一种大型环保立式多功能三维数控雕刻的制造方法

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　　本专利针对大型石雕加工中雕刻稳定性差、粉尘污染严重的问题，提出一种环保型三维数控雕刻机。通过在立柱相向面设置齿条导轨结构，结合横梁位移与Z轴进给优化，提升雕刻稳定性与效率；创新性设置注水防尘装置，有效控制切割粉尘并实现水循环利用，显著改善加工环境。该方案实现多轴联动加工，可高效完成大型石雕的粗精加工，降低能耗与材料浪费。

　　【专利摘要】本发明提供一种大型环保立式多功能三维数控雕刻机，对现有的大型雕刻机的改进，增加Z轴雕刻距离中心轴的进给量，把Z的雕刻进刀距离中心轴，用Y横梁代替前后移动进刀、Z进刀行程在立柱宽度内移动、Y横梁自重3吨左右，这样前后移动切割大型的雕刻品毛坯（可达3米高*3米宽以上）对比目前市场上的机器，稳定性好，精度高，机械强度和速度更胜一筹，提高加工速度约3-5倍，并且在切割毛坯时，结合NC控制多轴编程后置处理路径，把毛坯多余的材料分块切割下来，余料进行二次加工利用，还有净化水池，净化污水进行循环利用，避免造成水体污染，浪费水资源。本发明不但降低噪音和粉尘污染，而且使整体更为完善。

　　[0002]石雕属于雕塑范畴，是一种反应社会生活的造型艺术形式，具有纪念、象征意义。目前的大型雕刻机械，没有把毛坯外部多余体积材料分块切割取下再次利用，只是把多余的部分打磨成粉状使之脱落，这样不仅浪费材料，浪费时间，而且打磨出来的粉尘十分影响环保。目前，对于大型和巨型石雕，仍然采用手工加工方法，工人利用电动圆锯下料，再利用斧、锤、凿等工具进行精加工。加工巨型石雕时，工人在石雕外围搭设脚手架，脚手架上同时有几名或十几名工人对石雕的不同部位进行加工。加工现场往往充满粉尘、电动圆锯的噪声巨大，而且工人的劳动强度非常大，这些因素都对工人的身心健康造成严重影响，而且是对人力物力的双重浪费，此外，加工效率低、人工成本高，限制了生产企业发展。

　　[0003]针对上述问题，本发明提供一种切割精度高、切割的稳定性好，又保证了工人的身体健康及社会的环境健康的一种大型环保立式多功能三维数控雕刻机。

　　[0004]为达到上述目的，本发明一种大型环保立式多功能三维数控雕刻机，包括工件转盘单元、对工件进行雕刻的雕刻机单元以及净化循环水池和数控总控系统柜；

　　[0005]所述工件转盘单元包括转盘支架、设置在所述转盘支架上的若干工件转盘、设置在所述转盘支架上的倒U形架以及设置在所述转盘支架底部的转盘支架位移装置，其中，所述工件转盘通过A轴伺服驱动机构控制绕中心轴线旋转，所述倒U形架上设有与所述工件转盘一一对应的工件顶尖，其中所述工件顶尖悬设置所述工件转盘的上方，所述地盘位置装置包括至少两条相平行设置的底盘导轨以及一条底盘丝杆，所述底盘导轨分别置于所述底盘丝杆的两侧；

　　[0006]所述雕刻机单元包括底座、设置在所述底座上的至少一根立柱以及设置在所述立柱上的横梁，其中所述横梁上设有若干安装座，所述安装座上设有用于装夹刀具的主轴电机及马达切割装置，所述雕刻机单元还包括X轴伺服驱动机构、Y轴伺服驱动机构、Z轴伺服驱动机构；以所述立柱长度的延伸方向为X轴，所述横梁长度的延伸方向为Y轴，与所述X轴和Y轴构成的平面垂直的方向为Z轴，所述横梁通过所述Z轴驱动机构驱动沿Z轴方向移动，所述安装座通过所述Y轴驱动机构驱动沿Y轴方向移动。

　　[0007]进一步地，所述雕刻机单元包括两根立柱，所述横梁的两端分别设置在两个立柱上，所述立柱上设置有X立柱齿条，所述横梁上设置有与X立柱齿条配合的X立柱齿轮，所述立柱上还铺设有X立柱导轨，所述横梁上设置有与X立柱导轨适配的X立柱滑块，所述X立柱齿轮由X轴伺服驱动机构控制；所述X立柱齿轮和X立柱导轨设置在两个立柱的相向面上。

　　[0008]进一步地，两根所述立柱通过固定连杆相连，其中所述固定连杆的两端分别连接两个所述立柱的顶部。

　　[0009]进一步地，所述的主轴电机及马达电机切割装置一侧设有用于给刀具注水的注水防尘装置。

　　[0010]进一步地，所述横梁上设置有横梁丝杆，所述主轴电机上设置有与横梁丝杆适配的横梁丝母，所述横梁上还铺设有横梁导轨，所述横梁丝杆有Y轴伺服驱动机构控制；所述Y轴伺服驱动机构上设置有X立柱齿条，所述X轴上设置有与X立柱齿条适配的X立柱齿轮，所述X轴上还铺设有X立柱导轨，所述X轴上设置有与X立柱导轨适配的X立柱滑块，所述X立柱齿条通过所述X轴伺服驱动机构驱动在X轴方向上移动。

　　[0012]本发明一种大型环保立式多功能三维数控雕刻机，通过在工件转盘上加设转盘支架位移装置，大大增加Z向雕刻的进给量，使雕刻更为灵活；再将横梁安装的位置调整到两个立柱的相向面上，可以提高稳定性，降低噪音；在主轴电机及马达切割装置旁侧加设用于给刀具注水的注水防尘装置，可以大大降低粉尘，使操作环境更为完善。

　　[0013]图1是本发明一种大型环保立式多功能三维数控雕刻机的结构示意图。

　　[0015]如图1所示，本实施例一种大型环保立式多功能三维数控雕刻机，包括工件转盘单元、对工件进行雕刻的雕刻机单元以及净化循环水池163和数控总控系统柜20。

　　[0016]所述雕刻机单元包括底座、设置在所述底座上的至少一根立柱以及设置在所述立柱上的横梁，其中所述横梁上设有若干安装座，所述安装座上设有用于装夹刀具的主轴电机及马达切割装置，所述雕刻机单元还包括X轴伺服驱动机构、Y轴伺服驱动机构、Z轴伺服驱动机构；以所述立柱长度的延伸方向为X轴，所述横梁长度的延伸方向为Y轴，与所述X轴和Y轴构成的平面垂直的方向为Z轴，所述横梁通过所述Z轴驱动机构驱动沿Z轴方向移动，所述安装座通过所述Y轴驱动机构驱动沿Y轴方向移动。

　　[0017]所述工件转盘单元包括转盘支架151、设置在所述转盘支架上的若干工件转盘1、设置在所述转盘支架上的倒U形架152以及设置在所述转盘支架底部的转盘支架位移装置16，其中，所述工件转盘通过A轴伺服驱动机构控制绕中心轴线旋转，所述倒U形架上设有与所述工件转盘一一对应的工件顶尖153，其中所述工件顶尖悬设置所述工件转盘的上方，也即所述的转盘支架151和一倒U形架152相互连接，倒U形架152上对应所述工件转盘I的上方悬设工件顶尖153。所述地盘位置装置包括至少两条相平行设置的底盘导轨以及一条底盘丝杆，所述底盘导轨分别置于所述底盘丝杆的两侧；所述转盘支架位移装置16设在所述转盘支架151的底部，该转盘支架位移装置16包括两条底盘导轨161以及一条底盘丝杆162,所述两条底盘导轨161分置于底盘丝杆162的两侧,且所述至少两条底盘导轨161以及底盘丝杆162均沿Z轴平行设置。

　　[0018]所述雕刻机包括底座2、X立柱3、Y横梁4、Z轴伺服驱动机构5、X轴伺服驱动机构6及主轴电机7，所述X立柱3固定在底座2上，所述Y横梁4设置在X立柱3上并由Z轴伺服驱动机构5驱动沿Z轴移动，所述主轴电机7设置在Y横梁4上并由X轴伺服驱动机构6驱动下沿X轴移动，所述主轴电机7上设置有安装座8和Y轴伺服驱动机构，所述安装座8上设置有用于装夹刀具的主轴电机7及马达切割装置9，所述安装座8有Y轴伺服驱动机构驱动沿Y轴移动。刀具例如锯片或者雕刻头装在马达切割装置9上，具体的，以需要雕刻的目标来定，之后通过驱动电机10带马达切割装置9高速旋转，高速旋转的刀具移动至工件时即可对工件进行加工；

　　[0019]本实施例中，所述Y横梁4可在X立柱3上滑动，其具体如下:所述X立柱3为两个，Y横梁4的两端分别设置在两个X立柱3上，所述X立柱3上设置有X立柱齿条11，所述Y横梁4上设置有与X立柱齿条11配合的X立柱齿轮，所述立柱3上还铺设有X立柱导轨12，所述Y横梁4上设置有与X立柱导轨12适配的X立柱滑块，所述X立柱齿条11由Z轴伺服驱动机构5控制。其中，所述X立柱齿条11和X立柱导轨12设置在两X立柱3的相向面上，所述立柱齿轮分别设在横梁的两端面上。如此设置，可以大在提高横梁运行的稳定性，当然，为进一步提高其稳定性，还可再设左右立柱固定连杆18，使该左右立柱固定连杆18的两端分别连接在两X立柱3的顶部，使两X立柱3通过底座2、Y横梁4以及左右立柱固定连杆18三者连为一体，稳定性更好，还可降低噪音。

　　[0020]所述马达切割装置9的旁侧设有用于给刀具注水的注水防尘装置17，简单的来说，该注水防尘装置17可以为一喷头，以对刀具周围进行喷洒水滴。如此设置，在用刀具为大型或巨型石头进行雕刻时，产生的粉尘即可由注水防尘装置17淋湿形成污水流到工作台下面的污水净化水池中，而不会飘浮在空中，对人体产生影响，从而改善工作环境。

　　[0021]通过Z轴伺服驱动机构5的控制带动X立柱齿条11转动，进而转换成立柱齿轮的直线通过X立柱滑块与X立柱导轨12的配合并通过立柱齿轮的带动可滑动的设置在X立柱3上。

　　[0022]当然，上述实施例中，采用左右两个X立柱3来保证整个雕刻机的整体刚性，而且左右两个X立柱3上都设置有X立柱齿条11，Z轴伺服驱动机构5同步带动两跟X立柱齿条11，当然，根据需要可以选择X立柱3的数量，比如只需采用一根X立柱3或者设置多个X立柱3来进一步加强雕刻机的强度。

　　[0023]本实施例中，所述主轴带电机7可在Y横梁4上滑动，具体如下:所述Y横梁4上设置有Y横梁丝杆13，所述主轴电机7上设置有与Y横梁丝杆13适配的Y横梁丝母，所述Y横梁4上还铺设有Y横梁导轨14，所述主轴电机7上设置有与Y横梁导轨14适配的Y横梁4滑块，所述Y横梁丝杆13有X轴伺服驱动机构6控制。

　　[0024]通过X轴伺服驱动机构6的控制带动Y横梁丝杆13转动，进而转换成Y横梁丝母的直线通过Y横梁滑块与Y横梁导轨14的配合并通过Y横梁丝母的带动可滑动的设置在Y横梁4上。

　　[0025]本实施例中，所述安装座8可在Y横梁4上滑动，具体如下:所述主轴电机7上设置有Y横梁丝杆13，所述安装座8上设置有与Y横梁丝杆13适配的Y横梁丝母，所述主轴电机7上还铺设有Y横梁导轨14，所述主轴电机7上设置有与Y横梁导轨14适配的Y横梁滑块，所述Y横梁丝杆13由Y轴伺服驱动机构控制。

　　[0026]通过Y轴伺服驱动机构的控制带动Y横梁丝杆13转动，进而转换成Y横梁丝母的直线通过Y横梁滑块与Y横梁导轨14的配合并通过Y横梁丝母的带动可滑动的设置在Y轴上。

　　[0027]通过上述X轴伺服驱动机构10、Y轴伺服驱动机构6、Z轴伺服驱动机构5及A轴伺服驱动机构O的带动，使得位于安装座8上的马达切割装置9实现X、Y、Z三个方向的移动，实现了马达切割装置9在整个空间内的任意一点的定位，再加上工件转盘在回转A方向的转动，基本上做到马达切割装置9能到达工件的任意点，实现各种大型、巨型石雕的加工，降低了劳动强度、改善了劳动环境、提高了加工效率。

　　[0028]具体的，在本实施例中，所述X轴伺服驱动机构10、Y轴伺服驱动机构6、Ζ轴伺服驱动机构5及A轴伺服驱动机构为伺服电机，伺服电机可以最有效的控制驱动机构的进给量，实现石雕的精细加工。

　　[0029]本实施例中，所述支柱通过螺钉固定在底座2上，通过螺钉的设置，固定牢靠，拆卸简单。

　　[0030]上述最优实施例的运行方式如下:在需要加工石雕时，毛坯石料放置在工件转盘I上，在A轴伺服驱动机构的驱动下绕回转竖直轴线可以在X轴伺服驱动机构10、Y轴伺服驱动机构6及Z轴伺服驱动机构5的驱动下可以移动至任意位置；

　　[0031]再加工石雕时，首先在马达切割装置9上装设锯片，再通过锯片分层切割在下料进行粗加工，马达切割装置9上装设雕刻刀后进行精加工，上述分层切割指的是锯片按照设定的进给量沿Z轴向毛坯料进刀，同时毛坯料回转一周，之后锯片退刀，并沿Y轴移动左右适当距离，再进刀切割，如此往复，直至整个毛坯料的切割完成。随后，由工人轻轻捶打已经分层切割的毛坯料，即可去除大部分多余材料，使石雕初步成型。随后进行精加工，根据石雕的精细程度和加工效率要求选择适当规格的雕刻刀。

　　[0032]采用上述方案是雕刻更加精确，雕刻直径大，可满足雕刻大型石雕，节约成本，提高工作效率，工作中所产生的灰尘少，较少环境污染。另外，本发明一种大型环保立式多功能三维数控雕刻机通过在工件转盘上加设转盘支架位移装置，大大增加Z轴雕刻的进给量，使雕刻更为灵活；再将横梁安装的位置调整到两个立柱的相向面上，可以提高雕刻稳定性，避免刀具断刀，降低噪音；在马达切割装置的旁侧加设用于给刀具注水的碰水防尘装置，可以大大降低粉尘，使污水流到净化循环水池，水可以循环使用，使操作环境更为完善。

　　[0033]本发明提供一种大型环保立式多功能三维数控雕刻机，包括工件转盘，工作台上旁边的过滤净化水池，后置处理路径，数控系统柜及雕刻机，所述雕刻机包括底座、立柱、横梁，所述立柱内侧两面上设置有立柱齿条和立柱导轨；工件转盘包括转盘支架和一转盘支架位移装置，所述转盘支架位移装置设在所述转盘支架的底盘的底部，该转盘支架位移装置包括至少两底盘导轨以及一底盘丝杆，所述至少两底盘导轨分置于底盘丝杆的两侧，且所述至少两底盘导轨以及底盘丝杆均沿Z向平行设置；立柱齿条和立柱导轨设置在两立柱的相向面上，所述立柱齿轮分别设在横梁的两端面上；所述马达电机和主轴的旁侧设有用于给切割刀具的注水防尘装置。本发明是在实践中对现有的大型雕刻机的改进，增加Z向雕刻距离中心轴的进给量，把Z的雕刻进刀距离中心轴，用Y横梁代替前后移动进刀。Y进刀行程在立柱宽度内移动。Y横梁自重3吨左右，这样前后移动切割大型的雕刻品毛坯(可达3米高*3米宽以上)稳定性对比目前市场上的机器强度和速度更胜一筹，提高了加工速度的3-5倍。并且在切割毛坯时，结合NC控制多轴后置处理路径，把毛坯多余的材料分块切割下来，可进行二次利用，还有净化水池可进行循环使用，避免浪费水源。不但降低噪音和粉尘污染，而且使之更为完善。

　　[0034]最后需要说明的是:以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非用于对本发明的限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的技术人员应当理解:依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

　　1.一种大型环保立式多功能三维数控雕刻机，包括工件转盘单元、对工件进行雕刻的雕刻机单元以及净化循环水池和数控总控系统柜；所述工件转盘单元包括转盘支架、设置在所述转盘支架上的若干工件转盘、设置在所述转盘支架上的倒U形架以及设置在所述转盘支架底部的转盘支架位移装置，其中，所述工件转盘通过A轴伺服驱动机构控制绕中心轴线旋转，所述倒U形架上设有与所述工件转盘一一对应的工件顶尖，其中所述工件顶尖悬设置所述工件转盘的上方，所述地盘位置装置包括至少两条相平行设置的底盘导轨以及一条底盘丝杆，所述底盘导轨分别置于所述底盘丝杆的两侧；所述雕刻机单元包括底座、设置在所述底座上的至少一根立柱以及设置在所述立柱上的横梁，其中所述横梁上设有若干安装座，所述安装座上设有用于装夹刀具的主轴电机及马达切割装置，所述雕刻机单元还包括X轴伺服驱动机构、Y轴伺服驱动机构、Z轴伺服驱动机构；以所述立柱长度的延伸方向为X轴，所述横梁长度的延伸方向为Y轴，与所述X轴和Y轴构成的平面垂直的方向为Z轴，所述横梁通过所述Z轴驱动机构驱动沿Z轴方向移动，所述安装座通过所述Y轴驱动机构驱动沿Y轴方向移动。

　　2.根据权利要求1所述的一种大型环保立式多功能三维数控雕刻机，其特征在于:所述雕刻机单元包括两根立柱，所述横梁的两端分别设置在两个立柱上，所述立柱上设置有X立柱齿条，所述横梁上设置有与X立柱齿条配合的X立柱齿轮，所述立柱上还铺设有X立柱导轨，所述横梁上设置有与X立柱导轨适配的X立柱滑块，所述X立柱齿轮由X轴伺服驱动机构控制；所述X立柱齿轮和X立柱导轨设置在两个立柱的相向面上。

　　3.根据权利要求2所述的大型环保立式多功能三维数控雕刻机，其特征在于:两根所述立柱通过固定连杆相连，其中所述固定连杆的两端分别连接两个所述立柱的顶部。

　　4.根据权利要求1、2或3所述的一种大型环保立式多功能三维数控雕刻机，其特征在于:所述的主轴电机及马达切割装置一侧设有用于给刀具注水的注水防尘装置。

　　5.根据权利要求1所述的一种大型环保立式多功能三维数控雕刻机，其特征在于:所述横梁上设置有横梁丝杆，所述主轴电机上设置有与横梁丝杆适配的横梁丝母，所述横梁上还铺设有横梁导轨，所述横梁丝杆有Y轴伺服驱动机构控制；所述X轴上设置有Y轴伺服驱动机构，所述X轴上设置有与X立柱齿条适配的X立柱齿轮，所述X轴上还铺设有X立柱导轨，所述X轴上设置有与X立柱导轨适配的X立柱滑块，所述X立柱齿条通过所述X轴伺服驱动机构驱动在X轴方向上移动。

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