一種混聯(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三個坐標(biāo)方向的平動，并不能實現(xiàn)繞兩個坐標(biāo)軸方向的轉(zhuǎn)動，這樣會使復(fù)雜立體型面加工難度加大，會出現(xiàn)多次裝夾，浪費加工時間。
[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，也是在加工臺上裝轉(zhuǎn)軸夾具，加工頭與夾具轉(zhuǎn)臺的運動配合不宜實現(xiàn)。而且大多轉(zhuǎn)軸夾具只有一個轉(zhuǎn)動自由度，不能實現(xiàn)雙向轉(zhuǎn)動。
[0004]串聯(lián)構(gòu)型具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低，控制簡單，運動空間大等優(yōu)點，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，在高速，大承載能力的場合具有明顯優(yōu)勢。
[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。目前國內(nèi)外對采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)實現(xiàn)雕刻加工的裝置的研宄鮮有報道，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)。它能實現(xiàn)五軸聯(lián)動加工，減少裝卡次數(shù)，節(jié)省工時；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)方案來實現(xiàn)的:
[0008]本發(fā)明包括串聯(lián)式桁架和并聯(lián)加工頭，所述串聯(lián)式桁架為實現(xiàn)沿X、Y軸移動的雙向可移動龍門結(jié)構(gòu)，所述并聯(lián)加工頭具有三個自由度，懸置于所述可移動龍門結(jié)構(gòu)上，所述雙向可移動龍門結(jié)構(gòu)包括龍門框架、凹型底座、水平X軸移動裝置和水平Y(jié)軸移動裝置，所述龍門框架通過水平X軸移動裝置連接于凹型底座上，并聯(lián)加工頭通過水平Y(jié)軸移動裝置懸掛在龍門框架縱梁上。
[0009]進(jìn)一步地，所述水平X軸移動裝置包括設(shè)置在凹型底座和龍門框架連接的兩邊框上的配合傳動的齒輪、兩齒條及連接驅(qū)動齒輪的伺服電機(jī)，兩側(cè)伺服電機(jī)同步驅(qū)動控制。
[0010]進(jìn)一步地，所述水平Y(jié)軸移動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，另一端連接并聯(lián)加工頭。
[0011]進(jìn)一步地，所述并聯(lián)加工頭包括動平臺、靜平臺、電主軸切削刀具、三條主動鏈與一條約束鏈，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相連，另一端通過套筒裝置固聯(lián)于動平臺；三條主動鏈結(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相連，另一端通過球鉸鏈與動平臺相連；每個主動鏈上帶有各自的伺服電機(jī)，伺服電機(jī)驅(qū)動伸縮桿轉(zhuǎn)動伸長或縮短，約束鏈下端的動平臺下方連接電主軸切削刀具，約束鏈與動平臺垂直，電主軸軸線與約束鏈軸線重合。
[0012]進(jìn)一步地，所述主動鏈伸縮桿由內(nèi)外兩個套筒組成，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鍵套，沿伸縮內(nèi)套內(nèi)壁滑動；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的靠近聯(lián)軸器端。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]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平臺連接，伸縮套上連接長螺母，連接桿上帶有與長螺母配合的外螺紋，伸縮套內(nèi)的連接桿上對稱設(shè)有導(dǎo)向平鍵，伸縮套端通過靜平臺虎克鉸固結(jié)于靜平臺；且該端伸出靜平臺，通過聯(lián)軸器與伺服電機(jī)相聯(lián)接。
[0016]進(jìn)一步地，所述伸縮套通過一對角接觸球軸承安裝在靜平臺虎克鉸上。
[0017]本發(fā)明的有益效果為:
[0018]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龍門結(jié)構(gòu)，能實現(xiàn)沿X、Y軸的移動；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軸方向平動和沿X和Y軸方向轉(zhuǎn)動。混聯(lián)式雕刻機(jī)整機(jī)具有五個自由度，可實現(xiàn)三平移、二轉(zhuǎn)動運動，便于一次裝卡情況下進(jìn)行五面體加工。
[0019]2.本發(fā)明既保留傳統(tǒng)雕刻機(jī)的床身直線導(dǎo)軌運動的平穩(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，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，減少加工時間。
[0020]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)備能實現(xiàn)三個平動自由度和兩個轉(zhuǎn)動自由度，可實現(xiàn)五軸聯(lián)動加工，既保留了串聯(lián)構(gòu)型的工作空間大等優(yōu)勢，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，能改變傳統(tǒng)雕刻機(jī)的加工局限性。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的三維立體模型圖。
[0022]圖2是圖1中并聯(lián)工作頭的三維圖。
[0023]圖3是圖2中主動鏈與鉸鏈裝配圖。
[0024]圖4是圖3中主動鏈伸縮桿剖視示意圖。
[0025]圖5是圖3中約束鏈結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
[0026]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)軸移動裝置，231.齒條，24.水平X軸移動裝置，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；31.靜平臺虎克鉸；4.固定套；5.約束鏈，51.約束鏈伸縮套，52.連接桿，53.長螺母，54.球鉸鏈，55.導(dǎo)向平鍵；6.動平臺；61.動平臺虎克鉸-J-電主軸切削刀具;8.主動鏈伸縮桿;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.滑動鍵套，818.擋圈。
【具體實施方式】
[0027]下面通過實施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
[0028]實施例: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為實現(xiàn)沿X、Y軸移動的雙向可移動龍門結(jié)構(gòu)，所述并聯(lián)加工頭I具有三個自由度，懸置于所述可移動龍門結(jié)構(gòu)上，所述雙向可移動龍門結(jié)構(gòu)包括龍門框架21、凹型底座22、水平X軸移動裝置24和水平Y(jié)軸移動裝置23，所述龍門框架21通過水平X軸移動裝置連接于凹型底座22上，并聯(lián)加工頭I通過水平Y(jié)軸移動裝置懸掛在龍門框架21的縱梁23上。
[0029]所述水平X軸移動裝置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)有的配合傳動的齒輪、兩齒條231及連接驅(qū)動齒輪的伺服電機(jī)，兩側(cè)