专利名称：计算机数控砂雕玻璃雕刻机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于在工作台面以吸附的方式固定平板玻璃工件，并可在PC 计算机的直接控制下，按照数字图形、图像信息生成的指令，使气动喷砂雕刻装置在X、 Y两 个正交方向精确地相对平板玻璃移动，由气压喷嘴高速度喷射出氧化铝(碳化硅)细微磨料 流冲击、蚀刻玻璃表面，在玻璃表面上雕刻加工出由一系列密集点阵组成的图案，实现砂雕 玻璃工艺雕刻的特种机械加工设备。
背景技术：
玻璃砂雕是用细石英砂或金刚砂喷射到玻璃制品表面而形成花纹图案、文字、标 记的一种基于手工操作的传统工艺方法，也就是建立在喷砂机械加工的基础上，用喷嘴将细 微磨料以定向、高速气流喷射到玻璃表面，使玻璃表面产生交叉微裂纹并成细小的贝壳状剥 落下来，玻璃表面因而呈现不透明或半透明的毛面，对光产生散射效应而又具有设计的花纹 图案。砂雕玻璃制品集玻璃的实用性与艺术性为一体，具有较高艺术品位的装饰性功能，在居 室建筑艺术装潢、工艺美术、家具、标牌、灯饰、广告、园艺和玻璃器皿等多种行业领域得 到了广泛的应用。多年以来，这种应用喷砂工艺雕刻玻璃制品的传统机械加工方法，至今仍 然是各种装饰玻璃冷加工中最流行的表面处理技术之一。目前，在玻璃市场上比较流行的砂雕玻璃制品传统工艺技术的加工设备为气压喷砂机， 气压喷砂机主要由一密闭的工作室、盛有磨料的料斗、压縮空气管道、喷射喷嘴等构成。使 用气压喷砂机加工砂雕玻璃制品，从掩膜的描绘、镂刻到玻璃喷砂的整个过程主要依靠手工 操作进行，砂雕玻璃制品的图案艺术效果与质量水平的高低，完全取决于操作工个人的美学 素养和技术水平，因此，玻璃的雕刻加工质量不易保证和稳定，雕刻图案的数量、种类较少; 使用这种传统加工设备，操作工人的劳动强度大、加工效率低，不适合大批量加工生产，对 环境的污染也比较严重。
发明内容本实用新型提出了一种新型砂雕玻璃制品的加工技术设备，该设备在继承传统砂 雕玻璃工艺方法的基础上，应用现代计算机数控技术和计算机图形、图像处理技术，实现了 砂雕玻璃生产加工的数字化和自动化。计算机数控砂雕玻璃加工技术，保留了传统砂雕玻璃 制品的独特工艺风格，同时也克服了基于手工喷砂操作加工砂雕玻璃制品的一些固有缺点。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是由步进电机、同步带、机座、工作台、 龙门架、托架、圆柱型导轨、滚动型滑块、气压磨料喷砂雕刻装置、气动电磁阀集成组件以 及具有操作控制面板的电气控制箱、压縮空气调节箱等机械零、部件构成计算机数控砂雕玻 璃雕刻机的主体。由X和Y坐标轴方向的机械运动部件组成二维机械运动机构(Z坐标轴方 向仅用于气压磨料喷砂雕刻装置与玻璃工件表面之间距离的人工调整，不需要机械运动)，为数控砂雕玻璃雕刻机提供了X、 Y两个坐标轴方向的运动，以实现气压磨料喷砂雕刻装置的二维高速直线扫描。X坐标轴方向的机械运动部件，主要由龙门架、X轴步进电机、两圆柱型直线滚动导轨、 同步带、皮带轮及托架等零、部件组成。由步进电机驱动，通过同步带将运动传递给与之连 接的托架，从而使安装在托架上的气压磨料喷砂雕刻装置得到X坐标轴方向的运动。Y坐标轴方向的机械运动部件，主要由Y轴步进电机、两圆柱型直线滚动导轨、同步带、 皮带轮及机座等零、部件组成。由步进电机驱动，通过同步带将运动传递给与之连接的龙门 架，从而使安装在龙门架上的气压磨料喷砂雕刻装置得到Y坐标轴方向的运动。考虑数控玻璃雕刻机工作中的冲击、蚀刻切削力很小，机械运动系统采用圆柱型直线滚 动导轨结构。圆柱型导轨较之其他类型导轨，结构简单，能够很容易获得较高的加工精度。 圆柱型导轨配用直线运动球轴承，两者结合构成直线滚动型导轨。本实用新型的有益效果是 (l)计算机数控砂雕玻璃雕刻加工技术，淘汰了在传统砂雕玻璃加工工艺中已沿用多年、 必不可少的掩膜制作工序，简化了砂雕玻璃的工艺技术，縮短了生产周期，实现了玻璃雕刻 图案的所见即所得，可以满足用户对砂雕玻璃制品多样化、个性化、时尚化艺术效果的需求。 并且数控加工的速度优于手工方式，数控加工的质量比较稳定，能够适应大批量加工生产的
需要。并且，应用计算机数控砂雕玻璃加工技术，能够把书法、绘画等艺术作品仿真喷砂雕 刻到玻璃制品表面。(2) 计算机数控玻璃雕刻的图案素材来源广泛，可通过扫描获得、数字相机拍摄得到、直接从大量的计算机图像文件中选用，或即时在计算机屏幕上直接设计制作，而且可通过各 种流行数字图像处理软件，进行任意的艺术处理。(3) 在计算机数控砂雕玻璃的加工中，耗气量和耗砂量都很低，不仅节能、节约磨料， 而且大大改善了工作环境，降低了工人的劳动强度，有利于环境保护。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。图i、图2说明了数控砂雕玻璃雕刻机的主体构成及其外部结构，图1为主视图，图2 为右视图。图3、图4、图5、图6说明了数控砂雕玻璃雕刻机的主体构成及其内部结构，图3为主 视图，图4为左视图，图5为俯视图，图6为"A-A"局部放大视图。图中1.机座，2.工作台盖板，3.工作台支座，4.Y向滚动型滑块，5.工作台面板，6.塑 胶吸盘，7.可调式吸盘座，8.龙门架自动回巻式防尘带，9.龙门架盖板，10.电气控制箱，11. 弯管，12.压缩空气调节箱，13.气压磨料喷砂雕刻装置，14.工作台自动回巻式防尘带，15. Z 向微调滑座，16.气动电磁阀集成组件，17.托架，18.X向滚动型滑块，19.X向圆柱型导轨， 20.X向步进电机，21.X向带轮座，22.X向带轮，23.X向限位挡铁，24.Y向圆柱型导轨，25. Y 向带轮，26. Y向带轮座，27. Y向同步带压板，28. Y向步进电机，29. X向同步带压板，30. 感应式接近开关，31.Y向限位挡铁，32.X向同步带，33.Y向同步带，34.联接件，35.龙门 架。
具体实施方式
图l、图2中，机座(1)上安装有由工作台支座(3)，工作台面板(5)，塑 胶吸盘(6)等构成的工作台部件，工作台面板(5)的下方安装有Y坐标轴方向运动机构， 整个工作台部件由工作台盖板(2)和工作台自动回巻式防尘带(14)封闭。龙门架(35)安装在Y向滚动型滑块(4)上，在龙门架(35)内安装有X坐标轴方向运 动机构，龙门架(35)由龙门架盖板(9)和龙门架自动回巻式防尘带(8)封闭。
安装在机座(1)侧面的压縮空气调节箱(12)，其输入端由软管与空气压縮机(图中未 画出)连通，输出端由软管与气动电磁阀集成组件(16)(见图3)连通。具有人工手动操作控制面板的电气控制箱(10)，通过弯管(11)安装在机座(1)的左 侧面，由通信电缆线与PC计算机(图中未画出)连接，用以实现数控砂雕玻璃雕刻机与PC 计算机双向通信功能。图3 图6中，工作台支座(3)安装在机座(1)上，工作台支座(3)上装有工作台面 板(5)，可调式吸盘座(7)安装在工作台面板(5)上，可调式吸盘座(7)的顶端装有塑胶 吸盘(6)，待雕刻加工的平板玻璃可被塑胶吸盘(6)吸附、定位在工作台面板(5)上。由Y向圆柱型导轨(24)， Y向滚动型滑块(4)， Y向同步带(33)， Y向带轮(25)及Y 向带轮座(26)， Y向步进电机(28)等零、部件组成Y坐标轴方向的机械运动机构，安装在 机座(1)上。龙门架(35)与Y向滚动型滑块(4)固定连接，由Y向同步带压板(27)将 Y向同步带(33)与龙门架(35)连接，使龙门架(35)得到Y坐标轴方向机械运动机构的 拖动。由X向圆柱型导轨(19)， X向滚动型滑块(18)， X向同步带(32), X向带轮(22)及X 向带轮座(21), X向步进电机(20)等零、部件组成X轴坐标方向的机械运动机构，安装在 龙门架(35)内。托架(17)与X向滚动型滑块(18)固定连接，由X向同步带压板(29) 将X向同步带(32)与托架(17)连接，使托架(17)得到X坐标轴方向机械运动机构的拖动。托架(17)下部装有Z向微调滑座(15)，联接件(34)的一端与Z向微调滑座(15)固 定连接，另一端与气压磨料喷砂雕刻装置(13)固定连接。托架(17)上部装有气动电磁阀 集成组件(16)，气动电磁阀集成组件(16)由软管束与气压磨料喷砂雕刻装置(13)中的喷 口连通。安装在机座(1)上的Y向圆柱型导轨(24)两端部的附近，各安装有1只感应式接近开 关(30)，用于给数控砂雕玻璃雕刻机的数控系统提供Y坐标轴方向的起始与终止位置信号。 在感应式接近开关(30)附近，装有Y向限位挡铁(31)，用于确保Y坐标轴方向机械运动机
构的安全。安装在龙门架(35)中的X向圆柱型导轨(19)两端部的附近，各安装有l只感应式接 近开关(未图示)，用于给数控砂雕玻璃雕刻机的数控系统提供X坐标轴方向的起始与终止位 置信号。在感应式接近开关附近，装有X向限位挡铁(23)，用于确保X坐标轴方向机械运动 机构的安全。
权利要求1、一种计算机数控砂雕玻璃雕刻机，由步进电机、同步带、机座、工作台、龙门架、托架、圆柱型导轨、滚动型滑块、气压磨料喷砂雕刻装置、气动电磁阀集成组件以及具有操作控制面板的电气控制箱、压缩空气调节箱构成，其特征在于安装在机座(1)上的Y向圆柱型导轨(24)与Y向滚动型滑块(4)组装成一体，龙门架(35)下部与Y向滚动型滑块(4)连接，龙门架(35)内装有X向圆柱型导轨(19)，X向圆柱型导轨(19)与X向滚动型滑块(18)组装成一体，托架(17)后部与X向滚动型滑块(18)连接，托架(17)的前部安装有气压磨料喷砂雕刻装置(13)，工作台支座(3)下部与机座(1)连接，工作台支座(3)上部安装有工作台面板(5)，呈行列均匀分布的数个可调式吸盘座(7)安装在工作台面板(5)上，每个可调式吸盘座(7)的顶端安装有塑胶吸盘(6)，工作台面板(5)的下部周边由工作台盖板(2)和工作台自动回卷式防尘带(14)封闭，龙门架(35)由龙门架盖板(9)和龙门架自动回卷式防尘带(8)封闭。
2、 根据权利要求1所述的计算机数控砂雕玻璃雕刻机，其特征在于安装在机座(1)上 的Y向带轮座(26)装有Y向带轮(25)，由Y向同步带(33)将Y向带轮(25)与安装在机 座(1)上的Y向步进电机(28)轴端的带轮传动连接，安装在Y向滚动型滑块(4)上的龙 门架(35)，由Y向同步带压板(27)与Y向同步带(33)固定连接在一起，构成计算机数控 砂雕玻璃雕刻机的Y坐标轴方向机械运动机构。
3、 根据权利要求1所述的计算机数控砂雕玻璃雕刻机，其特征在于安装在龙门架(35) 内的X向带轮座(21)上装有X向带轮(22),由X向同步带(32)将X向带轮(22)与安装 在龙门架(35)内的X向步进电机(20)轴端的带轮传动连接，安装在X向滚动型滑块(18) 上的托架(17)，由X向同步带压板(29)与X向同步带(32)固定连接在一起，构成数控砂 雕玻璃雕刻机的X坐标轴方向机械运动机构。
4、 根据权利要求1所述的计算机数控砂雕玻璃雕刻机，其特征在于托架(17)下部装有 Z向微调滑座(15)，联接件(34)的一端与Z向微调滑座(15)固定连接，联接件(34)的 另一端与气压磨料喷砂雕刻装置(13)固定连接，托架(17)上部装有气动电磁阀集成组件(16)，气动电磁阀集成组件(16)由软管束与气压磨料喷砂雕刻装置(13)上的喷口连通。
5、 根据权利要求1所述的计算机数控砂雕玻璃雕刻机，其特征在于安装在机座(1)上 的Y向圆柱型导轨(24)两端部的附近，各安装有1只感应式接近开关(30)，在感应式接近 开关(30)附近装有Y向限位挡铁(31)。
6、根据权利要求1所述的计算机数控砂雕玻璃雕刻机，其特征在于安装在龙门架(35) 内的X向圆柱型导轨(19)两端部的附近，各安装有1只感应式接近开关，在感应式接近开 关附近装有X向限位挡铁(23)。
专利摘要一种计算机数控砂雕玻璃雕刻机，由步进电机、同步齿形带、机座、工作台、龙门架、圆柱型直线滚动导轨等机械零、部件构成主体，并用盖板和自动回卷式防尘带密封。在工作台面上装置有若干塑胶吸盘，用吸附方式固定平板玻璃工件，在PC计算机的直接控制下，按照数字图形、图像信息生成的指令，使气动喷砂雕刻装置在X、Y两个正交方向相对工件作高速直线扫描运动，由气压喷嘴高速度喷射出氧化铝(碳化硅)细微磨料流冲击、蚀刻玻璃表面，按预定的图案在玻璃表面雕刻出一系列密集点阵，实现玻璃制品的工艺雕刻。本装置在继承传统喷砂雕刻工艺方法的基础上，应用现代计算机数控技术和计算机图形、图像处理技术，使砂雕工艺玻璃制品的加工实现了数字化和自动化。
文档编号B44B3/02GK201040458SQ20062017297
公开日2008年3月26日 申请日期2006年12月25日 优先权日2006年12月25日
发明者邱润生 申请人:宁夏大学