CN110228320B - 一种立体雕刻机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种立体雕刻机，属于机械技术领域。它解决了如何提高雕刻精度的问题。本立体雕刻机包括雕刻组件、用于连接雕刻组件的条形刀具架和用于夹持工件的夹持组件，雕刻组件有若干个，每个雕刻组件均包括设置在刀具架上的座体和固定在座体上用于驱动刀具转动的驱动电机，座体相对于刀具架在驱动电机的轴向上固定并且相对于刀具架在驱动电机的径向上能够移动，座体的侧边设有能够调节座体相对于刀具架移动的***，且该***能够使座体在驱动电机的径向上定位。本立体雕刻机中的刀具位置可以进行微调，这样就避免了刀具位置因制造和装配误差而出现偏差，从而保证刀具能够处在设计要求所在的加工位置，进而提高了雕刻机的雕刻精度。
Description
技术领域
本发明属于机械技术领域，涉及一种立体雕刻机。
背景技术
雕刻机从加工原理上讲是一种钻铣组合加工的机器。其中，立体雕刻机是雕刻机的一个行业分类，是近几年新兴的一种数控设备，其工作原理和数控铣床很相似，以点动连续的方式让控制机械的三个轴自动运动，从而达到自动雕刻的效果。立体雕刻机应用范围非常广泛，可以应用到木料、石料、金属、塑料等加工雕刻上，其自动雕刻效果好，并且雕刻快速，从而常用到工件的大批量快速生产中。
如中国专利文献【申请号：201810575701.6】公开了一种多功能雕刻机，包括底座、立柱、雕刻平台及刀具机构，雕刻平台包括移动平台和工件夹紧装置，移动平台上设有自动升降平台，自动升降平台包括台面、台面升降架和台面自动升降机构，台面自动升降机构紧固在移动平台中间的横梁上，台面升降架固定在台面自动升降机构的上，台面固定在台面升降架上。当工件需要进行雕刻时，通过工件夹紧装置将工件夹紧，再通过移动平台将工件移动到刀具机构的加工区域进行雕刻加工。
从上述雕刻机对于工件的加工过程可知，工件夹持精度是决定工件加工精度的主要因素，同时，当工件准确夹持好后，刀具相对工件夹持中心连线的相对位置是否准确也是决定工件加工精度的主要因素。但是，现有技术中，由于雕刻机在制造过程中，其各机械零部件的制造误差以及装配误差是不可避免的，这样导致组装好的雕刻机难以保证其中的刀具位置、夹持机构的夹持中心位置与设计位置完全一致，也就是说，雕刻机由于制造误差的存在，导致雕刻精度难以保证，不利于雕刻精度的提高。
为了提高雕刻精度，本领域技术人员常规采用的手段如下：一、在雕刻机组装完成后，通过后序的计算编程来反复调整刀具的移动坐标，使得刀具与工件的相对位置尽可能的满足雕刻精度的要求；二、通过加大工件毛坯的体积，通过反复调整刀具的切削量，通过多次切削的方式来满足雕刻精度的要求；但是上述几种本领域技术人员常规采用的手段往往会带来加工效率低、加工成本高的困扰。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种立体雕刻机,本发明解决的技术问题是如何提高雕刻精度。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种立体雕刻机，包括雕刻组件、用于连接雕刻组件的条形刀具架和用于夹持工件的夹持组件，所述雕刻组件有若干个，每个雕刻组件均包括设置在刀具架上的座体和固定在座体上用于驱动刀具转动的驱动电机，其特征在于，所述座体相对于刀具架在驱动电机的轴向上固定并且相对于刀具架在驱动电机的径向上能够移动，座体的侧边设有能够调节座体相对于刀具架移动的***，且该***能够使座体在驱动电机的径向上定位。
本立体雕刻机通过对雕刻组件进行改进,使刀具位置可以进行微调,从而克服了现有技术中因制造及装配误差的存在而导致雕刻精度无法提高的缺陷；具体原理如下：在雕刻组件中，驱动电机的电机轴与刀具固连以驱动刀具转动，也就是说，通过调节驱动电机的位置就能够实现刀具位置的调节，为此，通过设置用于固定驱动电机的座体，该座体布置在刀具架上，这样使得座体可以轴向固定在刀具架上并能够在驱动电机的径向上相对刀具架移动，再通过在座体的侧边设置***，通过该***调节座体相对于刀具架的移动距离并使座体在驱动电机的径向上进行定位，从而使得使得驱动电机相对刀具架的径向位置可以调节和定位，即刀具相对于刀具架的径向位置可以调节和定位；通过以上设计，当工件准确夹持到夹持组件上时，此时通过在刀具的径向位置进行微调，使得刀具的中心线与夹持组件的中心线位于同一平面上，从而保证刀具处在设计要求所在的加工位置，不会产生偏差，这样就避免了因制造误差而导致雕刻精度无法保证的问题，进而提高了雕刻机的雕刻精度。
在上述的立体雕刻机中，所述***包括固连在刀具架上的调节块和若干定位螺钉，所述定位螺钉穿设且螺接在调节块上，若干上述定位螺钉能够分别抵靠在座体的外周上使座体在驱动电机的径向上定位。通过以上***的设计，通过旋拧螺钉能够对座体在径向平面上的位置进行微调，从而使得刀具的位置可以进行相应调节，从而保证刀具处在设计要求所在的加工位置，不会产生偏差，以此提高了雕刻机的雕刻精度。
作为替代方案，上述***包括固连在刀具架上且位于座体四周的固定块和嵌设在固定块与座体之间嵌块，所述嵌块与座体接触的一面为斜面。通过控制嵌块的***深度即可实现座***置的微调。
作为优选，在上述的立体雕刻机中，所述座体的左右两侧分别一体成型或固连有定位凸块，所述***与定位凸块的数量一一对应，所述定位螺钉分别设置在定位凸块上侧、下侧和凸出一侧，所述定位螺钉的头部抵靠在定位凸块上。通过以上***结构和定位凸块的配合设计，即定位螺钉和定位凸块的位置设计，使得***在径向平面上能够形成XY两个自由度的调节坐标系，这样使得座体在径向平面上的位置可以进行精确可控的调节，这样保证刀具能够进行精确的微调，从而保证刀具位置能够准确的调整到位，不会产生调节偏差，进而提高了雕刻机的雕刻精度。另外，作为等同方案，上述定位凸块也可布置在座体的上下两侧，那么定位螺钉即位于定位凸块的左侧、右侧和凸出一侧。
在上述的立体雕刻机中，所述定位凸块为矩形凸块，所述调节块上具有呈矩形的凹口，所述定位凸块位于所述凹口内，所述定位螺钉分别从所述凹口的三个面穿入凹口并抵靠在定位凸块的对应三个面上。通过以上定位凸块和凹口的形状以及两者的配合设计，由于定位凸块位于凹口内，那么在调节时，凹口三个面即可以作为调节基准，又可以起到限位作用，这样使得定位螺钉在旋拧调节时可以进行精确调节，保证调节的准确性，不容易出现调节偏差，从而有利于提高雕刻机的雕刻精度。
在上述的立体雕刻机中，左右两侧的所述定位凸块相对驱动电机的轴线对称布置。通过以上对称设计，这样使得***对于对应位置定位凸块的调节距离可以保持一致，这样有利于保证调节时不容易出现误差，从而有利于提高雕刻机的雕刻精度。
作为另一种优选方案，在上述的立体雕刻机中，若干上述定位螺钉分别设置在座体的上侧、下侧、左侧和右侧，各个定位螺钉的头部抵靠在座体上。通过以上设计的***，即通过旋拧以上布置的定位螺钉，也能够实现座体在径向平面上的位置移动调整，从而保证刀具能够调整到位以提高雕刻精度。
在上述的立体雕刻机中，所述雕刻组件中具有两个座体，所述驱动电机穿设在刀具架内，两个座体分别布置在驱动电机的两端，其中一个座***于刀具架的一侧，另一个座***于刀具架的另一侧。通过以上两个座体与驱动电机以及刀具架的布置设计，这样当驱动电机安装后轴线位置有偏差时，也能够进行精确调整；如果没有偏差，那么两个座体可同步调整以实现刀具位置的调整，从而保证刀具能够调节到位以调高雕刻精度。
在上述的立体雕刻机中，所述夹持组件包括第一夹持台和能相对于第一夹持台移动的第二夹持台，所述第二夹持台上设有若干转盘，所述第一夹持台上设有若干与转盘一一对应的顶尖，所述顶尖和第一夹持台之间设有能够调节顶尖在径向上与第一夹持台的相对位置的调节器。通过以上调节器的设计，使得本雕刻机中，顶尖在径向平面上的位置可调，通过以上调节，这样能够保证顶尖的轴线与转盘的轴线在同一直线，以此避免装配误差存在出现的偏差，从而保证工件能够准确定心夹持，也为上述刀具位置调节提供了准确的调节基准，最终使得刀具和夹持组件的位置均满足设计加工要求，以此进一步提高了雕刻机的雕刻精度。
作为替代方案，上述调节器包括固连刀具架上且位于顶尖四周的固定块和嵌设在固定块与顶尖之间嵌块，所述嵌块与顶尖接触的一面为斜面。通过控制嵌块的***深度即可实现顶尖位置的微调。
在上述的立体雕刻机中，所述调节器包括套设在顶尖外且与第一夹持台固连的环状调节环和穿设且螺接在调节环外周面上的若干调节螺钉，所述调节螺钉沿调节环的径向穿设且能够调节顶尖在径向上与第一夹持台的相对位置。通过以上调节环和调节螺钉的配合设计，只需旋拧调节螺钉就能够调节顶尖与固定相对位置，这样能够使得顶尖的轴线与转盘的轴线位置可以调节，保证两者在同一直线上，以此避免顶尖装配存在的偏差，从而保证工件能够准确定心夹持，提高雕刻机的雕刻精度。
在上述的立体雕刻机中，所述调节螺钉具有四个且沿调节环的周向均匀布置，上述调节螺钉分别布置在顶尖上侧、下侧、左侧和右侧。通过以上设计，调节器在径向平面上能够形成XY调节坐标系，这样使得顶尖在径向平面上的位置可以进行精确可控的调节，这样保证顶尖能够进行精确的微调，从而保证顶尖位置能够准确的调整到位，不会产生调节偏差，进而提高了雕刻机的雕刻精度。
在上述的立体雕刻机中，所述顶尖包括伸缩气缸和穿设在第一夹持台上的固定套，所述伸缩气缸的活塞杆穿过固定套且与固定套滑动配合，所述活塞杆头部连接有顶尖套，所述固定套上固连有定位环，所述定位环的外周面上具有与调节螺钉一一对应的定位槽，所述调节螺钉能够伸入定位槽并抵靠在定位槽内。通过以上定位环和其上定位槽的设计，使得调节螺钉调节后能够可靠定位，从而有利于提高雕刻机的雕刻精度。
与现有技术相比，本立体雕刻机具有以下优点：
1、本立体雕刻机中的刀具位置可以进行微调，这样就避免了刀具位置因制造和装配误差而出现偏差，从而保证刀具能够处在设计要求所在的加工位置，进而提高了雕刻机的雕刻精度；
2、本立体雕刻机中的顶尖位置可以进行微调，从而保证夹持组件能够对工件进行准确夹持，也为上述刀具位置调节提供了准确的调节基准，最终使得刀具和夹持组件的位置均满足设计加工要求，以此进一步提高了雕刻机的雕刻精度；
3、本立体雕刻机只需通过前期调节就能满足后续工件的雕刻精度要求，无需反复调节，有利于提高加工效率，节约加工成本。
附图说明
图1是本立体雕刻机的整机结构示意图。
图2是本立体雕刻机中刀具架部分的结构示意图。
图3是本立体雕刻机中雕刻组件与***部分的结构示意图。
图4是本立体雕刻机中雕刻组件的结构示意图。
图5是本立体雕刻机中第一夹持台部分的结构示意图。
图6是本立体雕刻机中顶尖与调节器的结构示意图。
图中，1、雕刻组件；11、座体；111、定位凸块；12、驱动电机；2、刀具架；3、夹持组件；31、第一夹持台；32、第二夹持台；33、转盘；34、顶尖；341、伸缩气缸；3411、活塞杆；342、固定套；343、顶尖套；344、定位环；3441、定位槽；4、***；41、调节块；411、凹口；42、定位螺钉；5、调节器；51、调节环；52、调节螺钉。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一：
具体来说，如图1所示，本立体雕刻机包括若干个雕刻组件1、用于连接雕刻组件1的条形刀具架2和用于夹持工件的夹持组件3，夹持组件3包括第一夹持台31和能相对于第一夹持台31移动的第二夹持台32，第二夹持台32上设有若干转盘33，第一夹持台31上设有若干与转盘33一一对应的顶尖34。其中，如图2和图4所示，每个雕刻组件1均包括座体11和固定在座体11上用于驱动刀具转动的驱动电机12，雕刻组件1中具有两个座体11，雕刻组件1的驱动电机12穿设在刀具架2内，上述两个座体11与驱动电机12两端的法兰盘固连或者上述两个座体11也可与驱动电机12两端的法兰盘采用一体式结构，其中一个座体11位于刀具架2的一侧，另一个座体11位于刀具架2的另一侧。驱动电机12的电机轴上具有用于连接刀具的连接头。座体11相对于刀具架2在驱动电机12的电机轴轴向上固定并且相对于刀具架2在驱动电机12的电机轴径向上能够移动，座体11的侧边设有能够调节座体11相对于刀具架2移动并使座体11在驱动电机12的径向上进行定位的***4。
更具体地，如图3所示，该***4包括固连在刀具架2上的调节块41和若干定位螺钉42，定位螺钉42穿设且螺接在调节块41上。座体11的左右两侧分别一体成型或固连有定位凸块111，***4与定位凸块111的数量一一对应，定位螺钉42分别设置在定位凸块111上侧、下侧和凸出一侧。定位凸块111为矩形凸块，调节块41上具有呈矩形的凹口411，定位凸块111位于凹口411内，定位螺钉42分别沿驱动电机12的径向从凹口411的三个面穿入凹口411并抵靠在定位凸块111的对应三个面上。
再如图5所示，顶尖34和第一夹持台31之间设有能够调节顶尖34在径向上与第一夹持台31的相对位置的调节器5。该调节器5包括套设在顶尖34外且与第一夹持台31固连的环状调节环51和穿设且螺接在调节环51外周面上的若干调节螺钉52。本实施例中，调节螺钉52具有四个且沿调节环51的周向均匀布置，上述调节螺钉52分别布置在顶尖34上侧、下侧、左侧和右侧。同时，如图6所示，顶尖34包括伸缩气缸341和穿设在第一夹持台31上的固定套342，伸缩气缸341的活塞杆3411穿过固定套342且与固定套342滑动配合，活塞杆3411头部通过轴承转动连接有顶尖套343，固定套342上固连有定位环344，定位环344的外周面上具有与调节螺钉52一一对应的定位槽3441，调节螺钉52能够伸入定位槽3441并抵靠在定位槽3441内。
实施例二：
本实施例中的技术方案与实施例一中的技术方案基本相同，不同之处在于，本实施例中无需设计定位凸块111，若干上述定位螺钉42分别设置在座体11的上侧、下侧、左侧和右侧，各个定位螺钉42的头部抵靠在座体11上。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明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，但并不会偏离本发明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雕刻组件1、座体11、定位凸块111、驱动电机12、刀具架2、夹持组件3、第一夹持台31、第二夹持台32、转盘33、顶尖34、伸缩气缸341、活塞杆3411、固定套342、顶尖套343、定位环344、定位槽3441、***4、调节块41、凹口411、定位螺钉42、调节器5、调节环51、调节螺钉52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发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (10)
1.一种立体雕刻机，包括雕刻组件(1)、用于连接雕刻组件(1)的条形刀具架(2)和用于夹持工件的夹持组件(3)，所述雕刻组件(1)有若干个，每个雕刻组件(1)均包括设置在刀具架(2)上的座体(11)和固定在座体(11)上用于驱动刀具转动的驱动电机(12)，驱动电机(12)的电机轴上具有用于连接刀具的连接头，其特征在于，所述座体(11)相对于刀具架(2)在驱动电机(12)的轴向上固定并且相对于刀具架(2)在驱动电机(12)的径向上能够移动，座体(11)的侧边设有能够调节座体(11)相对于刀具架(2)移动的***(4)，且该***(4)能够使座体(11)在驱动电机(12)的径向上定位。
2.根据权利要求1所述的立体雕刻机，其特征在于，所述***(4)包括固连在刀具架(2)上的调节块(41)和若干定位螺钉(42)，所述定位螺钉(42)穿设且螺接在调节块(41)上，若干上述定位螺钉(42)能够分别抵靠在座体(11)的外周上使座体(11)在驱动电机(12)的径向上定位。
3.根据权利要求2所述的立体雕刻机，其特征在于，所述座体(11)的左右两侧分别一体成型或固连有定位凸块(111)，所述***(4)与定位凸块(111)的数量一一对应，所述定位螺钉(42)分别设置在定位凸块(111)上侧、下侧和凸出一侧，所述定位螺钉(42)的头部抵靠在定位凸块(111)上。
4.根据权利要求3所述的立体雕刻机，其特征在于，所述定位凸块(111)为矩形凸块，所述调节块(41)上具有呈矩形的凹口(411)，所述定位凸块(111)位于所述凹口(411)内，所述定位螺钉(42)分别沿驱动电机(12)的径向从所述凹口(411)的三个面穿入凹口(411)并抵靠在定位凸块(111)的对应三个面上。
5.根据权利要求2所述的立体雕刻机，其特征在于，若干上述定位螺钉(42)分别设置在座体(11)的上侧、下侧、左侧和右侧，各个定位螺钉(42)的头部抵靠在座体(11)上。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的立体雕刻机，其特征在于，所述雕刻组件(1)中具有两个座体(11)，所述雕刻组件(1)的驱动电机(12)穿设在刀具架(2)内，两个座体(11)分别固定在驱动电机(12)的两端，其中一个座体(11)位于刀具架(2)的一侧，另一个座体(11)位于刀具架(2)的另一侧。
7.根据权利要求1至5任意一项所述的立体雕刻机，其特征在于，所述夹持组件(3)包括第一夹持台(31)和能相对于第一夹持台(31)移动的第二夹持台(32)，所述第二夹持台(32)上设有若干转盘(33)，所述第一夹持台(31)上设有若干与转盘(33)一一对应的顶尖(34)，所述顶尖(34)和第一夹持台(31)之间设有能够调节顶尖(34)在径向上与第一夹持台(31)的相对位置的调节器(5)。
8.根据权利要求7所述的立体雕刻机，其特征在于，所述调节器(5)包括套设在顶尖(34)外且与第一夹持台(31)固连的环状调节环(51)和穿设且螺接在调节环(51)外周面上的若干调节螺钉(52)，所述调节螺钉(52)沿调节环(51)的径向穿设且能够调节顶尖(34)在径向上与第一夹持台(31)的相对位置。
9.根据权利要求8所述的立体雕刻机，其特征在于，所述调节螺钉(52)具有四个且沿调节环(51)的周向均匀布置，上述调节螺钉(52)分别布置在顶尖(34)上侧、下侧、左侧和右侧。
10.根据权利要求8所述的立体雕刻机，其特征在于，所述顶尖(34)包括伸缩气缸(341)和穿设在第一夹持台(31)上的固定套(342)，所述伸缩气缸(341)的活塞杆(3411)穿过固定套(342)且与固定套(342)滑动配合，所述活塞杆(3411)头部连接有顶尖套(343)，所述固定套(342)上固连有定位环(344)，所述定位环(344)的外周面上具有与调节螺钉(52)一一对应的定位槽(3441)，所述调节螺钉(52)能够伸入定位槽(3441)并抵靠在定位槽(3441)内。
Priority Applications (1)
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