

图2为本实用新型实施例雕刻机的底座内支撑的结构示意图；

图3为本实用新型实施例雕刻机的底座包裹的结构示意图；

图4为本实用新型实施例雕刻机的立柱体的示意图；

图5为本实用新型实施例雕刻机的水槽体结构的示意图；

图6为本实用新型实施例雕刻机的行走组结构的示意图；

图7为本实用新型实施例雕刻机的X轴滑台/主轴电机固定座示意图；

图8为根据本发明实施例的主轴电机夹箍的结构示意图；

图9为本实用新型实施例雕刻机的横梁面罩结构示意图；

图10为本实用新型实施例雕刻机的Z轴滑台结构示意图；

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

但是本实用新型并不仅仅限于这些实施例。在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。为了避免混淆本实用新型的实质，公知的方法、过程、流程没有详细叙述。

对X、Y、Z行走组运动方向的定义：如果置于底座上方的立柱体纵向（前后）移动定义为Y轴行走组运动方向；置于立柱体上方的行走机构，在两立柱之间的横向（左右）移动定义为X轴行走组运动方向；而置于矩形管立柱内的行走机构的竖直（上下）运动，定义为Z轴行走组运动方向。

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。

图1为本实用新型实施例雕刻机的示意图，图中雕刻机包括底座组10、水槽组11、立柱体12、X轴行走组13（用指示旋钮替代）、Y轴行走组14（用指示旋钮替代）、Z轴行走组15（用指示旋钮替代）、主轴电机组16、面罩17、背板18、中间隔板19、线罩20。其中，底座体置于底层，上叠加和嵌入水槽体11，水槽体两侧下方开有让立柱梁体行走的孔隙，保证了立柱体在Y轴行走组方向的运动。底座体中的底板（图中未示出）一侧有外延和折边，形成了线缆的拖链槽体；底盘组10上方再叠加水槽体，水槽四边折边和褶边处理，与底盘组10组合形成水循环系统，用于加工工件和铣刀头的水冷；其中，在水槽矩形凹槽内，放置能承载待加工件的T型槽口工作平台上，便于安装工件和加工。立柱体和安装在立柱体上横梁，使得雕刻装置16相对于底座体可进行延Y轴行走组方向纵向移动；装在立柱体上的横梁的雕刻机构可延X轴行走组方向横向移动；而横梁设有的移动装置可延Z轴行走组竖直方向的移动。

进一步，其中，Y轴行走组与X轴行走组相互垂直且均与水平面相平行，Z轴行走组垂直与水平面。雕刻装置161（主轴电机）通过夹持件162（图中未明确显示，见图7），Z轴行走组作为升降结构能控制夹持件162在Z轴行走组方向竖直方向移动，从而控制雕刻装置161的高度。立柱体一侧安装有导线槽，用于线缆拖链来的线体，通过导线引到背板18的线缆拖链槽中，再传到主轴电机组上以及相应位置实现驱动、水循环以及传感信息传递。

进一步地，该雕刻机例如采用多个电机分别驱动多对丝杠螺母运动槽副的形式控制雕刻装置的位置（因图1中内部结构不可见，在此不进行详述），Y轴行走组的一侧设置有Y轴位移旋钮147（图中未显示，可见图6、图7），X轴行走组的立柱体12支撑臂一侧外设置有X轴位移旋钮137（图中未显示，可见图7），Z轴行走组在横梁上方设置有Z轴位移旋钮157（图中未显示，可见图7），上述位移旋钮均与一根丝杠相连。在工作台112（图中未显示，见图5所示）放置好待加工件后，可通过旋转X轴位移旋钮137，Y轴位移旋钮147以及Z轴位移旋钮157调节雕刻装置16的位置，进行对刀操作。

进一步地，该雕刻机在雕刻装置旁还可设置喷射头，通过管道与水源或冷却液相连，在雕刻时可通过喷射头喷射液体对待加工件及雕刻装置的刀头进行冷却。

图2为本实用新型实施例雕刻机的底座内支撑的结构示意图，图中所示的是水平旋转180度后的底盘内支撑特征-即从后部二等角图看的情况。内支撑使用折弯工艺实现，有前部102和后部101两片组合。前片102有多次折弯形成“S”结构，上部形成蓄水槽；其中，在第二平面上有用于水循环的排水孔C102，有用于固定支撑的光杆孔B102和固定步进电机的通孔A102。后片101有多次折弯形成倾倒的“L”结构，在上表面两侧有用于提高抗弯强度的向上的折弯和褶边，用于放置工作平台；垂直面上有用于固定支撑的光杆通孔A101和固定步进电机的孔B101（图中未显示）。可选的，该器件使用壁厚例如大于2mm镀锌板制作，以提高强度和对水的防锈蚀能力。

图3为本实用新型实施例雕刻机的底盘内支撑的外包裹示意图，根据图显示分三件构成，第一件为水槽体包裹111，第二件为底座包裹103和三件底板21组成。第一件为水槽体包裹111件，两侧有褶边B111，用于嵌套于底座内支撑上；前端有向内的两次折弯形，另一端有褶边，内可设置插入垫块112，以提高强度；下部两侧有切缝C111，留有的间隙，便于立柱搭桥梁行走移动；侧围形成的下陷空间用于在底盘内支撑上放置工作平台112（图中未显示，可见图4），衔接端口设在后端面上；可选的，选用铝合金或不锈钢薄片例如小于0.5mm壁厚通过折弯制成，因有依附关系，可用满足强度和美观要求。第二件为底座包裹103，该件依附于底座内支撑101和102上（见图2）外，外包裹 103上开有连接Y轴行走组包含的光轴固定D103过孔和步进电机安装过孔以及前端旋钮C103的过孔；下部两侧有口A103，用于底板嵌入，整件衔接端口设在后端面上；可选的，选用铝合金或不锈钢薄片例如小于0.5mm壁厚通过折弯制成，因有依附关系，可用满足强度和美观要求。第三件底板21，在一侧外延面上折弯形成线缆的拖链槽A21，用于安装线缆拖链；在板板下方设有沉孔B21，用于固定于底盘内支撑上，起到结构强度提高的效果。可选的，在底板21上方留有的空间能提供安装控制电路、开关电源、水循环系统等，对形成一体机提供了条件。

图4为本实用新型实施例雕刻机的立柱体的示意图，立柱体121如呈U形，包括位于左右两侧的支撑臂和连接两支撑臂的底边横梁；进一步地，为了美观并加强支撑臂的强度和视觉厚实感的需求，在每一侧的支撑臂的两侧内分别设置有垫板122，在支撑臂外部设置有外饰板123；支撑臂上设置有用于连接支撑的光轴通孔B121以及固定步进电机安装螺孔和步进电机嵌入孔A121；在立柱体的底板上设有折弯形成的凸缘E121，在凸缘上有设有能安装直线轴承通孔D121和能安装丝杆螺母的螺纹孔以及丝杆通孔C121，形成了能使Y轴行走组方向上的移动必要条件；支撑臂的两侧内设置的加强板122，由设置的通孔A122、B122和外部设置外饰板设置的通孔A123、B123于支撑臂上孔相互对应。可选的，立柱体121选用厚材例如4mm铁件制作，立柱体内测垫板122用低价金属制作，外饰板123选用铝或不锈钢薄片附着，起到减低成本、防铁件锈蚀特别是起到美观作用。

图5为本实用新型实施例雕刻机的水槽体结构示意图，根据图显示，可分三件构成：第一件为底座内支撑101，第二件为水槽体包裹111，和第三件工作台112。如图2显示的底座内支撑101有通过钣金褶边形成的两侧立板，可以与用同样工艺生成的水槽体111两侧板嵌套，起到提高抗弯强度能力；后端向内褶边，高于平台，视觉上有立体感；底座内支撑101与水槽体的壁围111的内部间隙可用焊接或硅胶完成密封，形成水槽体，再在上平面放置平台112以完成就整个底盘体构造。

图6为本实用新型实施例雕刻机行走组结构的示意图，图中可见,横梁内部包括有X轴方向的用于支撑的两光轴135，固定在Z滑台158两支撑臂上；而两X轴直线轴承136滑套在光轴的，能产生X轴滑台延X轴方向的滑动能力；当步进电机131转动时，带动联轴节132转动，再带动丝杠133转动；此时由于丝杆螺母134固定，产生径向约束，使得丝杆转动力转换成对X轴滑台的驱动能力，即保证了X轴行走组的横向移动能力，实现X轴行走；可选的，使用旋钮137，可实现定位和对刀功能。同样的，在Z轴方向的用于支撑的两光轴156固定底边横梁上，保证X轴行走组合Z行走组同步工作；在Z轴滑台158上，而两Z轴直线轴承155滑套在Z轴支撑光轴156上，能产生能使Z轴滑台延竖直方向滑动；当Z轴步进电机151转动时，带动联轴节152（图中未显示）转动，再带动丝杠153（图中未显示）转动；此时由于丝杆螺母153固定，产生径向约束，使得Z轴丝杆154转动力转换成对Z轴滑台的运动力，即保证了Z轴行走组移动的能力，实现Z轴行走；可选的，使用旋钮157，可实现定位和对刀功能。在底座组10内包含有Y轴行走组，支撑是由固定在底座内支撑101、102上的Y轴支撑光轴146承担，当固定于立柱底边横梁上的Y轴直线轴承145承担了立柱体的负荷，就形成了Y轴行走组滑动能力；当由步进电机141提供旋转动力，传递到联轴节142，再传递给丝杆144，而丝杆螺母143固定在立柱体的凸缘上，形成径向约束，转换成立柱体延Y轴行走移动的驱动能力，实现Y轴行走组的纵向移动。可选的，使用旋钮147，可实现定位和对刀功能。

图7为本实用新型实施例雕刻机的X轴滑台/主轴电机固定座示意图，由图中可见，对于X轴滑台/主轴电机固定座一体机构是由四件组成：第一件，X轴滑台138是由切割板材经折弯和钻铣工艺完成；前端有两侧向上的折弯和钻铣形成能固定X轴直线轴承的孔C138和固定X轴丝杆螺母孔B138孔；在两侧内有固定主轴电机托板164的固定孔A138；后端有延伸面和孔，用于插入主轴电机孔E138以及夹紧主轴电机夹箍163的收紧孔D138。第二件主轴电机托板164，是由切割板材经折弯和钻铣工艺完成；前端有与X轴滑台连接的固定孔A164，后端有两次折弯形成的面和孔，孔C139用于主轴电机的插入安装，孔B164用于与X轴滑台138上的孔D138对应收紧。第三件主轴电机夹箍163，用于夹紧主轴电机，放置在Y轴滑台138与主轴电机托板164之间，当用螺丝收紧其中的主轴电机夹箍163后形成了有效主轴电机的固定。第四件主轴电机罩162，是用具有装饰性金属材料加工，用于主轴电机装饰。

图8为根据本发明实施例的主轴电机夹箍的结构示意图，由图中可见，该夹箍163是用铁基例如3mm厚材剪切靠模加工成型；在端面上有包夹主轴电机圆弧面和收紧螺孔A163，用于固定在主轴电机圆弧面上。

图9为本实用新型实施例雕刻机的横梁面罩结构示意图，图中可见，由平面向内三面折弯而成；在上平面有步进电机凸缘嵌入孔A17和步进电机固定过孔B17；两侧后端边缘有剪切C17，以保证不与立柱体121发生干涉现象；可选的，该件用薄材例如小于1mm铝合金或不锈钢薄片制成，结构简单，安装方便。

图10为本实用新型实施例雕刻机的Z轴滑台结构示意图，该Z轴滑台两件158-1、158-2对称双“C”结构组成；前端有孔A158和B158，用于固定Z轴直线轴承和Z轴丝杆螺母；后端有延伸面，在面上有孔D158和C158，用于固定Y轴支撑光轴安装和两Y轴步进电机的安装；可选的，该件采用厚壁例如3mm板材切割、钻铣、折弯制作。

观察上述实施例中的雕刻机，其大部分部件例如为底座、移动装置等，其中的至少部分可采用铁、钢、铝中的至少一种材料通过钣金工艺（切割、折弯）制成，结构简单制作便捷，利于大量生产。

综上所述，本实用新型的实施例具有以下优点或有益效果：本实用新型提供的雕刻机，通过对雕刻机各部件的优化设计，使该雕刻机大部分部件均可通过钣金工艺制成，降低了工艺难度和制造成本，进一步地，部分部件还具有多层结构，其外表面的一层不仅使得该雕刻机更加美观还可进一步加强其机械强度，因此该雕刻机中部分部件还可以选用较为廉价的金属，例如铁、钢等更进一步降低了雕刻机的成本。该雕刻机简单可靠的设计不仅降低了生产成本，还进一步提升了产品的性能及稳定性，进一步地，该雕刻机驱动各轴运动的电机均位于外侧，易于拆卸检查，维修方便。该雕刻机成本低廉易于实现且可进行大批量生产，具有很高的实用性，可以进一步推进雕刻机的普及和应用。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“X”、“Y”仅用于方便描述不同的部件，而不能理解为指示或暗示顺序关系、相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域技术人员而言，本实用新型可以有各种改动和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种雕刻机，其特征在于，包括：

底座体，用于所述雕刻机的结构支撑；

立柱体，用于所述雕刻一体机上方的横梁的支撑；

移动装置，所述移动装置包括立柱体和置于立柱上方横梁；

雕刻装置，所述雕刻装置与所述的横梁相连，所述雕刻装置用于对待加工件进行雕刻；

其中，所述雕刻装置于立柱体和横梁相对于所述底座可纵向移动，同时横梁机构相对于立柱体可横向和上下运动。

2.据权利要求1所述的雕刻机，其特征在于，所述行走工作组件包括：

X轴行走工作组，用于所述加工位置在X轴方向上的移动；

Y轴行走工作组，用于所述加工位置在Y轴方向上的移动；以及

Z轴行走工作组，用于所述加工位置在Z轴方向上的移动。

3.根据权利要求1所述的雕刻机，其特征在于，所述立柱体呈U形结构，所述立柱体包括位于左右两侧的立柱和连接两立柱的立柱梁体，所述立柱体设置在所述水槽体两侧下方。

4.根据权利要求3所述的雕刻机，其特征在于，所述底座体与所述立柱体下方留有可纵向移动的缝隙，所述立柱梁体位于所述缝隙中，以完成Y轴行走工作组工作。

5.根据权利要求4所述的印雕刻，其特征在于，所述Y轴行走工作组包括：

Y轴电机，用于驱动所述Y轴行走工作组；以及

Y轴支撑，与底座的连接，通过径向约束所述加工位置在Y轴方向上的移动；

Y轴丝杠，与所述Y轴电机相连接，通过径向约束实现了丝杆螺母用于所述加工位置在Y轴方向上的移动。

6.根据权利要求4所述的雕刻机，其特征在于，所述水槽体侧围包括：所述水槽体两侧下方有切口；所述底盘内支撑上方设置待加工件的工作台，所述工作台位于所述水槽侧围之中。

7.根据权利要求4所述的雕刻机，其特征在于，所述底座体中的底盘支撑座的一端具有台阶或坡状结构和水槽体组合，形成储水槽，所述台阶或坡状结构的底盘支撑座平台处设置有出水孔，以排出水槽体的冷却水或冷却液。

8.根据权利要求3所述的雕刻机，其特征在于，所述立柱体上方内测安装横梁，形成有X轴和Z轴行走组。

9.根据权利要求8所述的雕刻机，其特征在于，所述X轴行走工作组包括：

X轴电机，用于驱动所述X轴行走工作组；以及

X轴支撑，与立柱的连接，通过径向约束所述加工位置在X轴方向上的移动；

X轴丝杠，与所述X轴电机相连接，通过径向约束实现了丝杆螺母用于所述加工位置在X轴方向上的移动。

10.根据权利要求8所述的雕刻机，其特征在于，所述Z轴行走工作组包括：

Z轴电机，用于驱动所述Z轴行走工作组；以及

Z轴支撑，与立柱的连接，通过径向约束所述加工位置在Z轴方向上的移动；

Z轴丝杠，与所述Z轴电机相连接，通过径向约束实现了丝杆螺母用于所述加工位置在Z轴方向上的移动。

11.根据权利要求1所述的雕刻机，其特征在于，还包括导向移动装置，所述移动装置包括丝杆和丝杆螺母组，用于保证移动；所述导向装置包括光轴和直线轴承，用于保证移动的稳定性和结构支撑。

12.根据权利要求1所述的雕刻机，其特征在于，所述底座体和所述移动装置中的至少部分采用铁、钢、铝中的至少一种材料通过钣金工艺制成实现。

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