用于圆柱体空间雕刻及相贯线切割的机构的制作方法

本发明涉及圆柱体空间雕刻切割装置的技术领域，具体涉及一种用于圆柱体空间雕刻及相贯线切割的机构。

背景技术：

圆柱体工件由于表面并非是平面，所以在圆柱体的表面进行雕刻或切割加工的时候一般都是在类似车床的设备上进行，以便加工的同时工件随机床主轴转动，进而实现在圆柱体表面进行雕刻或切割加工。为了保证圆柱体工件的加工精度，需要在加工前保证工件的水平，行业内称该工序为调平。但是在圆柱体的雕刻或切割，由于不是在端面进行加工，而是在表面进行加工，所以其受力方向不是指向固定工件端部的卡盘，所以车床的顶针不能适用，而是需要托架将工件的另一端托起，然后不断调节托架端的高度使圆柱体工件保持水平。由于无法精确的观察出工件与水平面的夹角，并且调平的时候需要对圆柱体工件进行多个角度的调节，所以操作繁琐、调节精度也较低。

另外，在针对圆柱体工件进行相贯线加工或者其他图书形状的加工的时候，一旦圆柱体工件为实心的或者为具有一定厚度的管件的话，其加工出来的端面切口角度对圆柱体工件的连接有巨大影响，或者对于工件切口的美观度有巨大影响。而目前普通的切割装置，其加工方向都是与圆柱体工件的轴线垂直，对于切口有一定角度要求的圆柱体工件进行加工的时候，就会非常不便。甚至加工出来的圆柱体工件的切口无法使用。

技术实现要素：

本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种用于圆柱体空间雕刻及相贯线切割的机构，结构简单，全自动化实现工件的调平操作，降低操作工的劳动强度，提高调平效率；利用激光的反射测算工件与激光装置的距离，调平精度很高；通过纵向轨道和横向轨道的作用实现了激光装置的球弧面运动，从而实现加工角度的多样化，使相贯线切割口的切割端面与连接工件更加吻合；通过驱动电机d的作用，从而不管圆柱体工件的直径大小都能保证激光装置沿着以激光装置发出的光线与圆柱体工件表面接触点为圆心的球弧面运动；通过托架的上下移动，从而可以根据圆柱体工件的直径大小，将工件调整为水平状态；通过托架的水平移动，从而可以根据圆柱体工件的长度进行调节。

本发明所采取的技术方案是：

用于圆柱体空间雕刻及相贯线切割的机构，包括框架，所述框架内的一端设有水平轴转动的工件卡盘，所述框架的另一端设有沿上下方向以及面向或背向工件卡盘活动的托架，圆柱体工件的一端与工件卡盘固定，另一端放置于托架上，所述圆柱体工件上方、位于框架的顶框之间设有激光装置，所述激光装置的光线发射装置发出的光线与圆柱体工件表面的接触点位于工件卡盘轴心所在的竖直平面内，所述框架的顶部设有控制装置，所述激光装置在框架的底框所围成区域的空间范围内活动，所述框架的顶框设有控制装置，所述工件卡盘、托架和激光装置均与控制装置电连接。

本发明进一步改进方案是，所述激光装置通过弧面运动架与移动架活动连接，所述移动架沿着面向或背向工件卡盘移动，所述激光装置通过弧面运动架、沿着以激光装置发出的光线与圆柱体工件表面接触点为圆心的球弧面运动。

本发明更进一步改进方案是，所述弧面运动架包括活动连接于移动架底部的纵向弧轨和横向轨道，所述纵向轨道通过连接架a与移动架的底部活动连接，所述横线轨道通过连接架b与纵向轨道的底部活动连接，所述激光装置固定于横向轨道的底部。

本发明更进一步改进方案是，所述纵向轨道的圆心和横向轨道的圆心同心设置。

本发明更进一步改进方案是，所述纵向轨道通过驱动电机e与连接架a活动连接，所述驱动电机e固定于连接架a上；所述横向轨道通过驱动电机f与连接架b活动连接，所述驱动电机f固定于连接架b上；所述驱动电机e和驱动电机f均与控制装置电连接。

本发明更进一步改进方案是，所述驱动电机e的输出轴固定有传动齿轮a，所述传动齿轮a与纵向轨道顶面所设的齿条a传动连接；所述驱动电机f的输出轴固定有传动齿轮b，所述传动齿轮b与横向轨道顶面所设的齿条b传动连接。

本发明更进一步改进方案是，所述连接架a的截面和连接架b的截面均为倒“u”形结构，所述连接架a的底部侧壁和连接架b的底部侧壁分别向内设有翻边a，所述纵向轨道的侧壁顶部和横向轨道的侧壁顶部分别向外设有与翻边a匹配的弧形翻边b。

本发明更进一步改进方案是，所述纵向轨道和横向轨道的侧壁的两端设有弧形翻边b的限位块。

本发明更进一步改进方案是，所述移动架通过驱动电机c沿着顶部轨道的长度方向来回移动，所述顶部轨道设于顶框上。

本发明更进一步改进方案是，所述顶部轨道的两端分别沿着顶框上所设的竖直导杆b上下移动，并且顶部轨道的其中一端设有竖直螺纹孔b，所述竖直螺纹孔b与竖直丝杆b传动连接，所述竖直丝杆b由驱动电机d提供驱动力，所述驱动电机d与控制装置电连接。

本发明更进一步改进方案是，所述顶框的两端分别固定有龙门框，所述竖直导杆b的顶部与龙门框固定连接，所述驱动电机d固定于龙门框。

本发明更进一步改进方案是，所述托架的两侧端通过滑块与固定于框架的竖直导杆a上下滑动连接，所述滑块通过连接件与托架固定，所述连接件上设有竖直螺纹孔a，所述竖直螺纹孔a与竖直丝杆a传动连接，所述竖直丝杆a的两端与支架转动连接，所述支架分别与框架的顶框的侧杆或底框的侧杆活动连接，所述竖直丝杆a的顶部通过驱动电机b驱动，所述驱动电机b与支架固定，并且驱动电机b与控制装置电连接。

本发明更进一步改进方案是，所述支架与框架的顶框或底框的侧杆的连接处设有槽口，所述支架通过槽口与框架的顶框或底框的侧杆活动连接，所述支架上设有水平螺纹孔，所述水平螺纹孔与水平丝杆传动连接，所述水平丝杆与框架转动连接，所述水平丝杆的一端由驱动电机g驱动，所述驱动电机g与框架固定连接，并且与控制装置电连接。

本发明更进一步改进方案是，所述托架的顶部设有“v”形槽，所述“v”形槽以工件卡盘的轴心所在的竖直平面呈轴对称。

本发明更进一步改进方案是，所述工件卡盘转动连接于支撑座，所述支撑座固定于框架，所述工件卡盘通过驱动电机a驱动，所述驱动电机a固定于支撑座，并且与控制装置电连接。

本发明更进一步改进方案是，所述支撑座通过连接座与框架的底框固定连接，所述水平丝杆的一端与连接座转动连接，水平丝杆的另一端由驱动电机g驱动。

本发明的有益效果在于：

第一、本发明的用于圆柱体空间雕刻及相贯线切割的机构，结构简单，全自动化实现工件的调平操作，降低操作工的劳动强度，提高调平效率。

第二、本发明的用于圆柱体空间雕刻及相贯线切割的机构，利用激光的反射测算工件与激光装置的距离，调平精度很高。

第三、本发明的用于圆柱体空间雕刻及相贯线切割的机构，通过纵向轨道和横向轨道的作用实现了激光装置的球弧面运动。

第四、本发明的用于圆柱体空间雕刻及相贯线切割的机构，通过驱动电机d的作用，从而不管圆柱体工件的直径大小都能保证激光装置沿着以激光装置发出的光线与圆柱体工件表面接触点为圆心的球弧面运动，从而实现加工角度的多样化，使相贯线切割口的切割端面与连接工件更加吻合。

第五、本发明的用于圆柱体空间雕刻及相贯线切割的机构，通过托架的上下移动，从而可以根据圆柱体工件的直径大小，将工件调整为水平状态。

第六、本发明的用于圆柱体空间雕刻及相贯线切割的机构，通过托架的水平移动，从而可以根据圆柱体工件的长度进行调节。

附图说明：

图1为本发明结构的示意图。

具体实施方式：

如图1可知，本发明包括框架1，所述框架1内的一端设有水平轴转动的工件卡盘3，所述框架1的另一端设有沿上下方向以及面向或背向工件卡盘3活动的托架4，圆柱体工件的一端与工件卡盘3固定，另一端放置于托架4上，所述圆柱体工件上方、位于框架1的顶框之间设有激光装置5，所述激光装置5的光线发射装置发出的光线与圆柱体工件表面的接触点位于工件卡盘2轴心所在的竖直平面内，所述框架1的顶部设有控制装置，所述激光装置5在框架1的底框所围成区域的空间范围内活动，所述框架1的顶框2设有控制装置，所述工件卡盘3、托架4和激光装置5均与控制装置13电连接；所述激光装置5通过弧面运动架与移动架20活动连接，所述移动架20沿着面向或背向工件卡盘3移动，所述激光装置5通过弧面运动架、沿着以激光装置5发出的光线与圆柱体工件表面接触点为圆心的球弧面运动；所述弧面运动架包括活动连接于移动架20底部的纵向弧轨26和横向轨道30，所述纵向轨道26通过连接架a27与移动架20的底部活动连接，所述横线轨道30通过连接架b31与纵向轨道26的底部活动连接，所述激光装置5固定于横向轨道30的底部；所述纵向轨道26的圆心和横向轨道30的圆心同心设置；所述纵向轨道26通过驱动电机e28与连接架a27活动连接，所述驱动电机e28固定于连接架a27上；所述横向轨道30通过驱动电机f32与连接架b31活动连接，所述驱动电机f32固定于连接架b31上；所述驱动电机e28和驱动电机f32均与控制装置电连接；；述驱动电机e28的输出轴固定有传动齿轮a，所述传动齿轮a与纵向轨道26顶面所设的齿条a传动连接；所述驱动电机f32的输出轴固定有传动齿轮b33，所述传动齿轮b33与横向轨道30顶面所设的齿条b传动连接；所述连接架a27的截面和连接架b31的截面均为倒“u”形结构，所述连接架a27的底部侧壁和连接架b31的底部侧壁分别向内设有翻边a，所述纵向轨道26的侧壁顶部和横向轨道30的侧壁顶部分别向外设有与翻边a匹配的弧形翻边b；所述纵向轨道26和横向轨道30的侧壁的两端设有弧形翻边b的限位块34；所述移动架20通过驱动电机c9沿着顶部轨道19的长度方向来回移动，所述顶部轨道19设于顶框2上；所述顶部轨道19的两端分别沿着顶框2上所设的竖直导杆b22上下移动，并且顶部轨道19的其中一端设有竖直螺纹孔b，所述竖直螺纹孔b与竖直丝杆b24传动连接，所述竖直丝杆b24由驱动电机d23提供驱动力，所述驱动电机d23与控制装置电连接；所述顶框2的两端分别固定有龙门框24，所述竖直导杆b22的顶部与龙门框24固定连接，所述驱动电机d23固定于龙门框24；所述托架4的两侧端通过滑块18与固定于框架1的竖直导杆a14上下滑动连接，所述滑块18通过连接件与托架4固定，所述连接件上设有竖直螺纹孔a16，所述竖直螺纹孔a16与竖直丝杆a15传动连接，所述竖直丝杆a15的两端与支架7转动连接，所述支架7分别与框架1的顶框2的侧杆或底框的侧杆活动连接，所述竖直丝杆a15的顶部通过驱动电机b8驱动，所述驱动电机b8与支架7固定，并且驱动电机b8与控制装置13电连接；所述支架7与框架1的顶框2或底框的侧杆的连接处设有槽口25，所述支架7通过槽口25与框架1的顶框2或底框的侧杆活动连接，所述支架7上设有水平螺纹孔18，所述水平螺纹孔18与水平丝杆17传动连接，所述水平丝杆17与框架1转动连接，所述水平丝杆17的一端由驱动电机g10驱动，所述驱动电机g10与框架1固定连接，并且与控制装置电连接；所述托架4的顶部设有“v”形槽，所述“v”形槽以工件卡盘3的轴心所在的竖直平面呈轴对称；所述工件卡盘3转动连接于支撑座11，所述支撑座11固定于框架1，所述工件卡盘3通过驱动电机a6驱动，所述驱动电机a6固定于支撑座11，并且与控制装置电连接；所述支撑座11通过连接座12与框架1的底框固定连接，所述水平丝杆17的一端与连接座12转动连接，水平丝杆17的另一端由驱动电机g10驱动。

当本发明使用的时候，根据圆柱体工件的长度，通过控制装置控制驱动电机g10转动，从而调节托架4的水平位置，以使托架4与工件卡盘3的距离与圆柱体工件相匹配；然后将圆柱体工件的一端放于托架4的“v”形槽，然后圆柱体工件的另一端与工件卡盘3预紧固定；控制装置控制驱动电机e28的转动和驱动电机f32的转动，使激光装置5的激光发射装置发出的光线与圆柱体工件轴线所在的水平面垂直；接着控制装置控制驱动电机c9转动，使激光装置5位于圆柱体工件靠近工件卡盘3的一端，之后控制装置控制激光装置5的光线发射装置射出光线、光线经过工件反射之后被激光装置5的光线接收装置接收，控制装置通过计算处理得到位于工件卡盘3处的圆柱体工件与激光装置5之间的距离；接着控制装置控制驱动电机c9转动，使激光装置5位于圆柱体工件靠近托架4的一端，之后控制装置控制激光装置5的光线发射装置射出光线、光线经过工件反射之后被光线激光装置5的接收装置接收，控制装置通过计算处理得到位于托架4处的圆柱体工件与激光装置5之间的距离；如果位于托架4处的圆柱体工件与激光装置5之间的距离小于位于工件卡盘3处的圆柱体工件与激光装置5之间的距离，则控制装置控制驱动电机b8转动，带动托架4向下移动至位于托架4处的圆柱体工件与激光装置5之间的距离等于位于工件卡盘3处的工件与激光装置5之间的距离；如果位于托架4处的圆柱体工件与激光装置5之间的距离大于位于工件卡盘3处的圆柱体工件与激光装置5之间的距离，则控制装置控制驱动电机b8转动，带动托架4向上移动至位于托架4处的圆柱体工件与激光装置5之间的距离等于位于工件卡盘3处的圆柱体工件与激光装置5之间的距离。此时控制装置控制驱动电机a6转动，从而使工件卡盘3绕轴心转动90度，并且在控制装置的控制下重复上述步骤，当位于托架4处的圆柱体工件与激光装置5之间的距离再次等于位于工件卡盘3处的圆柱体工件与激光装置5之间的距离的时候，通过工件卡盘3将圆柱体工件端部完全固定，此时圆柱体工件完成调平。

当圆柱体工件完成调平之后，根据圆柱体工件的直径，控制装置控制驱动电机d23，使激光装置5与圆柱体工件顶部表面之间的距离满足激光装置5通过弧面运动架、沿着以激光装置5发出的光线与圆柱体工件表面接触点为圆心的球弧面运动；根据控制装置中的加工程序，所述驱动电机a6、驱动电机c9、驱动电机e28和驱动电机f32以及激光装置5在控制装置的控制下分别驱动，然后实现圆柱体工件的加工。