CN213410814U - 一种小型多功能三轴数控机床 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小型多功能三轴数控机床，包括控制器、X轴导轨、Z轴导轨、Y轴丝杆、Y轴导轨以及金属框架等。本实用新型可通过向控制器发送指令，控制器再向X轴步进电机、Y轴步进电机、Z轴步进电机、Z轴作业电机发送指令，控制着作业工具能够沿着X轴和Z轴方向移动，控制着被加工物件沿着Y轴方向移动，通过作业工具和被加工物件的相对运动，可以实现数控机床的三轴联动。本实用新型可用于对被加工物件钻孔、切割、打磨、抛光、激光雕刻或者切割，以及在写字板上写字或者绘画等。

Description

一种小型多功能三轴数控机床

技术领域

本实用新型属于机床领域，具体涉及一种小型多功能三轴数控机床。

背景技术

在日常生活中，有许多需要手工参与制作的环节，比如印章雕刻、小工艺品制作、非标准零件加工等方面，而传统的手工做法往往不能保证精度，需要耗费大量时间，并且要求制作者具有较高的技艺手法，进而制作者只能通过长期的练习去获得熟练的技艺手法。

在工业领域中，已经广泛的使用了数控机床，数控机床是一种可自动化运行的机床。能够按照图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。因此，大型工业数控机床可以成批量的加工零价，极大的提高了生产效率，产品质量稳定又可靠，但工业数控机床造价高、体积大，主要用于规模化生产，个人无法在日常生活中使用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种小型多功能三轴数控机床。

本实用新型采用如下技术方案来实现的：

一种小型多功能三轴数控机床，包括控制器、Z轴丝杆、X轴导轨、X轴丝杆、Z轴导轨、Y轴丝杆、Y轴导轨以及金属框架；

Y轴导轨两端刚性连接在金属框架的水平方向上，Y轴丝杆两端活动连接在Y轴基座的水平方向上，Y轴导轨和Y轴丝杆上活动连接有Y轴基座，Y轴丝杆的一侧连接有Y轴步进电机；

Y轴基座的水平面上通过紧固件连接有紧固装置，紧固装置设置有紧固手轮，紧固手轮和紧固装置用于固定被加工物件；

X轴导轨两端刚性连接在金属框架的竖直方向上，X轴丝杆两端活动连接在金属框架的竖直方向上，X轴导轨和X轴丝杆上活动连接有X轴基座，X轴丝杆的一侧连接有X轴步进电机；

Z轴导轨两端刚性连接在X轴基座的竖直方向上，Z轴丝杆两端活动连接在X轴基座的竖直方向上，Z轴导轨和Z轴丝杆上活动连接有Z轴基座，Z轴丝杆的一侧连接有Z轴步进电机；

Z轴基座的竖直面上设置有Z轴作业电机，Z轴作业电机下侧设置有Z轴作业夹具，Z轴作业电机能够驱动Z轴作业夹具快速旋转，Z轴作业夹具用于固定作业工具；

控制器设置于金属框架的顶部，控制器连接有X轴步进电机、Y轴步进电机、Z轴步进电机和Z轴作业电机。

本实用新型进一步的改进在于，金属框架底面和背面为矩形固定结构，两侧为三角形固定结构，用于固定其他部件。

本实用新型进一步的改进在于，Y轴丝杆的另一侧连接有Y轴手轮。

本实用新型进一步的改进在于，紧固装置上设置有写字板。

本实用新型进一步的改进在于，X轴丝杆的另外一侧连接有X轴手轮。

本实用新型进一步的改进在于，Z轴丝杆的另一侧连接有Z轴手轮。

本实用新型进一步的改进在于，控制器连接有计算机，能够通过计算机向控制器发送指令。

本实用新型进一步的改进在于，还包括手持式辅助电机，其与控制器连接，手持式辅助电机设置有辅助作业夹具，辅助作业夹具用于安装钻头、铣刀、切割片或者打磨片，利用手持式辅助电机对被加工物件进行钻孔、切割或者打磨。

本实用新型进一步的改进在于，手持式辅助电机上设置有独立电源开关，能够进行独立操作。

本实用新型进一步的改进在于，还包括吸尘装置，其与控制器连接，吸尘装置通过吸尘口将作业工具加工过程中产生的尘屑吸走，吸尘口能够移动至作业工具附近。

本实用新型至少具有如下有益的技术效果：

本实用新型提供的一种小型多功能三轴数控机床，可通过向控制器发送指令，控制器再向X轴步进电机、Y轴步进电机、Z轴步进电机、Z轴作业电机、吸尘装置发送指令，控制着作业工具能够沿着X轴和Z轴方向移动，控制着被加工物件沿着Y轴方向移动，通过作业工具和被加工物件的相对运动，可以实现数控机床的三轴联动。

进一步的，作业工具可以是钻头、铣刀、切割片、打磨片、激光发射器或者笔等工具，可用于对被加工物件钻孔、切割、打磨或者抛光、激光雕刻或者切割，以及在写字板上写字或者绘画，可以通过计算机设定不同的运动轨迹，满足加工要求。

进一步的，本实用新型还设置有手持式辅助电机，通过辅助作业夹具可安装钻头、铣刀、切割片或者打磨片等工具，当数控机床加工完成以后，可利用手持式辅助电机对被加工物件进行二次钻孔、切割或者打磨等辅助操作。

进一步的，本实用新型还设置有吸尘装置，吸尘装置通过吸尘口可将作业工具加工过程中产生的尘屑吸走，吸尘口可移动至作业工具附近。

综上，本实用新型基于大型工业数控机床的机械传动原理，将其小型化、简单化，并增加多种使用功能，设计了一种小型多功能三轴数控机床，配套了辅助工具和吸尘装置，主要用于日常生活中的印章雕刻、零件加工、小工艺品制作、电路板雕刻、激光雕刻和写字绘画等，替代传统的手工做法，提高加工效率和精度，普通人不需要经过长期的手工艺技法练习，就能够进行小工艺品DIY制作，尤其是能够极大提高学生的自主创造和创新能力。

附图说明

图1为一种小型多功能三轴数控机床的结构图；

图2为一种小型多功能三轴数控机床的主视图；

图3为一种小型多功能三轴数控机床的左视图。

附图标记说明：

1为控制器，2为Z轴丝杆，3为X轴基座，4为X轴导轨，5为Z轴导轨，6为Z轴作业电机，7为X轴丝杆，8为Z轴基座，9为Z轴步进电机，10为Z轴作业夹具，11为作业工具，12为X轴步进电机，13为Y轴步进电机，14为手持式辅助电机，15为辅助作业夹具，16为紧固装置，17为吸尘口，18为紧固手轮，19为Y轴基座，20为Y轴丝杆，21为Y轴导轨，22为金属框架，23为吸尘装置。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

如图1至图3所示，本实用新型一种小型多功能三轴数控机床，包括控制器1、X轴导轨4、Z轴导轨5、手持式辅助电机14、Y轴丝杆20、Y轴导轨21、吸尘装置23以及金属框架22。

其中，X轴导轨4两端刚性连接在金属框架22的竖直方向上，X轴丝杆7两端活动连接在金属框架22的竖直方向上，X轴导轨4和X轴丝杆7上活动连接有X轴基座3，X轴丝杆7的一侧连接有X轴步进电机12，另外一侧连接有X轴手轮，X轴步进电机12与X轴手轮都可以驱动X轴丝杆7转动，进而驱动X轴基座3沿着X轴导轨4移动。

Z轴导轨5两端刚性连接在X轴基座3的竖直方向上，Z轴丝杆2两端活动连接在X轴基座3的竖直方向上，Z轴导轨5和Z轴丝杆2上活动连接有Z轴基座8，Z轴丝杆2的一侧连接有Z轴步进电机9，另一侧连接有Z轴手轮，Z轴步进电机9与Z轴手轮都可以驱动Z轴丝杆2转动，进而驱动Z轴基座8沿着Z轴导轨5移动。Z轴基座8的竖直面上设置有Z轴作业电机6，Z轴作业电机6下侧设置有Z轴作业夹具10，Z轴作业电机6能够驱动Z轴作业夹具10快速旋转，Z轴作业夹具10用于固定作业工具11。

Y轴导轨21两端刚性连接在金属框架22的水平方向上，Y轴丝杆20两端活动连接在Y轴基座19的水平方向上，Y轴导轨21和Y轴丝杆20上活动连接有Y轴基座19，Y轴丝杆20的一侧连接有Y轴步进电机13，另一侧连接有Y轴手轮，Y轴步进电机13与Y轴手轮都可以驱动Y轴丝杆20转动，进而驱动Y轴基座19沿着Y轴导轨21移动。Y轴基座19的水平面上通过紧固件连接有紧固装置16，紧固装置16上设置有紧固手轮18，紧固手轮18和紧固装置16用于固定被加工物件。Y轴基座19的水平面上通过紧固件连接有紧固装置16，紧固装置16上设置有写字板。

手持式辅助电机14设置有辅助作业夹具15，辅助作业夹具15用于安装钻头、铣刀、切割片或者打磨片，可利用手持式辅助电机14对被加工物件进行钻孔、切割或者打磨。手持式辅助电机14上设置有独立电源开关，可进行独立操作。

作业工具11可以是钻头、铣刀、切割片、打磨片、激光发射器或者笔，当作业工具11是钻头时，可用于对被加工物件钻孔；当作业工具11是铣刀时，可用于对被加工物件雕刻；当作业工具11是切割片时，可用于对被加工物件切割；当作业工具11是打磨片时，可用于对被加工物件打磨或者抛光；当作业工具11是激光发射器时，可用于对被加工物件激光雕刻或者切割；当作业工具11是笔时，可用于在写字板上写字或者绘画。

吸尘装置23通过吸尘口17将作业工具11加工过程中产生的尘屑吸走，吸尘口17能够移动至作业工具11附近。

控制器1设置于金属框架22的顶部，控制器1连接有X轴步进电机12、Y轴步进电机13、Z轴步进电机9、Z轴作业电机6、手持式辅助电机14、吸尘装置22。此外，控制器1连接有计算机，能够通过计算机向控制器1发送指令，控制器1再向X轴步进电机12、Y轴步进电机13、Z轴步进电机9、Z轴作业电机6、吸尘装置23发送指令，能够控制X轴步进电机12、Y轴步进电机13、Z轴步进电机9的转动方向和转动速度，控制Z轴作业电机6的转动速度，控制吸尘装置23的启停。

本实用新型总的构思是：通过计算机向控制器1发送指令，控制器1再向X轴步进电机12、Y轴步进电机13、Z轴步进电机9、Z轴作业电机6以及吸尘装置23发送指令，控制着作业工具11能够沿着X轴和Z轴方向移动，控制着被加工物件沿着Y轴方向移动，通过作业工具11和被加工物件的相对运动，可以实现数控机床的三轴联动，本实用新型数控机床可用于对被加工物件钻孔、切割、打磨或者抛光、激光雕刻或者切割，以及在写字板上写字或者绘画等。

为了详细说明本实用新型的技术内容以及构造和目的，下面结合附图进行具体介绍。

(1)对被加工物件钻孔、切割、打磨或者抛光、激光雕刻或者切割

Y轴基座19的水平面上通过紧固件连接有紧固装置16，紧固装置16上设置有紧固手轮18。

将被加工物件放置在紧固装置16上，转动紧固手轮18将被加工物件固定在紧固装置16上。在计算机上输入预设的加工图案或者造型，并将加工图案或者造型编译成代码，再将代码传输到控制器1，控制器1再向X轴步进电机12、Y轴步进电机13、Z轴步进电机9、Z轴作业电机6和吸尘装置23发送指令。当机床开始运行时，控制器1向吸尘装置23发送指令，吸尘装置23开始工作，并将吸尘口17移动至作业工具11附近，吸尘装置23通过吸尘口17可将作业工具11加工过程中产生的尘屑吸走。

X轴步进电机12驱动X轴丝杆7使得X轴基座3沿着X轴导轨4移动。Z轴导轨5、Z轴丝杆2设置在X轴基座3上，同时，Z轴导轨5、Z轴丝杆2上活动连接有Z轴基座8，即Z轴基座8可沿着X轴方向移动。

Z轴步进电机9驱动Z轴丝杆2使得Z轴基座8沿着Z轴导轨5移动。而Z轴基座8的竖直面上设置有Z轴作业电机6，Z轴作业电机6下侧设置有Z轴作业夹具10，Z轴作业夹具10用于固定作业工具11，Z轴作业电机6可驱动Z轴作业夹具10快速旋转，即作业工具11可沿着Z轴方向移动，并可以快速旋转。

通过X轴步进电机12和Z轴步进电机9的运行，可以实现作业工具11沿着Z轴方向移动，同时沿着X轴方向移动，即作业工具11可在XZ平面内移动，并可以快速旋转。

Y轴步进电机13驱动Y轴丝杆20使得Y轴基座19沿着Y轴导轨21移动。Y轴基座19的水平面上通过紧固件连接有紧固装置16，紧固装置16上固定着被加工物件，即被加工物件可沿着Y轴移动。

最终，通过X轴步进电机12、Z轴步进电机9、Y轴步进电机13的运行，可实现作业工具11可在XZ平面内移动，被加工物件可沿着Y轴移动，即作业工具11相对于被加工物件，可以实现X、Y、Z三轴联动，并可以快速旋转。

当作业工具11是钻头时，可用于对被加工物件XY平面内的不同位置处进行钻孔；当作业工具(11)是铣刀时，可用于对被加工物件XY平面内的不同位置处进行雕刻，并可以自动控制雕刻深度；当作业工具11是切割片时，可用于对被加工物件在Z轴方向不同高度处进行切割或者割槽；当作业工具11是打磨片时，可用于对被加工物件XY平面内的不同位置处进行打磨或者抛光；当作业工具11是激光发射器时，可用于对被加工物件XY平面内的不同位置处进行激光雕刻或者切割。

计算机程序运行结束以后，即作业工具11停止加工，被加工物件的初步加工完成，将被加工物件从紧固装置16上取下来。可通过手持式辅助电机14进行辅助加工，手持式辅助电机14设置有辅助作业夹具15，辅助作业夹具15可安装钻头、铣刀、切割片或者打磨片等工具，可利用手持式辅助电机14对被加工物件进行钻孔、切割或者打磨等操作，进一步完善对被加工物件的处理。手持式辅助电机14上设置有独立电源开关，可进行独立操作。

(2)在写字板上写字或者绘画

Y轴基座19的水平面上通过紧固件连接有紧固装置16，紧固装置16上固定着写字板。作业部件11为笔。

在计算机上输入预设的书法文字或者绘画图案，并书法文字或者绘画图案编译成代码，再将代码传输到控制器1，控制器1再向X轴步进电机12、Y轴步进电机13、Z轴步进电机9、Z轴作业电机6发送指令。当机床开始运行时，控制器1向Z轴作业电机6发送指令，Z轴作业电机停止运行，即作业部件11不进行快速旋转。

X轴步进电机12驱动X轴丝杆7使得X轴基座3沿着X轴导轨4移动。Z轴导轨5、Z轴丝杆2设置在X轴基座3上，同时，Z轴导轨5、Z轴丝杆2上活动连接有Z轴基座8，即Z轴基座8可沿着X轴方向移动。

Z轴步进电机9驱动Z轴丝杆2使得Z轴基座8沿着Z轴导轨5移动。而Z轴基座8的竖直面上设置有Z轴作业电机6，Z轴作业电机6下侧设置有Z轴作业夹具10，Z轴作业夹具10用于固定作业工具11，即作业工具11可沿着Z轴方向移动。

通过X轴步进电机12和Z轴步进电机9的运行，可以实现作业工具11沿着Z轴方向移动，同时沿着X轴方向移动，即作业工具11可在XZ平面内移动。

Y轴步进电机13驱动Y轴丝杆20使得Y轴基座19沿着Y轴导轨21移动。Y轴基座19的水平面上通过紧固件连接有紧固装置16，紧固装置16上固定着写字板，即写字板可沿着Y轴移动。

最终，通过X轴步进电机12、Z轴步进电机9、Y轴步进电机13的运行，可实现作业工具11可在XZ平面内移动，写字板可沿着Y轴移动，即作业工具11相对于被加工物件，可以实现X、Y、Z三轴联动。笔在写字板上按照预设的程序指令进行写字或者绘画。

Claims (10)

1.一种小型多功能三轴数控机床，其特征在于，包括控制器(1)、Z轴丝杆(2)、X轴导轨(4)、X轴丝杆(7)、Z轴导轨(5)、Y轴丝杆(20)、Y轴导轨(21)以及金属框架(22)；

Y轴导轨(21)两端刚性连接在金属框架(22)的水平方向上，Y轴丝杆(20)两端活动连接在Y轴基座(19)的水平方向上，Y轴导轨(21)和Y轴丝杆(20)上活动连接有Y轴基座(19)，Y轴丝杆(20)的一侧连接有Y轴步进电机(13)；

Y轴基座(19)的水平面上通过紧固件连接有紧固装置(16)，紧固装置(16)上设置有紧固手轮(18)，紧固手轮(18)和紧固装置(16)用于固定被加工物件；

X轴导轨(4)两端刚性连接在金属框架(22)的竖直方向上，X轴丝杆(7)两端活动连接在金属框架(22)的竖直方向上，X轴导轨(4)和X轴丝杆(7)上活动连接有X轴基座(3)，X轴丝杆(7)的一侧连接有X轴步进电机(12)；

Z轴导轨(5)两端刚性连接在X轴基座(3)的竖直方向上，Z轴丝杆(2)两端活动连接在X轴基座(3)的竖直方向上，Z轴导轨(5)和Z轴丝杆(2)上活动连接有Z轴基座(8)，Z轴丝杆(2)的一侧连接有Z轴步进电机(9)；

Z轴基座(8)的竖直面上设置有Z轴作业电机(6)，Z轴作业电机(6)下侧设置有Z轴作业夹具(10)，Z轴作业电机(6)能够驱动Z轴作业夹具(10)快速旋转，Z轴作业夹具(10)用于固定作业工具(11)；

控制器(1)设置于金属框架(22)的顶部，控制器(1)连接有X轴步进电机(12)、Y轴步进电机(13)、Z轴步进电机(9)和Z轴作业电机(6)。

2.根据权利要求1所述的一种小型多功能三轴数控机床，其特征在于，金属框架(22)底面和背面为矩形固定结构，两侧为三角形固定结构，用于固定其他部件。

3.根据权利要求1所述的一种小型多功能三轴数控机床，其特征在于，Y轴丝杆(20)的另一侧连接有Y轴手轮。

4.根据权利要求1所述的一种小型多功能三轴数控机床，其特征在于，紧固装置(16)上设置有写字板。

5.根据权利要求1所述的一种小型多功能三轴数控机床，其特征在于，X轴丝杆(7)的另外一侧连接有X轴手轮。

6.根据权利要求1所述的一种小型多功能三轴数控机床，其特征在于，Z轴丝杆(2)的另一侧连接有Z轴手轮。

7.根据权利要求1所述的一种小型多功能三轴数控机床，其特征在于，控制器(1)连接有计算机，能够通过计算机向控制器(1)发送指令。

8.根据权利要求1所述的一种小型多功能三轴数控机床，其特征在于，还包括手持式辅助电机(14)，其与控制器(1)连接，手持式辅助电机(14)设置有辅助作业夹具(15)，辅助作业夹具(15)用于安装钻头、铣刀、切割片或者打磨片，利用手持式辅助电机(14)对被加工物件进行钻孔、切割或者打磨。

9.根据权利要求8所述的一种小型多功能三轴数控机床，其特征在于，手持式辅助电机(14)上设置有独立电源开关，能够进行独立操作。

10.根据权利要求1所述的一种小型多功能三轴数控机床，其特征在于，还包括吸尘装置(23)，其与控制器(1)连接，吸尘装置(23)通过吸尘口(17)将作业工具(11)加工过程中产生的尘屑吸走，吸尘口(17)能够移动至作业工具(11)附近。

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