混聯(lián)式結(jié)構(gòu)雕刻機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于雕刻機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及一種混聯(lián)式結(jié)構(gòu)雕刻機(jī)。用于木材、石材等裝飾材料三維立體雕刻加工的新型設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的雕刻機(jī)床的加工頭均為串聯(lián)式結(jié)構(gòu),只能沿X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)方向的平動(dòng),并不能實(shí)現(xiàn)繞兩個(gè)坐標(biāo)軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng),這樣會(huì)使復(fù)雜立體型面加工難度加大,會(huì)出現(xiàn)多次裝夾,浪費(fèi)加工時(shí)間。
[0003]現(xiàn)有雕刻機(jī)床大多只能用于平面加工,極少能進(jìn)行三維立體加工,即使有的話,也是在加工臺(tái)上裝轉(zhuǎn)軸夾具,加工頭與夾具轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)配合不宜實(shí)現(xiàn)。而且大多轉(zhuǎn)軸夾具只有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度,不能實(shí)現(xiàn)雙向轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0004]串聯(lián)構(gòu)型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低,控制簡(jiǎn)單,運(yùn)動(dòng)空間大等優(yōu)點(diǎn),已成功應(yīng)用于很多領(lǐng)域,如各種機(jī)床,裝配車間等。并聯(lián)構(gòu)型的研宄與串聯(lián)的相比起步較晚,由于并聯(lián)構(gòu)型具有精度高,剛度大,承載能力強(qiáng),末端件慣性小等優(yōu)點(diǎn),在高速,大承載能力的場(chǎng)合具有明顯優(yōu)勢(shì)。
[0005]現(xiàn)在,并聯(lián)機(jī)構(gòu)已經(jīng)用于飛行模擬器、數(shù)控機(jī)床等,但是在雕刻加工中鮮有使用。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)雕刻加工的裝置的研宄鮮有報(bào)道,至今還沒有成型的裝有并聯(lián)機(jī)構(gòu)的雕刻機(jī)床用于木材、石材的加工。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]針對(duì)上述存在的技術(shù)問題,本發(fā)明提供一種混聯(lián)式結(jié)構(gòu)雕刻機(jī)。它能實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)加工,減少裝卡次數(shù),節(jié)省工時(shí);提高加工質(zhì)量、加工精度和加工速度;以高質(zhì)量和高效率的優(yōu)勢(shì)完成裝飾制品的三維雕刻和加工。
[0007]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
本發(fā)明包括串聯(lián)式桁架和并聯(lián)加工頭,所述串聯(lián)式桁架為實(shí)現(xiàn)沿X、Y軸移動(dòng)的雙向可移動(dòng)龍門結(jié)構(gòu),所述并聯(lián)加工頭具有三個(gè)自由度,懸置于所述可移動(dòng)龍門結(jié)構(gòu)上,所述雙向可移動(dòng)龍門結(jié)構(gòu)包括龍門框架、凹型底座、水平X軸移動(dòng)裝置和水平Y(jié)軸移動(dòng)裝置,所述龍門框架通過水平X軸移動(dòng)裝置連接于凹型底座上,并聯(lián)加工頭通過水平Y(jié)軸移動(dòng)裝置懸掛在龍門框架縱梁上。
[0008]進(jìn)一步地,所述水平X軸移動(dòng)裝置包括凹型底座和龍門框架連接的兩邊框上分別設(shè)有的配合傳動(dòng)的齒輪、兩齒條及連接驅(qū)動(dòng)齒輪的伺服電機(jī),兩側(cè)伺服電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)控制。
[0009]進(jìn)一步地,所述水平Y(jié)軸移動(dòng)裝置包括安裝在縱梁上的滾珠絲杠、絲母、滑軌、連接滑塊和第一電機(jī),所述第一電機(jī)連接滾珠絲杠,與絲杠配合的絲母固定在連接滑塊上,所述連接滑塊與縱梁側(cè)上安裝的滑軌配合滑動(dòng),另一端連接并聯(lián)加工頭。
[0010]進(jìn)一步地,所述并聯(lián)加工頭包括動(dòng)平臺(tái)、靜平臺(tái)、電主軸切削刀具、三條主動(dòng)鏈與一條約束鏈,所述約束鏈為伸縮桿結(jié)構(gòu),其一端通過虎克鉸與靜平臺(tái)相連,另一端通過套筒裝置固聯(lián)于動(dòng)平臺(tái);三條主動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)相同,沿約束鏈圓周布置,均為伸縮桿,其一端通過虎克鉸與靜平臺(tái)相連,另一端通過球鉸鏈與動(dòng)平臺(tái)相連;每個(gè)主動(dòng)鏈上帶有各自的伺服電機(jī),伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)伸縮桿轉(zhuǎn)動(dòng)伸長(zhǎng)或縮短,約束鏈下端的動(dòng)平臺(tái)下方連接電主軸切削刀具,約束鏈與動(dòng)平臺(tái)垂直,電主軸軸線與約束鏈軸線重合。
[0011]進(jìn)一步地,所述主動(dòng)鏈伸縮桿由內(nèi)外兩個(gè)套筒組成,通過滑移副方式連接,具體包括虎克聯(lián)接頭、聯(lián)接軸、伸縮外套1、鍵槽伸縮內(nèi)套、伸縮外套I1、絲杠、定位端蓋、聯(lián)軸器、伺服電機(jī),所述伺服電機(jī)通過聯(lián)軸器連接絲杠一端,絲杠另一端固定有滑動(dòng)鍵套,沿伸縮內(nèi)套內(nèi)壁滑動(dòng);與絲杠配合的螺母連接在伸縮內(nèi)套的一端,伸縮內(nèi)套與伸縮外套I 一端固聯(lián),其伸縮外套I另一端通過聯(lián)接軸連接虎克聯(lián)接頭,伸縮外套II一端連接在伸縮外套I上,另一端通過定位端蓋連接絲杠上靠近聯(lián)軸器端。
[0012]進(jìn)一步地,所述伸縮外套II上與伸縮外套I連接端設(shè)有密封擋板。
[0013]進(jìn)一步地,所述伸縮外套I與伸縮內(nèi)套間通過擋圈連接。
[0014]進(jìn)一步地,所述約束鏈伸縮桿包括約束鏈伸縮套、連接桿、導(dǎo)向平鍵及長(zhǎng)螺母,所述連接桿一端置于約束鏈伸縮套內(nèi),另一端通過球鉸鏈與動(dòng)平臺(tái)連接,伸縮套上連接長(zhǎng)螺母,連接桿上帶有與長(zhǎng)螺母配合的外螺紋,伸縮套內(nèi)的連接桿上對(duì)稱設(shè)有導(dǎo)向平鍵,伸縮套端通過靜平臺(tái)虎克鉸固結(jié)于靜平臺(tái);且該端伸出靜平臺(tái),通過聯(lián)軸器與伺服電機(jī)相聯(lián)接。
[0015]進(jìn)一步地,所述伸縮套通過一對(duì)角接觸球軸承安裝在靜平臺(tái)虎克鉸上。
[0016]本發(fā)明的有益效果為:
1.本發(fā)明采用混聯(lián)式結(jié)構(gòu)作為雕刻機(jī)的主體,具體由串聯(lián)式桁架和并聯(lián)加工頭兩部分組成,串聯(lián)式桁架采用雙向可移動(dòng)龍門結(jié)構(gòu),能實(shí)現(xiàn)沿X、Y軸的移動(dòng);加工頭采用一種有約束鏈的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu),該并聯(lián)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)沿Z軸方向平動(dòng)和沿X和Y軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)?;炻?lián)式雕刻機(jī)整機(jī)具有五個(gè)自由度,可實(shí)現(xiàn)三平移、二轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng),便于一次裝卡情況下進(jìn)行五面體加工。
[0017]2.本發(fā)明既保留傳統(tǒng)雕刻機(jī)的床身直線導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性,又增加了并聯(lián)機(jī)器人高效、靈活、高精度、高剛度等優(yōu)點(diǎn),可一次性完成多角度、復(fù)雜曲面的雕刻加工,既能提高加工質(zhì)量,保證石材、木材等工藝品裝飾效果的一致性,又能提高生產(chǎn)效率,減少加工時(shí)間。
[0018]3.本發(fā)明采用串聯(lián)桁架與并聯(lián)工作頭相結(jié)合的結(jié)構(gòu),改變了原有雕刻機(jī)單一的的結(jié)構(gòu)形式,該設(shè)備能實(shí)現(xiàn)三個(gè)平動(dòng)自由度和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度,可實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)加工,既保留了串聯(lián)構(gòu)型的工作空間大等優(yōu)勢(shì),又提高了加工頭的靈活性,提高了整機(jī)的加工精度、結(jié)構(gòu)剛度和速度,具有控制便捷、慣性力小,加工質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn),能改變傳統(tǒng)雕刻機(jī)的加工局限性。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的三維立體模型圖。
[0020]圖2是圖1中并聯(lián)工作頭的三維圖。
[0021]圖3是圖2中主動(dòng)鏈與鉸鏈裝配圖。
[0022]圖4是圖3中主動(dòng)鏈伸縮桿剖視示意圖。
[0023]圖5是圖3中約束鏈結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
[0024]圖中:1.并聯(lián)工作頭;2.串聯(lián)式桁架;21.龍門框架,22.凹型底座,23.水平Y(jié)軸移動(dòng)裝置,231.齒條,24.水平X軸移動(dòng)裝置,241.第一電機(jī),242.滾珠絲杠,243.滑軌,244.滑塊,245.絲母,246.縱梁,3.靜平臺(tái);31.靜平臺(tái)虎克鉸;4.固定套;5.約束鏈,51.約束鏈伸縮套,52.連接桿,53.長(zhǎng)螺母,54.球鉸鏈,55.導(dǎo)向平鍵;6.動(dòng)平臺(tái);61.動(dòng)平臺(tái)虎克鉸;7.電主軸切削刀具;8.主動(dòng)鏈伸縮桿;801.虎克聯(lián)接頭;802.聯(lián)接軸;803.伸縮外套I ;804.密封擋板;805.伸縮內(nèi)套;806.伸縮外套II ;807.絲杠;808.軸承墊圈;809.定位端蓋;810.聯(lián)軸器;811.伺服電機(jī);812.鎖緊螺母;813.軸套;814.軸承端蓋;815.角接觸球軸承;816.螺母;817.滑動(dòng)鍵套,818.擋圈。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面通過實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
[0026]實(shí)施例:如圖1所示,本發(fā)明包括串聯(lián)式桁架2和并聯(lián)加工頭1,所述串聯(lián)式桁架2為實(shí)現(xiàn)沿X、Y軸移動(dòng)的雙向可移動(dòng)龍門結(jié)構(gòu),所述并聯(lián)加工頭I具有三個(gè)自由度,懸置于所述可移動(dòng)龍門結(jié)構(gòu)上,所述雙向可移動(dòng)龍門結(jié)構(gòu)包括龍門框架21、凹型底座22、水平X軸移動(dòng)裝置24和水平Y(jié)軸移動(dòng)裝置23,所述龍門框架21通過水平X軸移動(dòng)裝置連接于凹型底座22上,并聯(lián)加工頭I通過水平Y(jié)軸移動(dòng)裝置懸掛在龍門框架21的縱梁23上。
[0027]所述水平X軸移動(dòng)裝置23包括凹型底座22和龍門框架21連接的兩邊框上分別設(shè)有的配合傳動(dòng)的齒輪、兩齒條231及連接驅(qū)動(dòng)齒輪的伺服電機(jī),兩