本发明涉及机械设备领域，尤其涉及一种新型雕刻机。
背景技术：
雕刻机是通过雕刻头处安装的刀具，对固定于加工平台上的待加工材料进行切削，从而获得所需形状或图案的产品，具有精度高、噪音小、速度快等特点，常应用于石材、木材、钢材等材料的雕刻加工；现常使用的单轴雕刻机，加工区域受到限制，对于复杂的形状无法加工；部分四轴雕刻机虽然有较好的加工自由度，但设备结构复杂，可靠性和加工精度不足。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供一种新型雕刻机，包括机架、设置于机架内部的主机、与机架一侧端面固定连接的加工平台、位于加工平台外侧并由一横梁支撑的加工单元，所述横梁通过一动梁与机架上下滑动连接，所述横梁与动梁将机架固定加工平台的侧面围合于其中并形成一口字形；所述加工单元包括设置于横梁上端的底板、与底板前后滑动连接的一挂板、挂板上端一字排列的多组第一电机，所述底板与所述横梁左右滑动连接，所述第一电机的轴伸端连接有用于雕刻的刀头；所述加工平台上设置有与第一电机对应的固定卡盘，所述固定卡盘由连接于加工平台下方的第二电机驱动转动，所述第一电机和第二电机与所述主机电连接；本新型雕刻机的加工单元在旋转加工的同时，可以上下、前后、左右移动，实现了柱形、弧形等曲面的立体加工，加工速度快；加工平台多工位同时加工提高了生产效率；位置传感器和扭力传感器能及时监测异常，提高了设备的可靠性。
本发明的技术方案如下：
一种新型雕刻机，包括机架、设置于机架内部的主机、与机架一侧端面固定连接的加工平台、位于加工平台外侧并由一横梁支撑的加工单元，所述横梁通过一动梁与机架上下滑动连接，所述横梁与动梁将机架固定加工平台的侧面围合于其中并形成一口字形；所述加工单元包括设置于横梁上端的底板、与底板前后滑动连接的一挂板、挂板上端一字排列的多组第一电机，所述底板与所述横梁左右滑动连接，所述第一电机的轴伸端连接有用于雕刻的刀头；所述加工平台上设置有与第一电机对应的固定卡盘，所述固定卡盘由连接于加工平台下方的第二电机驱动转动，所述第一电机和第二电机与所述主机电连接。
其中，所述加工平台包括与机架连接的固定板和与固定板垂直连接的固定座，所述固定卡盘设置于所述固定座的上端且与固定座铰接；所述固定座下方设置有一减速机，所述第二电机通过减速机与固定座上的固定卡盘连接；所述机架在与加工平台连接的端面设置有多条竖直的工形挖槽，所述固定板通过螺钉与挖槽内的螺母锁紧连接，所述减速机和第二电机的四周设置有一圈机罩。
其中，所述第二电机与减速机之间设置有一扭力传感器，所述扭力传感器与主机电连接。
其中，所述机架在固定加工平台的侧面的左右两端分别设置有竖直的滑轨，所述动梁在与机架连接的内侧面设置有滑块，所述动梁通过滑块与机架上的滑轨上下滑动连接；所述机架内部设置有一由第三电机驱动的竖直丝杆，套入机架内的动梁在所述丝杆位置设置有一丝杆螺母，所述第三电机与所述主机电连接。
其中，所述动梁为中空的方管，所述横梁为向上开口的u形结构，所述横梁在u形的开口内设置有多个与横梁长度方向垂直的加强筋；所述横梁在u形开口的两侧壁的顶部分别设置有一与横梁平行的导轨，所述底板在与导轨连接位置设置有滑块，所述底板通过滑块与横梁上的导轨滑动连接；所述横梁在u形凹槽内设置有一与其长度方向平行的丝杆，所述底板在其底部中心位置设置有一丝杆螺母，所述底板通过一第四电机控制在丝杆上左右移动，所述第四电机与所述主机电连接。
其中，所述挂板的底端设置有一组与横梁垂直的滑块，所述底板在与挂板连接的位置设置有与滑块对应的滑轨，所述挂板通过滑块与底板上的滑轨滑动连接；所述底板在两滑轨的中间设置有一丝杆，所述挂板在其底部中间设置有一丝杆螺母，所述挂板通过第五电机控制在丝杆上前后移动，所述第五电机与所述主机电连接。
其中，所述第一电机通过一c字形夹具夹紧固定，所述夹具的开口端通过螺钉上下锁紧，所述夹具的底端与所述挂板固定连接；所述挂板在支撑第一电机的外侧设置有一圈环绕的机头罩，所述挂板在靠近加工平台的端面设置有一封闭机头罩的挡板，所述第一电机由所述挡板中部穿出。
其中，所述第一电机在其轴伸端的初始位置设置有一位置传感器，所述位置传感器随第一电机的轴伸端一起转动，所述位置传感器与主机电连接。
其中，所述机架的支撑结构为中空的方管；所述动梁的外侧设置有一圈动梁护罩，所述机架在支撑加工平台的侧面设置有一圈环绕的围板，所述围板下侧设计成一斜面，斜面倾斜向下的底部设置有一收纳槽。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明的加工单元在旋转加工的同时，可以上下、前后、左右移动，实现了柱形、弧形等复杂曲面的立体加工，加工速度快；加工平台多工位同时加工提高了生产效率。
2、本发明第二电机通过减速机与固定座上的固定卡盘连接，减速机起到匹配转速和传递转矩的作用，降速同时提高了输出扭矩，保证待雕刻产品能平稳有力的旋转。
3、本发明加工平台通过螺钉与机架上的挖槽固定连接，连接稳定牢固；当需要雕刻不同高度的产品时，可以调整加工平台在机架上的高度，提供了便携的加工位置。
4、本发明机罩、机头罩、挡板、动梁护罩的设置，有效的避免雕刻碎屑落入设备的部件内部，从而影响设备的正常运转，减少了设备保养清洁的时间。
5、本发明第二电机与减速机之间设置有一扭力传感器，扭力传感器能实时监测待雕刻产品受到的扭力大小，从而避免雕刻刀头切削量过大导致的刀头损坏或电机损坏，提高了设备的可靠性。
6、本发明动梁、底板、挂板通过丝杆传动，传动摩擦损失小且传动精度高，适用于高速雕刻加工，提高了设备的精度和效率。
7、本发明横梁为u形开口结构且开口内设置有多个加强筋，在减小横梁重量的同时，提供了较好的结构强度；动梁和机架的支撑结构为中空的方管，减少了设备的重量，同时中空方管的刚性高。
8、本发明第一电机在其轴伸端的初始位置设置有一位置传感器，位置传感器能随第一电机的轴伸端一起转动，位置传感器能实时探测第一电机端部距离待雕刻产品的距离，避免待雕刻产品与电机相撞，提高了设备的安全性和可靠性。
9、本发明机架在支撑加工平台的侧面设置有一圈环绕的围板，围板能避免雕刻的碎屑到处飞溅，另围挡的底端设置为斜面并由一收纳槽接收滑落的碎屑，提高了生产车间的整洁度，减少了停机保养清洁的时间。
10、本发明第一电机可装载自摆式刀头，刀头的刀尖在压电陶瓷片的推动下持续摆动，使刀头切削加工的同时，可以左右摆动刨刮，增加了雕刻机的切削效果。
附图说明
图1为本发明的示意图；
图2为本发明加工平台的示意图；
图3为本发明动梁与机架传动处的局部示意图；
图4为本发明横梁与底板传动处的局部示意图；
图5为本发明第一电机位置的局部示意图；
图6为本发明围板位置的正视图；
图7为本发明自摆式刀头的示意图。
图中附图标记表示为：
1-机架、11-挖槽、12-第三电机、13-围板、14-收纳槽、2-主机、3-加工平台、31-固定卡盘、32-第二电机、33-固定板、34-固定座、35-减速机、36-机罩、37-扭力传感器、4-横梁、5-加工单元、51-底板、52-挂板、53-第一电机、54-第四电机、55-第五电机、56-夹具、57-机头罩、58-挡板、59-位置传感器、6-动梁、61-动梁护罩、7-丝杆、8-丝杆螺母、9-刀头、91-刀座、92-刀尖、93-压电陶瓷片、94-弹簧、95-正极块、96-负极块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。
参见图1至7，一种新型雕刻机，包括机架1、设置于机架1内部的主机2、与机架1一侧端面固定连接的加工平台3、位于加工平台3外侧并由一横梁4支撑的加工单元5，所述横梁4通过一动梁6与机架1上下滑动连接，所述横梁4与动梁6将机架1固定加工平台3的侧面围合于其中并形成一口字形；所述加工单元5包括设置于横梁4上端的底板51、与底板51前后滑动连接的一挂板52、挂板52上端一字排列的多组第一电机53，所述底板51与所述横梁4左右滑动连接，所述第一电机53的轴伸端连接有用于雕刻的刀头9，加工单元5在旋转加工的同时，可以上下、前后、左右移动，实现了柱形、弧形等复杂面的立体加工；所述加工平台3上设置有与第一电机53对应的固定卡盘31，所述固定卡盘31由连接于加工平台3下方的第二电机32驱动转动，加工平台3多工位同时加工提高了生产效率；所述第一电机53和第二电机32与所述主机2电连接。
进一步的，参见图7，所述刀头9为自摆动结构，包括刀座91、由刀座91头部穿出并可摆动的刀尖92、推动刀尖92移动的一压电陶瓷片93，所述压电陶瓷片93与所述刀尖92斜面滑动连接，所述刀尖92在远离斜面的一端设置有一压缩弹簧94，当压电陶瓷片93释放对刀尖92的挤压时，弹簧94推动刀尖92往弹簧94的回复方向摆动；所述刀座91在压电陶瓷片93两侧分别设置有一正极块95和负极块96，所述正极块95和负极块96连接于一交流电源并给压电陶瓷片93提供正负定时切换的电场，使压电陶瓷片93能往刀尖92方向前后移动，从而推动刀尖92不断摆动，所述交流电源与主机2电连接并由主机2控制输出。
进一步的，参见图2，所述加工平台3包括与机架1连接的固定板33和与固定板33垂直连接的固定座34，所述固定卡盘31设置于所述固定座34的上端且与固定座34铰接；所述固定座34下方设置有一减速机35，所述第二电机32通过减速机35与固定座34上的固定卡盘31连接，减速机35起到匹配转速和传递转矩的作用，降速同时提高了输出扭矩，保证待雕刻材料能平稳有力的旋转；所述机架1在与加工平台3连接的端面设置有多条竖直的工形挖槽11，所述固定板33通过螺钉与挖槽11内的螺母锁紧连接，连接稳定牢固，当需要雕刻不同高度的产品时，可以调整加工平台3在机架1上的高度；所述减速机35和第二电机32的四周设置有一圈机罩36，机罩36能防止雕刻碎屑掉落至减速机35和第二电机32内，提高了设备运转的可靠性。
进一步的，所述第二电机32与减速机35之间设置有一扭力传感器37，所述扭力传感器37与主机2电连接，扭力传感器37能实时监测待雕刻产品受到的扭力大小，从而避免雕刻刀头切削量过大导致的刀头损坏或电机损坏。
进一步的，参见图3，所述机架1在固定加工平台3的侧面的左右两端分别设置有竖直的滑轨，所述动梁6在与机架1连接的内侧面设置有滑块，所述动梁6通过滑块与机架1上的滑轨上下滑动连接；所述机架1内部设置有一由第三电机12驱动的竖直丝杆7，套入机架1内的动梁6在所述丝杆7位置设置有一丝杆螺母8，所述第三电机12与所述主机2电连接。
进一步的，参见图4，所述动梁6为中空的方管，减少了设备的重量，同时中空方管的刚性高；所述横梁4为向上开口的u形结构，u形结构减少了横梁4的重量，所述横梁4在u形的开口内设置有多个与横梁4长度方向垂直的加强筋，加强筋提高了横梁4的结构强度；所述横梁4在u形开口的两侧壁的顶部分别设置有一与横梁4平行的导轨，所述底板51在与导轨连接位置设置有滑块，所述底板51通过滑块与横梁4上的导轨滑动连接；所述横梁4在u形凹槽内设置有一与其长度方向平行的丝杆7，所述底板51在其底部中心位置设置有一丝杆螺母8，所述底板51通过一第四电机54控制在丝杆7上左右移动，所述第四电机54与所述主机2电连接。
进一步的，参见图5，所述挂板52的底端设置有一组与横梁4垂直的滑块，所述底板51在与挂板52连接的位置设置有与滑块对应的滑轨，所述挂板52通过滑块与底板51上的滑轨滑动连接；所述底板51在两滑轨的中间设置有一丝杆7，所述挂板52在其底部中间设置有一丝杆螺母8，所述挂板52通过第五电机55控制在丝杆7上前后移动，所述第五电机55与所述主机2电连接。
进一步的，所述第一电机53通过一c字形夹具56夹紧固定，所述夹具56的开口端通过螺钉上下锁紧，所述夹具56的底端与所述挂板52固定连接；所述挂板52在支撑第一电机53的外侧设置有一圈环绕的机头罩57，所述挂板52在靠近加工平台3的端面设置有一封闭机头罩57的挡板58，所述第一电机53由所述挡板58中部穿出，挡板58和机头罩57有效防止雕刻碎屑掉落至第一电机53内，避免第一电机53受到损坏，提高了设备的使用寿命。
进一步的，所述第一电机53在其轴伸端的初始位置设置有一位置传感器59，所述位置传感器59随第一电机53的轴伸端一起转动，所述位置传感器59与主机2电连接，位置传感器59能实时探测第一电机53端部距离待雕刻产品的距离，避免待雕刻产品与第一电机53相撞，提高了设备的安全性。
进一步的，参见图6，所述机架1的支撑结构为中空的方管，方管结构不仅重量轻，而且刚性强度高；所述动梁6的外侧设置有一圈动梁护罩61，所述机架1在支撑加工平台3的侧面设置有一圈环绕的围板13，围板13能避免雕刻的碎屑到处飞溅；所述围板13下侧设计成一斜面，斜面倾斜向下的底部设置有一收纳槽14，收纳槽14能实时接收滑落下来的雕刻碎屑，提高了生产车间的整洁度，减少了停机保养清洁的时间。
本发明的工作原理：
在雕刻加工前，先根据待雕刻产品的高度调整加工平台3在机架1上的上下位置，然后将待雕刻产品固定于固定卡盘31上，在第一电机53的轴伸端固定所使用的雕刻刀头；在输入待加工图案形状后，第二电机32收到主机2的信号开始旋转，并带动固定卡盘31上的产品旋转；第三电机12、第四电机54、第五电机55在主机2控制下，带动雕刻刀头做上下、左右、前后运动，从而完成对产品的雕刻加工，雕刻时产生的碎屑经围板13围挡后，掉落至围板13底端的收纳槽14内；当第一电机53的端部与待雕刻产品的距离超过限定值时，位置传感器59报警并将信号传递给主机2，主机2及时控制第五电机55停机；当雕刻刀头切削量过大并导致待雕刻产品受到的扭力超过设定值时，扭力传感器37报警并将信号传递给主机2，主机2及时控制设备停机，防止电机或雕刻刀头损坏。
为了达到更好的切削效果，可以换上自摆式刀头9，在雕刻加工时，给正极块95和负极块96通交流电，正极块95和负极块96之间形成正负交替的电场，正极块95和负极块96之间的压电陶瓷片93在交替电场作用下不断伸长和缩短，从而间歇式挤压刀尖92，使刀尖92持续摆动并刨削待雕刻产品表面。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
1.一种新型雕刻机，其特征在于：包括机架(1)、设置于机架(1)内部的主机(2)、与机架(1)一侧端面固定连接的加工平台(3)、位于加工平台(3)外侧并由一横梁(4)支撑的加工单元(5)，所述横梁(4)通过一动梁(6)与机架(1)上下滑动连接，所述横梁(4)与动梁(6)将机架(1)固定加工平台(3)的侧面围合于其中并形成一口字形；所述加工单元(5)包括设置于横梁(4)上端的底板(51)、与底板(51)前后滑动连接的一挂板(52)、挂板(52)上端一字排列的多组第一电机(53)，所述底板(51)与所述横梁(4)左右滑动连接，所述第一电机(53)的轴伸端连接有用于雕刻的刀头(9)；所述加工平台(3)上设置有与第一电机(53)对应的固定卡盘(31)，所述固定卡盘(31)由连接于加工平台(3)下方的第二电机(32)驱动转动，所述第一电机(53)和第二电机(32)与所述主机(2)电连接。
2.如权利要求1所述的一种新型雕刻机，其特征在于：所述加工平台(3)包括与机架(1)连接的固定板(33)和与固定板(33)垂直连接的固定座(34)，所述固定卡盘(31)设置于所述固定座(34)的上端且与固定座(34)铰接；所述固定座(34)下方设置有一减速机(35)，所述第二电机(32)通过减速机(35)与固定座(34)上的固定卡盘(31)连接；所述机架(1)在与加工平台(3)连接的端面设置有多条竖直的工形挖槽(11)，所述固定板(33)通过螺钉与挖槽(11)内的螺母锁紧连接，所述减速机(35)和第二电机(32)的四周设置有一圈机罩(36)。
3.如权利要求2所述的一种新型雕刻机，其特征在于：所述第二电机(32)与减速机(35)之间设置有一扭力传感器(37)，所述扭力传感器(37)与主机(2)电连接。
4.如权利要求1所述的一种新型雕刻机，其特征在于：所述机架(1)在固定加工平台(3)的侧面的左右两端分别设置有竖直的滑轨，所述动梁(6)在与机架(1)连接的内侧面设置有滑块，所述动梁(6)通过滑块与机架(1)上的滑轨上下滑动连接；所述机架(1)内部设置有一由第三电机(12)驱动的竖直丝杆(7)，套入机架(1)内的动梁(6)在所述丝杆(7)位置设置有一丝杆螺母(8)，所述第三电机(12)与所述主机(2)电连接。
5.如权利要求1所述的一种新型雕刻机，其特征在于：所述动梁(6)为中空的方管，所述横梁(4)为向上开口的u形结构，所述横梁(4)在u形的开口内设置有多个与横梁(4)长度方向垂直的加强筋；所述横梁(4)在u形开口的两侧壁的顶部分别设置有一与横梁(4)平行的导轨，所述底板(51)在与导轨连接位置设置有滑块，所述底板(51)通过滑块与横梁(4)上的导轨滑动连接；所述横梁(4)在u形凹槽内设置有一与其长度方向平行的丝杆(7)，所述底板(51)在其底部中心位置设置有一丝杆螺母(8)，所述底板(51)通过一第四电机(54)控制在丝杆(7)上左右移动，所述第四电机(54)与所述主机(2)电连接。
6.如权利要求1所述的一种新型雕刻机，其特征在于：所述挂板(52)的底端设置有一组与横梁(4)垂直的滑块，所述底板(51)在与挂板(52)连接的位置设置有与滑块对应的滑轨，所述挂板(52)通过滑块与底板(51)上的滑轨滑动连接；所述底板(51)在两滑轨的中间设置有一丝杆(7)，所述挂板(52)在其底部中间设置有一丝杆螺母(8)，所述挂板(52)通过第五电机(55)控制在丝杆(7)上前后移动，所述第五电机(55)与所述主机(2)电连接。
7.如权利要求1所述的一种新型雕刻机，其特征在于：所述第一电机(53)通过一c字形夹具(56)夹紧固定，所述夹具(56)的开口端通过螺钉上下锁紧，所述夹具(56)的底端与所述挂板(52)固定连接；所述挂板(52)在支撑第一电机(53)的外侧设置有一圈环绕的机头罩(57)，所述挂板(52)在靠近加工平台(3)的端面设置有一封闭机头罩(57)的挡板(58)，所述第一电机(53)由所述挡板(58)中部穿出。
8.如权利要求1所述的一种新型雕刻机，其特征在于：所述第一电机(53)在其轴伸端的初始位置设置有一位置传感器(59)，所述位置传感器(59)随第一电机(53)的轴伸端一起转动，所述位置传感器(59)与主机(2)电连接。
9.如权利要求1所述的一种新型雕刻机，其特征在于：所述机架(1)的支撑结构为中空的方管；所述动梁(6)的外侧设置有一圈动梁护罩(61)，所述机架(1)在支撑加工平台(3)的侧面设置有一圈环绕的围板(13)，所述围板(13)下侧设计成一斜面，斜面倾斜向下的底部设置有一收纳槽(14)。
技术总结