一种空间六自由度小型雕刻机制造技术

本发明专利技术公开了一种空间六自由度小型雕刻机，包括底座架、龙门架、X向驱动机构、Y向驱动机构、Z向驱动机构、工作台组合及刀盘,底座架包括前支撑板、后支撑板及三角导轨，底座架固接大工作台，大工作台的下支撑板内嵌电磁环道，电磁环道磁性支撑旋转小工作台；Y向驱动机构包括第一步进电机、第一联轴器、丝杠螺母组I、圆导轨及双滚轮组合，左立柱和右立柱设X向驱动机构及Z向驱动机构；Z向驱动机构连接刀盘座，刀盘座设环形滑道、转向电机及刀座。可以实现对工件空间任意自由度的雕刻，减小工作台的震动，还可实现对刀具在倾斜状态下雕刻时进行固定保护，不易在工件上雕刻时受力偏移，提高雕刻精度。

【技术实现步骤摘要】
一种空间六自由度小型雕刻机
本专利技术涉及雕刻设备
，尤其涉及一种空间六自由度小型雕刻机。
技术介绍
雕刻机适用于对各种材料进行雕刻加工的机械设备，相对于手工雕刻，雕刻机具有成本较低，质量稳定的特点，目前市面上比较先进的雕刻机当属于龙门式五轴雕刻机，但成本高，不适用于小型工艺雕刻，对于专门用于小型工艺雕刻的六轴雕刻机也有出现，但是少之甚少，六轴联动是指在一台机床上至少有六个坐标轴（三个直线坐标和三个旋转坐标），而且可在计算机数控(CNC)系统的控制下同时协调运动进行加工，加工精度高。当前市场小型雕刻机多以三轴为主，雕刻自动化水平低，有部分的先进五轴雕刻虽然可以提高加工及装卸效率，进而提高雕刻机效率，但在对工件的雕刻过程中，因为摆动坐标的刚性较低，刀具在倾斜加工时容易受力发生偏移，从而降低雕刻精度，最终降低雕刻成品质量。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种空间六自由度小型雕刻机。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种空间六自由度小型雕刻机，包括底座架、龙门架、X向驱动机构、Y向驱动机构、Z向驱动机构、工作台组合及刀盘,其特征在于：底座架包括前支撑板、后支撑板以及连接前支撑板与后支撑板的三角导轨，三角导轨固连在前支撑板的下部位置，安装于左右两侧，前支撑板的顶边和后支撑板的顶边固接有大工作台，大工作台的下表面垂直连接有前后小支撑板，前后小支撑板的底边固接有下支撑板，下支撑板内嵌有电磁环道，电磁环道的正上方设有对应的电磁环，电磁环道通过电磁环支撑架设有旋转小工作台；Y向驱动机构包括第一步进电机、第一联轴器、丝杠螺母组I、圆导轨及双滚轮组合，第一步进电机通过螺钉固连在后支撑板的外侧面，第一步进电机的输出轴通过第一联轴器连接在丝杠螺母组I的丝杆一端，丝杠螺母组I的螺母固连有底挡板，底挡板为横放的直角板，底挡板共有两组，其中一组底挡板内侧固接有左立柱并托住左立柱，另一组底挡板内侧固接有右立柱并托住右立柱，底挡板的外侧壁和外底壁均设有固接双滚轮组合，双滚轮组合由两组滑轮组成的V形滑轮结构，底挡板外侧壁的双滚轮组合滑动配合有圆导轨，圆导轨的两端分别通过轴承座安装在前支撑板和后支撑板上，底挡板外底壁双滚轮组合与三角导轨配合，三角导轨具体是截面为倒V型的角铁条并与双滚轮组合的V形滑轮结构配合滑动；左立柱上部的侧边和右立柱上部的侧边固定连接于后挡板，左立柱和右立柱相对的侧壁上固定设置X向驱动机构，X向驱动机构包括固定设在左立柱上部的第二步进电机，第二步进电机也连接有第一联轴器和丝杠螺母组I，第二步进电机的丝杠螺母组I的螺母固连有横撑板，横撑板的一侧设有双滚轮组合，左立柱和右立柱架设有与横撑板滑动配合的圆导轨，两组水平放置的横撑板固接有一个竖直支撑板；竖直支撑板远离横撑板一侧面的顶部和底部分别设有一个水平板，顶部的水平板固接有第三步进电机，第三步进电机也连接有第一联轴器和丝杠螺母组I，两个水平板架设有两根竖直放置的圆导轨，第三步进电机的丝杠螺母组I的螺母固接在内撑板上，内撑板设有与水平板的圆导轨滑动配合的双滚轮组合，竖直支撑板、水平板、第三步进电机及其组件构成Z向驱动机构；两组内撑板架设有固定板，固定板的下部通过螺栓固定连接有刀架，刀架固连有刀盘座，刀盘座固定连接有同心设置的外环形电磁铁和内环形电磁铁，外环形电磁铁和内环形电磁铁之间形成环形滑道，刀盘座中心位置通过轴承套接有中心转轴，中心转轴靠近X向驱动机构方向的一端设有转向电机，且转向电机的外壳固接在刀架上，转向电机的输出轴通过第二联轴器与中心转轴固定连接，中心转轴远离第二联轴器的一端固定连接有刀座，刀座内连接有刀柄，刀柄一端固定连接有雕刻刀，刀座还设置有径向保护组件和一对切向保护组件。优选地，旋转小工作台包括第四步进电机、小带轮I、小带轮II、电磁环、圆底板、第五步进电机、丝杠螺母组II及小工作台，电磁环道与电磁环为同心设置，电磁环的顶面固接有圆底板，圆底板上表面固定设有多组第五步进电机，第五步进电机顶面的输出轴固接有丝杠螺母组II，丝杠螺母组II中丝杠的顶端通过铰链连接有小工作台，电磁环的底面中心部位固接有第三联轴器，电磁环通过第三联轴器连接在小带轮II的中心轴上，小带轮II的中心轴垂直穿过下支撑板，小带轮II通过同步齿形带连接有小带轮I，小带轮I的中心轴通过另一第三联轴器与第四步进电机的输出轴连接；当电磁环旋转时，电磁环的正负极发生圆周性匀速变化，各部位与电磁环道垂直对应的部位进行磁性交替相吸或相斥，形成电动斥力机构，在本专利技术中起减震作用，可在电磁力的作用下减小工作台的震动，提高雕刻精确度度和稳定性。另外，由丝杠螺母组II连接小工作平台，形成并联机构，此部分结构整体占用空间小，可实现工作台ABC三个自由度的同步运动，小工作台不用时可以和大操作台降至齐平。优选地，双滚轮组合包括底板、三脚架和小滚轮，其中底板上固连三脚架，三脚架通过螺栓和螺母连接四组小滚轮，与导轨形成配合，采用四组小滚轮与导轨形成配合，导向性好，增大了支撑作用，减小摩擦，而且互换性较好。优选地，径向保护组件包括C形连接板和第一弧形磁铁，且C形连接板和第一弧形磁铁的中轴线与雕刻刀中轴线的延长线相重合，C形连接板与刀座之间固定连接，第一弧形磁铁与刀盘座之间滑动连接，且第一弧形磁铁与滑道之间间隙配合，外环形电磁铁、内环形电磁铁均与第一弧形磁铁之间磁性连接，，利用外环形电磁铁对第一弧形磁铁的支撑力来抵消雕刻刀受到的径向推力。优选地，一对切向保护组件对称设在刀座两侧，切向保护组件包括T形连接杆和第二弧形磁铁，且T形连接杆和第二弧形磁铁的中轴线与雕刻刀中轴线的延长线相垂直，T形连接杆与刀座之间固定连接，第二弧形磁铁与刀座盘之间滑动连接，且第二弧形磁铁与滑道之间间隙配合，外环形电磁铁、内环形电磁铁均与第二弧形磁铁之间磁性连接，利用外环形电磁铁对第二弧形磁铁的支撑力和相互之间摩擦力的共同作用，来抵消雕刻刀受到的切向作用力。优选地，电磁环、小滚轮，第一弧形磁铁和第二弧形磁铁表面均涂有耐磨层，减少第一弧形磁铁和第二弧形磁铁长时间与外环形电磁铁之间摩擦造成的损耗，延长第一弧形磁铁和第二弧形磁铁的使用寿命。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：（1）本方案可以实现对工件空间任意自由度的雕刻，减小工作台的震动，还可实现对刀具在倾斜状态下雕刻时进行固定保护，不易在工件上雕刻时受力偏移，提高雕刻精度。（2）旋转小工作台是由第四步进电机、皮带、带轮、驱动盘、电磁环、小工作台，其中第四步进电机通过第三联轴器连接小带轮I，小带轮I通过同步齿形带连接小带轮II，所述小带轮II连接圆底板，带动圆底板旋转，其中所述电磁环位于整个圆底板底部，配合与电磁环道内，即有支撑工作台的作用，又可在电磁力的作用下减小工作台的震动，提高雕刻精确度度和稳定性。（3）圆底板、第五步进电机、丝杠螺母组及小工作台构成并联机构，所述第五步进电机固连在圆底板上，第五步机电机连接丝杠螺母组，所述丝杠螺母中丝杠通过铰链连接小工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空间六自由度小型雕刻机，包括底座架（1）、龙门架(2)、X向驱动机构(3)、Y向驱动机构(5)、Z向驱动机构(4)、工作台组合及刀盘(A),其特征在于：所述底座架（1）包括前支撑板（28）、后支撑板（24）以及连接前支撑板（28）与后支撑板（24）的三角导轨（17），所述三角导轨（17）固连在前支撑板（28）的下部位置，安装于左右两侧，所述前支撑板（28）的顶边和后支撑板（24）的顶边固接有大工作台（19），所述大工作台（19）的下表面垂直连接有前后小支撑板（25），所述前后小支撑板（25）的底边固接有下支撑板（27），所述下支撑板（27）内嵌有电磁环道（26），所述电磁环道（26）的正上方设有对应的电磁环（106），所述电磁环道（26）通过电磁环（106）支撑架设有旋转小工作台（B）；/n所述Y向驱动机构（5）包括第一步进电机（22）、第一联轴器（21）、丝杠螺母组I（20）、圆导轨（13）及双滚轮组合（C），所述第一步进电机（22）通过螺钉固连在后支撑板（24）的外侧面，所述第一步进电机（22）的输出轴通过第一联轴器（21）连接在丝杠螺母组I（20）的丝杆一端，所述丝杠螺母组I（20）的螺母固连有底挡板（18），所述底挡板（18）为横放的直角板，所述底挡板（18）共有两组，其中一组所述底挡板（18）内侧固接有左立柱（6）并托住左立柱（6），另一组所述底挡板（18）内侧固接有右立柱（10）并托住右立柱（10），所述底挡板（18）的外侧壁和外底壁均设有固接双滚轮组合（C），所述双滚轮组合（C）由两组滑轮组成的V形滑轮结构，所述底挡板（18）外侧壁的双滚轮组合（C）滑动配合有圆导轨（13），所述圆导轨（13）的两端分别通过轴承座安装在前支撑板（28）和后支撑板（24）上，所述底挡板（18）外底壁双滚轮组合（C）与三角导轨（17）配合，所述三角导轨（17）具体是截面为倒V型的角铁条并与双滚轮组合（C）的V形滑轮结构配合滑动；/n所述左立柱（6）上部的侧边和右立柱（10）上部的侧边固定连接于后挡板（7），所述左立柱（6）和右立柱（10）相对的侧壁上固定设置X向驱动机构（3），所述X向驱动机构（3）包括固定设在左立柱（6）上部的第二步进电机（9），所述第二步进电机（9）也连接有第一联轴器（21）和丝杠螺母组I（20），所述第二步进电机（9）的丝杠螺母组I（20）的螺母固连有横撑板（15），所述横撑板（15）的一侧设有双滚轮组合（C），所述左立柱（6）和右立柱（10）架设有与横撑板（15）滑动配合的圆导轨（13），两组水平放置的所述横撑板（15）固接有一个竖直支撑板（23）；/n所述竖直支撑板（23）远离横撑板（15）一侧面的顶部和底部分别设有一个水平板（16），顶部的所述水平板（16）固接有第三步进电机（29），所述第三步进电机（29）也连接有第一联轴器（21）和丝杠螺母组I（20），两个所述水平板（16）架设有两根竖直放置的圆导轨（13），所述第三步进电机（29）的丝杠螺母组I（20）的螺母固接在内撑板（30）上，所述内撑板（30）设有与水平板（16）的圆导轨（13）滑动配合的双滚轮组合（C），所述竖直支撑板（23）、水平板（16）、第三步进电机（29）及其组件构成Z向驱动机构（4）；/n两组所述内撑板（30）架设有固定板（8），所述固定板（8）的下部通过螺栓固定连接有刀架（207），所述刀架（207）固连有刀盘座（210），所述刀盘座（210）固定连接有同心设置的外环形电磁铁（208）和内环形电磁铁（209），所述外环形电磁铁（208）和内环形电磁铁（209）之间形成环形滑道，所述刀盘座（210）中心位置通过轴承套接有中心转轴（213），所述中心转轴（213）靠近X向驱动机构（3）方向的一端设有转向电机（211），且所述转向电机（211）的外壳固接在刀架（207）上，所述转向电机（211）的输出轴通过第二联轴器（212）与中心转轴（213）固定连接，所述中心转轴（213）远离第二联轴器（212）的一端固定连接有刀座（214），所述刀座（214）内连接有刀柄（215），所述刀柄（215）一端固定连接有雕刻刀（216），所述刀座（214）还设置有径向保护组件和一对切向保护组件。/n...

【技术特征摘要】
1.一种空间六自由度小型雕刻机，包括底座架（1）、龙门架(2)、X向驱动机构(3)、Y向驱动机构(5)、Z向驱动机构(4)、工作台组合及刀盘(A),其特征在于：所述底座架（1）包括前支撑板（28）、后支撑板（24）以及连接前支撑板（28）与后支撑板（24）的三角导轨（17），所述三角导轨（17）固连在前支撑板（28）的下部位置，安装于左右两侧，所述前支撑板（28）的顶边和后支撑板（24）的顶边固接有大工作台（19），所述大工作台（19）的下表面垂直连接有前后小支撑板（25），所述前后小支撑板（25）的底边固接有下支撑板（27），所述下支撑板（27）内嵌有电磁环道（26），所述电磁环道（26）的正上方设有对应的电磁环（106），所述电磁环道（26）通过电磁环（106）支撑架设有旋转小工作台（B）；
所述Y向驱动机构（5）包括第一步进电机（22）、第一联轴器（21）、丝杠螺母组I（20）、圆导轨（13）及双滚轮组合（C），所述第一步进电机（22）通过螺钉固连在后支撑板（24）的外侧面，所述第一步进电机（22）的输出轴通过第一联轴器（21）连接在丝杠螺母组I（20）的丝杆一端，所述丝杠螺母组I（20）的螺母固连有底挡板（18），所述底挡板（18）为横放的直角板，所述底挡板（18）共有两组，其中一组所述底挡板（18）内侧固接有左立柱（6）并托住左立柱（6），另一组所述底挡板（18）内侧固接有右立柱（10）并托住右立柱（10），所述底挡板（18）的外侧壁和外底壁均设有固接双滚轮组合（C），所述双滚轮组合（C）由两组滑轮组成的V形滑轮结构，所述底挡板（18）外侧壁的双滚轮组合（C）滑动配合有圆导轨（13），所述圆导轨（13）的两端分别通过轴承座安装在前支撑板（28）和后支撑板（24）上，所述底挡板（18）外底壁双滚轮组合（C）与三角导轨（17）配合，所述三角导轨（17）具体是截面为倒V型的角铁条并与双滚轮组合（C）的V形滑轮结构配合滑动；
所述左立柱（6）上部的侧边和右立柱（10）上部的侧边固定连接于后挡板（7），所述左立柱（6）和右立柱（10）相对的侧壁上固定设置X向驱动机构（3），所述X向驱动机构（3）包括固定设在左立柱（6）上部的第二步进电机（9），所述第二步进电机（9）也连接有第一联轴器（21）和丝杠螺母组I（20），所述第二步进电机（9）的丝杠螺母组I（20）的螺母固连有横撑板（15），所述横撑板（15）的一侧设有双滚轮组合（C），所述左立柱（6）和右立柱（10）架设有与横撑板（15）滑动配合的圆导轨（13），两组水平放置的所述横撑板（15）固接有一个竖直支撑板（23）；
所述竖直支撑板（23）远离横撑板（15）一侧面的顶部和底部分别设有一个水平板（16），顶部的所述水平板（16）固接有第三步进电机（29），所述第三步进电机（29）也连接有第一联轴器（21）和丝杠螺母组I（20），两个所述水平板（16）架设有两根竖直放置的圆导轨（13），所述第三步进电机（29）的丝杠螺母组I（20）的螺母固接在内撑板（30）上，所述内撑板（30）设有与水平板（16）的圆导轨（13）滑动配合的双滚轮组合（C），所述竖直支撑板（23）、水平板（16）、第三步进电机（29）及其组件构成Z向驱动机构（4）；
两组所述内撑板（30）架设有固定板（8），所述固定板（8）的下部通过螺栓固定连接有刀架（207），所述刀架（207）固连有刀盘座（210），所述刀盘座（210）固定连接有同心设置的外环形电磁铁（208）和内环形电磁铁（209），所述外环形电磁铁（208）和内环形电磁铁（209）之间形成环形滑道，所述刀盘座（210）中心位置通过轴承套接有中心转...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春燕，任甲辉，张洋洋，陈雅洁，胡柏松，乔印虎，
申请(专利权)人：安徽科技学院，
类型：发明
国别省市：安徽;34