專利名稱：三維自由軌跡智能數(shù)控雕刻機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種三維自由軸跡智能數(shù)控雕刻機(jī)，屬于雕刻機(jī)械的技術(shù)領(lǐng)域。
目前對于復(fù)雜型面的美術(shù)品(例如玉器、大理石、象牙的雕刻工藝品，仍是手工制作，在加工過程中刀具運(yùn)行軌跡，必須是自由掃描的軌跡?？墒乾F(xiàn)有數(shù)控設(shè)備并不能滿足上述的要求，例如臺灣全量工業(yè)股份有限公司的CL—3M—C系列CNC雕刻機(jī)，Bergamo的OMAG數(shù)控雕刻機(jī)等等只能按一定規(guī)則進(jìn)行掃描進(jìn)給(例如行的進(jìn)給，列的進(jìn)給)，各種電腦雕刻機(jī)也只實(shí)現(xiàn)二維的雕刻，對于復(fù)雜形狀的美術(shù)品卻不能用現(xiàn)有的數(shù)控設(shè)備加工。
本實(shí)用新型的目的是要提供一種三維自由軌跡智能數(shù)控雕刻機(jī)，它可以克服上述的缺點(diǎn)，建立一個(gè)三維雕刻示教學(xué)習(xí)系統(tǒng)，它由三個(gè)互相垂直的坐標(biāo)與一個(gè)回轉(zhuǎn)工作臺組成，三個(gè)坐標(biāo)由光柵傳感器檢測，分辨為1μm，回轉(zhuǎn)工作臺由編碼器檢測。
本實(shí)用新型的目的是實(shí)樣實(shí)現(xiàn)的一種三維自由軌跡智能數(shù)控雕刻機(jī)，其雕刻機(jī)機(jī)座(1)內(nèi)有伺服馬達(dá)驅(qū)動器(2)，伺服馬達(dá)(3)在機(jī)座(1)的臺面上，與變速齒輪箱(4)相接，縱拖板(5)底面有燕尾導(dǎo)軌，橫拖板(6)垂直于縱拖板(5)，其間也有燕尾導(dǎo)軌，蝸輪蝸桿變速箱(7)裝在橫拖板(6)上的左側(cè)，并裝有三爪卡盤(8)，頂尖(14)位于右側(cè)，立柱(12)上部端面有升降拖板(11)，主電機(jī)(10)裝在升降拖板(11)上，主電機(jī)(10)軸上有主軸頭(9)、雕刻機(jī)底座(1)以導(dǎo)線(15)與計(jì)算機(jī)相連接，學(xué)習(xí)機(jī)底座(30)上有支撐主板(27)，光柵動尺(26)裝在該主板(27)上側(cè)端的光柵定尺(28)上，光柵定尺(24)與(28)互相垂直，橫支座(22)位于橫密珠恃軌(25)上，滾動導(dǎo)軌回珠器(23)裝在橫密珠導(dǎo)軌(25)后側(cè)面上，光柵尺(20)豎立裝在橫支座(22)上，光柵尺(20)下端以撓性軸(102)與電機(jī)(103)相連，垂直滾動直線導(dǎo)軌副(19)與光柵尺(20)相鄰，計(jì)算機(jī)以導(dǎo)線(15)分別與編碼器(34)，橫導(dǎo)軌副光柵尺(18)(20)，光柵尺(24)(28)相接，手工雕刻頭(32)與撓性軸(102)相接，主控制板和信號處理板，伺服傳動光隔器及數(shù)顯控制器組成一個(gè)電器控制系統(tǒng)。學(xué)習(xí)機(jī)回轉(zhuǎn)工作臺( )的支座(41)截面是凵字形，支架(450固定在支座(41)的立柱上，立柱(47)的孔中裝入軸(50)，軸上有軸承(48)，軸承之后有定位套(43)隔離開，支柱(47)右側(cè)裝有壓蓋(49)，軸(50)左端有聯(lián)接套(46)，聯(lián)接套(46)位于支架(45)內(nèi)，編碼器(44)與聯(lián)接套(460支架(45)相接，三爪卡盤(52)用壓緊螺釘(41)固定于軸(50)右端，支座(41)右側(cè)有一立柱(44)，孔中軸承(55)用定位(56)隔開，頂尖(11)裝在軸承(55)內(nèi)。
升降拖板(11)是L形截面，主電機(jī)(10)裝在肘板(57)上，電機(jī)(10)的主軸(66)垂直往下延伸于拖板(11)下方，立柱(12)上裝有齒輪箱(62)，伺服電機(jī)(64)裝在齒輪箱(62)外上部，其軸上有齒輪(68)，伺服電機(jī)(64)裝在齒輪箱(62)外上部，其軸上有齒輪(68)和軸承(67)，齒輪(63)與齒輪(68)嚙合，且裝在滾珠絲杠(60)的軸上，絲杠兩端有軸承(61)，絲杠兩端有端蓋(65)，且固定在立柱(12)上，滾珠螺母(59)與滾珠絲杠(60)咬合。
雕刻機(jī)回轉(zhuǎn)工作臺的底板(108)上固定一支座(71)，兩側(cè)支承一軸(82)軸上裝有蝸輪(72)和蝸桿(68)嚙合，在支座(71)兩側(cè)孔內(nèi)裝有軸承(70)，左右外側(cè)各有端蓋(69)(83)，軸(82)右端用壓緊螺釘(78)固接一法蘭盤(74)和三爪盤(8)，底板(67)另一側(cè)用螺栓(84)固定一支架(77)，其孔內(nèi)有軸承(76)，用隔套(78)(79)隔開，并裝入頂尖(11)。
支座(88)與縱拖(5)以燕尾軌(86)相接，滾珠絲杠(89)與滾珠螺母(90)嚙合，裝在縱拖板(5)槽同，絲杠右端有齒輪(92)與另一齒輪(95)嚙合，齒輪(98)裝在電機(jī)軸上，且有軸承(99)，滾珠螺母(90)與縱拖板(6)底部相連，縱拖板(6)底部另有滾珠絲杠(100)和絲母(101)。
主控制板的單片機(jī)U1與串行輸出轉(zhuǎn)換器U15、U15相接后接插件D4相接，同時(shí)又接于芯片U2和U5以及存貯器U7、U8，單片機(jī)U1又接于反向器U9A控制器U4既接于U1、U2、U9A的相應(yīng)端，同時(shí)又與接插件D1相接，U4又與譯碼器U11相接，U11又與反向器U9B和鎖存器U6相應(yīng)端相接，鎖存器U6又與譯碼在U10相接，單片機(jī)U33和U5相應(yīng)端連接，同時(shí)又接U7和U12A，U12B。
信號處理板的芯片U1與運(yùn)算放大器L1相接后接地，接插件D1，又與芯片U2和運(yùn)算放大器L2相接后接于U5的相應(yīng)端，該芯片U5又接于芯片U3A，U3B，U3C和U3D，后再接于芯片U2和接插件D2相應(yīng)端。
芯片T2由T9016A，T9016BT9016C，T9016D組成，并連后與接插件D1和D2相接。


圖1雕刻機(jī)示意圖；圖2學(xué)習(xí)機(jī)示意圖；圖3學(xué)習(xí)機(jī)回轉(zhuǎn)工作臺示意圖；圖4學(xué)習(xí)機(jī)回轉(zhuǎn)工作臺側(cè)示圖；圖5雕刻機(jī)垂直導(dǎo)軌和驅(qū)動機(jī)構(gòu)示意圖；圖6雕刻機(jī)垂直導(dǎo)軌和驅(qū)動機(jī)構(gòu)側(cè)視圖；圖7雕刻機(jī)回轉(zhuǎn)工作臺示意圖；圖8雕刻機(jī)回轉(zhuǎn)工作側(cè)視圖；圖9工作臺水平移動及其傳動機(jī)構(gòu)示意圖；
圖10工作臺水平移動及其傳動機(jī)構(gòu)側(cè)視圖；
圖11主控制板電路圖；
圖12信號處理板電路圖；
圖13伺服傳動光隔器圖；
圖14按鍵和數(shù)顯控制器電路圖。
茲結(jié)合附圖對三維自由軌跡智能數(shù)控雕刻機(jī)的結(jié)構(gòu)詳細(xì)敘述
由
圖1，雕刻機(jī)機(jī)座(1)內(nèi)有伺服馬達(dá)驅(qū)動器(2)，伺服馬達(dá)(3)裝在機(jī)座(1)的臺面上，與變速齒輪箱(4)相接。縱拖板(5)底面有燕尾導(dǎo)軌(85)可以在底座(1)上滑行，即在X方向滑動，橫拖板(6)置于縱拖板(5)上，其間有燕尾形導(dǎo)軌，所以橫拖板(6)可在豎方向(即Y軸方向)移動，蝸輪蝸桿變速箱(7)裝在橫拖板(6)上面的左側(cè)，并與一三爪卡盤(8)相接，頂尖(14)位于橫拖板(6)上的右側(cè)，與三爪卡盤(8)相對應(yīng)；立柱(12)是形，其上部端面裝升降拖板(11)并沿燕尾形導(dǎo)軌(58)滑移，升降拖板(11)的截面是L形，主電機(jī)(10)裝在升降拖板(11)的水平面上，主電機(jī)(10)軸上裝有主軸頭(19)，雕刻機(jī)底座(1)以導(dǎo)線(15)與計(jì)算機(jī)相連接。
由圖2，計(jì)算機(jī)的主控箱(16)上方有顯示屏(17)，前面有—鍵盤(15)以導(dǎo)線與主控箱(16)相連，學(xué)習(xí)機(jī)的底座(20)上有支撐主板(27)，該主板是7形，光柵動尺(26)裝在支撐主板(27)上側(cè)端的光柵定尺(28)上面，光柵定尺(24)與光柵定尺(28)的方向相互垂直，橫支座(22)位于橫密珠導(dǎo)軌(25)的后側(cè)面上，橫支座(22)截面是一三角形，光柵尺(20)豎立地裝在橫支座(22)端面上，光柵尺(20)下端以撓性軸(102)與電機(jī)(103)相連接，垂直滾動直線導(dǎo)軌副(19)與光柵尺(20)相鄰，計(jì)算機(jī)的導(dǎo)線分別與編碼器(34)、橫導(dǎo)軌副光柵尺(18)(20)、光柵尺(24)和(28)相接。
手工雕刻(32)與撓性軸(102)相接，編碼器(34)和回轉(zhuǎn)卡盤(33)都位于底座(30)的一側(cè)，而頂尖(31)位于另一側(cè)。
由圖3、圖4，學(xué)習(xí)機(jī)回轉(zhuǎn)工作臺的支座(41)是凵形，支架(45)固定在支座(41)的立柱上面，立柱(47)上有孔，孔中裝入軸(50)，軸(50)上有軸承(48)，軸承(48)之間有定位套(42)和內(nèi)定位套(43)，予以隔開，支柱(47)右側(cè)裝有壓蓋(49)以壓緊軸承(48)，軸(50)左端有聯(lián)接套(46)，聯(lián)接套(46)位于支架(45)內(nèi)，編碼器(44)與聯(lián)接套(46)支架(45)相接，三爪卡盤(52)用壓緊螺釘(51)固接于軸(50)右端，卡盤(52)具有卡爪(53)，支座(41)上右側(cè)也有一立柱(44)，其上部孔中裝入2個(gè)軸承(55)，用定位套(56)隔開；頂尖(31)裝在軸承(55)內(nèi)。
由圖5、6升降拖板(11)是L形截面，主電機(jī)(10)裝在肘板(57)上，肘板(57)以螺栓(58)固定于升降拖板(11)上面，電機(jī)(10)的主軸(66)垂直往下延伸，于升降拖板(11)下方，立柱(12)上端裝有齒輪箱(62)，伺服電機(jī)(64)裝在齒輪箱(62)外的上部，電機(jī)軸上裝有齒輪(68)和兩個(gè)軸承(67)，齒輪(63)與齒輪(68)嚙合，該齒輪(63)裝在滾珠絲杠(60)的軸上，該絲杠的兩端均裝有軸承(61)，滾珠絲杠(60)的軸上，其兩端均裝有端蓋(65)，固定于立柱(12)上，可防止軸承松動，滾珠螺母(59)與滾珠絲杠(60)嚙合，升降拖板(11)與立柱(12)以燕尾導(dǎo)軌(58)相接合。
由圖7-8，底板(107)上用螺栓(81)固定一支座(71)，支座(71)兩側(cè)支承一軸(82)，該軸上裝有一蝸輪(72)與蝸桿(68)嚙合，在支座(71)兩側(cè)的孔內(nèi)裝有軸承(70)，左側(cè)有端蓋(69)，右外側(cè)也裝有端蓋(83)，軸(82)的右端用壓緊螺釘(75)固接一法蘭盤(74)和三爪卡盤(8)。
底板(107)上另一側(cè)用螺栓(84)固定一支架(77)，該支架(77)上部的孔中裝有2個(gè)軸承(76)，用隔套(78)(79)隔開，再裝入頂尖(11)，右側(cè)有端蓋(80)固定在支架(77)上。
由圖9—10，支座(88)與縱拖板(5)以燕尾形導(dǎo)軌(86)相接，滾珠絲杠(89)與滾珠絲母(90)嚙合，都裝在縱拖板(5)的槽內(nèi)，絲杠(89)左右端均裝有軸承(88)，并用端蓋(87)或壓蓋(91)抵壓，絲杠右端裝有一齒輪(92)與另一齒輪(98)嚙合，齒輪(98)裝在電機(jī)(94)的軸上，且裝有軸承(99)，軸承(99)支承在(96)上，該兩齒輪(98)(92)都裝在齒輪箱(93)內(nèi)，滾珠絲母(90)與橫拖板(6)底部相連，縱拖板(5)底部也有滾動絲杠(100)和絲母(101)。
由
圖11，主控制板的單片機(jī)U1(型號8098)其1端接于串行輸入轉(zhuǎn)換器U16A(型號M1489)3端，單片機(jī)U1的2端接于串行輸出轉(zhuǎn)換器U15A(型號UA1488)的2端，轉(zhuǎn)換器U16A的3端接于接插件D4(型號DB9)的9端，轉(zhuǎn)換器U16A的1端于接插件D4的5端，單片機(jī)U1的14端(WR)接于U4(型號8279)11端(WR)，同時(shí)又接于U2(型號8255)的36端(WR)，U7(型號6264)的27端，U8(型號6264)的27端(WE)，U1的48端(RESET)接于反向器U9A(型號74LSO4)的2端，同時(shí)又并連聯(lián)于U4(型號8279)的9端(Reset)以及U2的35及端，以及U2(型號8255)35端，U9A的1端與電阻R3電容C4并聞，同時(shí)又接地，按鈕S1的另一端接電阻R1，電阻R1的另端接+5V電源；U1的39端(EA)與二電容C2C3并聯(lián)，再接于振晶C01，接于U1的36端，35端。
U1的32，31，30，29，28，27，26，25端輸出分別成八位數(shù)據(jù)總線D0，D1，D2，3，D4，D5，D6，D7。鎖存器芯片U6(型號74LS373)的3，4，7，8，13，14，17，18依次接于U1的32，21，30，29，28，27，26，25諸端，U6的2，5，6，9，12，15，16，19諸端分別形成低八位地址線A0，A1，A2，A3，A4，A5，A6，A7。接于譯碼器U10(型號74LS138)的6，5，E3，E2，E1端，同時(shí)接于U2(型號8255)的9、8號端，鎖存器U6的2，5，6，9，12，15，19的諸端同時(shí)與U1的17，18，19，20，21，22，23，24端分別形成16位地址總線A0，A1，A2……A15，U3的10，9，8，7，6，5，4，3，25，24，21，23，2端連接于地址總線A0，A1，A2……A12，譯碼器芯片U10的13端按于U4的(8279)22端，4端接U2的6端。
芯片U4(型號8279)的27，26，25，24接于接插件D1(型號DB25)的12，24，11，23端，4端接至U1的47端，22端接至U10的13端，10端接至U1的33端，再接EpROM存貯器U3的22端以及U7和U8(型號6264)的22端，U4的11端接至U1的14端，U3的36端(型號8255)，U4的9端(Resel)接至反向器U9A的2端，同時(shí)又接于接插件D1的13，25，10，22端，U4的32，33，34端接于譯碼器U11(型號74LS138)的1，2，3端，U2的1，2，5，6，7，8端接至接插件D1的4，16，3，15，14端。
譯碼器U11(74L384)的1，2，3端接U4的32，33，34端，4，5端相接，接于U9B反向器(型號74LSO4)的3端及鎖存器U6的1端，并接于U11的6端接至U9B的4端，接U4的32，33，34端，4，5端接地，U11的6的端接到U9B的4端，U11的15端接D1的9端，14端接至D1的21端，U11的13，12端接D1的8，20端。
芯片U2(型號8255)的34，33，32，31，30，29，28，27端連接于U3的11，12，12……19端以及U4的12，13，14……19端而4，3，2，1，40，39，38，37接地接插件D3的13端，25，12，24，11，23，10，22端，U2的18，19，20，21，22，23，24，25端接于接插件D3的5，9，18，19，7，21，6，而U3的14，15，16，17，18，12，11，10端接于接插件D3的1，14，2，15，3，16，4，17端。
U5(型號8255)的34，33，32，31，30，29，28，27端接于數(shù)據(jù)總線D0，D1，D2，D3，D4，D5，D6，D7，后接U3的11，12，13，……19端同時(shí)又接U1的32，31，30，29，28，27諸端，U5的5，36，9，8，35，6端接于U2的5，36，9，8，35端及U10(型號74LS138)的15端，U5的5，36端接于U7的22，27，端，U5的9端與8端接地址總線A0線A1，U12A的2，3，1端以及U12B的14，13，15端連接于地址總線A13，A14，A15。
U5的4，3，2，1，40，39，38，37端接至接插件D2(型號DB25)的1，14，2，15，3，16，4，17端，U5的18，19，20，21，23，24，26端接接插件D2的5，18，6，19，7，20，8，21端，而U5的14，15，16，17，13，12，11，10端連接于D2的9，22，10，23，11，24，12，25端，U12B的(型號74LS139)的12，11端接U13A(型號74LS11)的1，2，13端，U13B的9端接于U13B的5端，U13B的6端接于U8(型號6264)20端。
U8的10，9，8，7，6，5，4，3，25，24，21，23，2端相接于地址總線A0，A1，A2，A3，A4，A5，A6，A7……A12，Ua的12，13，14，15……19端相接于U7以及U3的11，12，13……19端，并連接于數(shù)據(jù)總線D0，D1，D2，D3，D4，D5，D6，D7。
U14C的9，10，11端連接于地址總線A12，A11，A10。U14B(型號74LS11)的5，4，3端連接于地址總線A9，A8，A7，U14B的6端接于U14A的2端，連接于地址U14A的2端，U14C的8端接于U14A的13端，U14A的12端接于U10的4端。
由
圖12，控制器(型號4022)的14端CLK接于+5，13端(ENA)接于芯片U2(型號4094)的3端(CLK)，同是又并聯(lián)接于運(yùn)算放大器L2(型號LM311)的輸出端7端，單片機(jī)U1的15端(RST)接于芯片U3B(型號7432)的輸出端6端，芯片U1的2端(Q0接于芯片U2(型號4094)的2端(STR)。
芯片U2的2端(D)接到L1運(yùn)算放大器(型號LM311)的輸出端，U2的3端(CLK)接至L2運(yùn)算放大器(型號LM311)的輸出端7端，同時(shí)并聯(lián)電阻R4后再與U1的14端并聯(lián)于電容C1和+3，電阻R4的一端又并聯(lián)接于L2運(yùn)算放大器的8端(正輸入端)，同時(shí)又并聯(lián)電阻R5再接于芯片U5(型號9016)5端以及3端，1端。
U2的15端(DE)接至U3A(型號7432)的輸出端3端，U2的4，5，6，7，14，13，12，11端各接于接插件D2(型號DB15)的1，9，2，19，4，12，5，13端，接插件D2的6端接于U3A的1端，接插件D2的14端接于U3B(型號7432)的5端，存貯器U3B的4端與存貯器U3A的2端以及存貯器U3C的9端和存貯器U3D的12端一同接至L2運(yùn)算放大器的1端，同時(shí)又接地。
接插件D2的7端接于U3C的9端和10端，D2的8端接于U3D的13端。
U3C的8端接于芯片U5的4端。
U3D11端接于U5的2端。
L1的運(yùn)算放大器的8端與電阻R3和U1的14端并聯(lián)接于電容C1和+5，L1的1端接地，L1的4端和L2運(yùn)算放大器4端聯(lián)接，L1的2端和電阻R1和電容C1并聯(lián)，再接接插件D1(型號DB9)端，L1的3端和2端并聯(lián)電容C3接于D1的5端，同時(shí)又并接于U5的15端。
L2運(yùn)算放大器的8端與電阻R4并聯(lián)接于電阻S2后再接地U5的7和5端，5端又與3端和1端并聯(lián)。
L2運(yùn)算放大器的2端和電容C3并聯(lián)，電容C3又與3端電阻R2電容C2并聯(lián)后接到D1的8端，L2的2端同時(shí)并聯(lián)于D1的4端以及U5的15端。
由
圖13，T9016A的1，3，5，7端接至接插件D1(型號DB25)的13，26，12，24諸端，16端接于電阻R1后接±5V，而16，13，11，9端接于接插件D2(DB25)1，14，2，16端。
T9016B的1，3，5，7端接接插件D1的11，23，18，22端，，T9016的15，13，11，9端接接插件D2的3，16，4，6端。
T901601，3，5，7端接接行件D1的9，8，4，3端，而15，13，11，9端接D2的17，6，18，12端。
T9016D的1，3，5，7端接D1的16，2，14，1端，而15，13，11，9端接D2的21，9，22，19端。
T9016A，T9016B，T9016C，T9016D的2，4，6，8端互相連接后接電阻R2后接地，而16，14，12內(nèi)端也相互連接。
由
圖14，按鍵S1，S3，S4，S10的一端相連接于電阻R和+5V，同時(shí)又接于D6的14端。
按鍵S1，S6，S2，S16的一端相連接于D6的1端。
按鍵S6，S7，S5，S11的一端共同接于D6的15端。
按鍵S2，S8，S9，S12的一端接于D6的3端，按鍵的另一端接于D6的16端。
按鍵S3，S7，S8，S15的另一端連接于D6的2端。
按鍵S4，S5，S9，S14的一端連接于D6的3端。
按鍵S16，S15，S14，S13一端接于D6的17端，同時(shí)又接至D7的15端按鍵S10，S11，S12，S13的另一端連接于D16的4端。
芯片D5(型號T9016)的1，2，3，4，5，6，7，8諸端接至D6的9，21，8，28，7，19，6，18端，而9端接至液晶顯示D1，D2，D3，D4(型號均為D1P14)的4端，D5的18端接至D1，D2，D3，D4的13端，而D5的12，14，16諸端接于D1，D2，D3，D4的12，11，16端。
D7(型號T9016)的8，7，6，5，4，3，2，1端接至D6的23，11，24，12，25，13端，而9，11，13，15端又接至D1，D2，D3，D4的7端，6，5和4端，而D1，D2，D3，D4的4端又各與8端相接。
三維自由軌跡智能數(shù)控雕刻機(jī)的工作原理是(1)，首先由雕刻藝人通過學(xué)習(xí)機(jī)進(jìn)行手工雕刻，學(xué)習(xí)機(jī)的垂直導(dǎo)軌上裝有手工；用雕刻工具，操作時(shí)，，上雕刻藝人直接操縱該工具，工件裝在學(xué)習(xí)機(jī)的回轉(zhuǎn)臺上，雕刻過程的軌跡信息由學(xué)習(xí)機(jī)上的三坐標(biāo)傳感器(光柵)與回轉(zhuǎn)編碼器采集，輸入至信號采集板(
圖12的D1接口，經(jīng)信號處理后，由
圖12的D2的接口輸入到主控制板的D2接口(
圖11)，利用學(xué)習(xí)機(jī)可完成三維復(fù)雜型面雕刻加工全過程。(2)，通過計(jì)算機(jī)的控制處理，建立雕刻特征模型，并可設(shè)計(jì)新的雕刻圖案，自動產(chǎn)生自由軌跡雕刻，數(shù)控代碼程序(3)，主控制板通過由單片機(jī)8098來控制，通過8098單片機(jī)的串行通訊口，MC1489，UA1488，D4與主計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)分布式控制系統(tǒng)，
圖11所示主控制板既能用于學(xué)習(xí)機(jī)的控制，又能用于雕刻機(jī)的控制；(4)雕刻機(jī)主控制板接收主計(jì)算機(jī)(1BM-PC286)以上機(jī)器及其兼容工控機(jī))的數(shù)控代碼程序后，自動控制雕刻機(jī)實(shí)現(xiàn)雕刻加工，(5)雕刻機(jī)的直線坐標(biāo)由伺服馬達(dá)、齒輪變速箱帶動滾珠絲杠副，驅(qū)動水平工作臺與發(fā)型直主軸架實(shí)現(xiàn)三座標(biāo)的運(yùn)動；回轉(zhuǎn)工作臺內(nèi)伺服電機(jī)，由伺用驅(qū)動裝置控制，而驅(qū)動裝置則通過
圖13的伺服傳動光融器主控制板(
圖11的D3口)連接。(6)主電機(jī)可采用直流調(diào)速電機(jī)或交流調(diào)速電機(jī)，伺服電機(jī)可采用大功率的進(jìn)步電機(jī)及其伺服驅(qū)動裝置，也可采用直流伺服電機(jī)。(7)工個(gè)通過安裝板直接裝在三爪卡盤上。(8)
圖14所示功能鍵盤與數(shù)顯通過D6(DB25)與主控制板(
圖11)的D1接口連接，實(shí)現(xiàn)雕刻控制功能要求。(9)通過以上過程便可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜型面自由雕刻(包括復(fù)制、鏡面加工、比例放大、縮小加工、創(chuàng)造性設(shè)計(jì)與加工)。
各電路板之間的連接關(guān)系(1)主控制板(
圖11)只有二個(gè)8255并行接口控制器(U3，U5)，一個(gè)鍵盤與顯示控制器8279(U4，其中U5用于控制學(xué)習(xí)機(jī)，采集手工雕刻過程信息，U2用于雕刻機(jī)伺服驅(qū)動控制；
(2)各電路板的連接a.主控制板的U5通過D2接口與信號處理板(
圖12)的D2接口處連接，信號處理板的D1接口與光柵傳感器連接；b.主控制板的U2通過D3接口與光耦隔離器(
圖13)的D1接口連接，光耦隔離器D2接口與伺服驅(qū)動裝置連接；c.主控制板的U1通過接口與按鍵和數(shù)顯控制器電路板的D6接口連接；d.主控制板的U1(8098)通過UA1488，MC1489，D1接口與主計(jì)算機(jī)的串行口連接。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，三維自由軌跡智能數(shù)控雕刻機(jī)具有下列優(yōu)點(diǎn)1、自由軌跡雕刻，通過智能學(xué)習(xí)機(jī)的結(jié)合，把數(shù)控技術(shù)和手工雕技術(shù)結(jié)合起來，獲得最佳雕刻效果。
2、適用于復(fù)雜型面，特別是美術(shù)品的雕刻加工。
3、工作效率顯著提高，一般手工雕刻費(fèi)時(shí)半年以上，使用本機(jī)只需半月時(shí)間，效率提高10倍以上。
4、降低勞動強(qiáng)度，改善勞動環(huán)境。
5、加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。
6、能實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造性的雕刻圖案設(shè)計(jì)。
權(quán)利要求1.一種三維自由軌跡智能數(shù)控雕刻機(jī)，其特征在于雕刻機(jī)機(jī)座(1)內(nèi)有伺服馬達(dá)驅(qū)動器(2)，伺服馬達(dá)(3)在機(jī)座(1)的臺面上，與變速齒輪箱(4)相接，縱拖板(5)底面有燕尾導(dǎo)軌，橫拖板(6)垂直于縱拖板(5)，其間也有燕尾導(dǎo)軌，蝸輪蝸桿變速箱(7)裝在橫拖板(6)上的左側(cè)，并裝有三爪卡盤(8)，頂尖(14)位于左側(cè)，立柱(12)上部端面有升降拖板(11)，主電機(jī)(10)在裝在升降拖板(11)上，主電機(jī)(10)軸上有主軸頭(9)、雕刻機(jī)底座(1)以導(dǎo)線(15)與計(jì)算機(jī)相連接，學(xué)習(xí)機(jī)具有回轉(zhuǎn)工作臺，雕刻機(jī)也有一回轉(zhuǎn)工作臺，該工作臺的水平移動機(jī)構(gòu)有支座(88)和縱拖板(5)，學(xué)習(xí)機(jī)底座(30)上有支撐主板(27)，光柵動尺(26)裝在該主板(27)上側(cè)端的光柵定尺(28)上，光柵定尺(24)與(28)互相垂直，橫支座(22)位于橫密珠導(dǎo)軌(25)上，滾動導(dǎo)軌回珠器(23)裝在橫密珠導(dǎo)軌(25)后側(cè)面上，光柵尺(20)豎立裝在橫支座(22)上，光柵尺(20)下端以撓性軸(102)與電機(jī)(103)相連，垂直滾動直線導(dǎo)軌副(19)與光柵尺(20)相鄰，計(jì)算機(jī)以導(dǎo)線(15)分別與編碼器(34)，橫導(dǎo)軌副光柵尺(18)(20)，光柵尺(24)(28)相接，手工雕刻頭(32)與撓性軸(102)相接，主控制板和信號處理板，伺服傳動光隔及數(shù)顯控制器組成一個(gè)電器控制系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雕刻機(jī)，其特征在于學(xué)習(xí)機(jī)回轉(zhuǎn)工作臺的支座(41)截面是凵字形，支架(45)固定在支座(41)的立柱上，立柱(47)的孔中裝入軸(50)，軸上有軸承(48)，軸承之后有定位套(43)隔離開，支柱(47)右側(cè)裝有壓蓋(49)，軸(50)左端有聯(lián)接套(46)，聯(lián)接套(46)位于支架(45)內(nèi)，編碼器(44)與聯(lián)接套(46)支架(45)相接，三爪卡盤(52)用壓緊螺釘(41)固定于軸(50)右端，支座(41)右側(cè)有一立柱(44)，孔中軸承(55)用定位套(56)隔開，頂尖(11)裝在軸承(55)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雕刻機(jī)，其特征在于升降拖板(11)是L形截面，主電機(jī)(10)裝在肘板(57)上，電機(jī)(10)的主軸(66)垂直往下延伸于拖板(11)下方，立柱(12)上裝有齒輪箱(62)，伺服電機(jī)(64)裝在齒輪箱(62)外上部，其軸上有齒輪(68)，伺服電機(jī)(64)裝在齒輪箱(62)外上部，其軸上有齒輪(68)和軸承(67)，齒輪(63)與齒輪(68)嚙合，且裝在滾珠絲杠(60)的軸上，絲杠兩端有軸承(61)，絲杠兩端有端蓋(65)，且固定在立柱(12)上，滾珠螺母(59)與滾珠絲杠(60)嚙合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雕刻機(jī)，其特征在于雕刻機(jī)回轉(zhuǎn)工作臺的底板(108)上固定支座(71)，兩側(cè)支承一軸(82)軸上裝有蝸輪(72)和蝸桿(68)嚙合，在支座(71)兩側(cè)孔內(nèi)裝有軸承(70)，左右外側(cè)各有嚙合，在支座(71)兩側(cè)孔內(nèi)裝有軸承(70)，左右外側(cè)各有端蓋(69)(83)，軸(82)右端用壓緊螺釘(78)固接一法蘭盤(74)和三爪盤(8)，底板(67)另一側(cè)用螺栓(84)固定一支架(77)，其孔內(nèi)有軸承(76)，用隔套(78)(79)隔開，并裝入頂尖(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雕刻機(jī)，其特征在于支座(88)與縱拖板(5)以燕尾導(dǎo)軌(86)相接，滾珠絲杠(89)與滾珠螺母(90)嚙合，裝在縱拖板(5)槽同，絲杠右端有齒輪(92)與另—齒輪(95)嚙合，齒輪(98)裝在電機(jī)軸上，且有軸承(99)，滾珠螺母(90)與縱施板(6)底部相連，縱拖板(6)底部另有滾珠絲杠(100)和絲母(101)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雕刻機(jī)，其特征在于主控制板的單片機(jī)U1與串行輸出轉(zhuǎn)換器U15、U16相接后與接插件D4相接，同時(shí)又接于芯片U2和U5以及存貯器U7、U8，單片機(jī)U1又接于反向器U9A控制器U4既接于U1、U2、U9A的相應(yīng)端，同時(shí)又與接插件D1相接，U4又與譯碼器U11相接，U4又與反向器U9B和鎖存器U6相應(yīng)端相接，鎖存器U6又與譯碼在U10相接，單片機(jī)U1與U3和U5相應(yīng)端連接，同時(shí)又接U7和U12A，U12B。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雕刻機(jī)，其特征在于信號處理板的芯片U1與運(yùn)算放大器L1相接后接于接插件D1，又與芯片U2和運(yùn)算放大器L2相接后接地、U5的相應(yīng)端，該芯片U5又接于芯片U3A，U3B，U3C和U3D，后再接于芯片U2和接插件D2相應(yīng)端。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雕刻機(jī)，其特征在于芯片T2由T9016A，T9016BT9016C，T9016D組成，T9016A的1，3，5，7端接至接插件D1的13，26，12，24諸端，16端接于電阻R1后接±5V，而16，13，11，9端接于接插件D2(DB25)1，14，2，16端，T9016B的1，3，5，7端接接插件D1的11，23，18，22端，，T9016的15，13，11，9端接接插件D2的3，16，4，6端，T9016C 1，3，5，7端接接行件D1的9，8，4，3端，而15，13，11，9端接D2的17，6，18，12端，T9016D的1，3，5，7端接D1的16，2，14，1端，而15，13，11，9端接D2的21，9，22，19端，T9016A，T9016B，T9016C，T9016D的2，4，6，8端互相連接后接電阻R2后接地，而16，14，12內(nèi)端也相互連接。
專利摘要一種三維自由軌跡智能數(shù)控雕刻機(jī)，雕刻機(jī)底座內(nèi)有伺服電機(jī)驅(qū)動器，機(jī)座上有伺服電機(jī)與變速箱相接，縱橫拖板之間有燕尾導(dǎo)軌；蝸輪變速箱裝于橫拖板左側(cè)，并有三爪卡盤，頂尖位于右側(cè)，立柱上端面有升降拖板，雕刻機(jī)底座以導(dǎo)線與計(jì)算機(jī)相連，學(xué)習(xí)機(jī)底座上有支撐主板，光柵動尺裝在光柵定尺上面，光柵尺豎立裝在橫支座上，下端以撓性軸與電機(jī)相接，計(jì)算機(jī)分別與編碼器，光柵定尺相接。本裝置可實(shí)現(xiàn)三維自由軌跡的自由雕刻作業(yè)，可加工復(fù)雜形狀，效率提高10倍以上。
文檔編號B44B1/00GK2239358SQ95226290
公開日1996年11月6日 申請日期1995年11月23日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月23日
發(fā)明者鄧中亮 申請人:鄧中亮