专利名称：三维数控锯床的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种锯切机械，特别是涉及一种三维数控锯床。
背景技术：
众所周知，锯条往复运动可将加工对象切开，锯切沿预定轨迹运行即可得到各种形状的 锯缝。但传统的手工锯切操作不仅劳动强度大，而且加工质量在很大程度上依赖于手工技艺 的水平。99126412. 6专利公开的一种电锯、02111758. 6专利公开的多用切锯机、02132230.9 专利公开的气动锯等，这类锯切机械均为手持工具；95213641. 4专利公开的木工曲线切割机、 99245197. 3专利公开的木器锯花机、01239242. l专利公开的绕锯床、01268623. 9专利公开的 模块切割机等，这类锯切机械均为手扶被加工对象、人工送料推进；公知的锯切机械仅仅是机 械代替手工拉锯动作，并非真正意义上的自动化，仍受手工技艺的束缚，不能摆脱人为因素 的影响。
实用新型内容
本实用新型的目的旨在提供一种三维数控的自动锯切机床。
本实用新型由框架l、纵向导轨2、上机箱3、下机箱4、横向导轨5、工作台架6、电控系 统7和传动系统8等部分组成。
本实用新型的技术方案为动力箱401产生往复运动，拉动锯条301完成切削动作；上机 箱3与下机箱4同步沿纵向导轨2受控移动，上机箱3与下机箱4及纵向导轨2均安装在框架1上， 整体沿横向导轨5受控移动，锯条301装于上机箱3的上卡头302与下机箱4的下卡头410之间并 被张紧，锯条301在往复锯切的同时受控转动，使锯刃方向始终与锯切运行方向一致。
框架l为一刚性整体，可由型钢焊接或紧固联接而成，也可铸造成型；框架l上的纵向导 轨2分为上下两副，上部的纵向导轨安装上机箱3，下部的纵向导轨安装下机箱4;横向导轨5 相对地面固定，承载框架l及装于其上的所有部件；工作台架6跨过框架1的中空部分架于上机 箱3与下机箱4之间相对地面固定，被加工对象9固定在工作台架6上，电控系统7装于框架1的一 侧，传动系统8分别穿过上机箱3和下机箱4装于框架1上。
上机箱3的箱体305固定安装锥齿轮安装座309和主轴安装座311，主轴平置锥齿轮306与主 轴立置锥齿轮307构成锥齿轮对，分别与齿轮安装座309转动配合，主轴立置锥齿轮307与小齿 轮308同步转动，小齿轮308与大齿轮313啮合，大齿轮313与主轴314同步转动，主轴314与主 轴安装座311转动配合；主轴气缸312装于主轴安装座311顶部，上卡头拉杆303与主轴314滑动配合并与主轴314同步转动，上卡头拉杆303与主轴314之间装有张紧弹簧310，主轴气缸312 可推顶上卡头拉杆303在主轴314内移动，张紧弹簧310使上卡头拉杆303复位；上卡头302装于 上卡头拉杆303的头部，锯条301被上卡头302锁固并受张紧弹簧310的张力而张紧；机械扶手 杆315固定在箱体305上，机械扶手滑套盖320固定在机械扶手滑套322顶部，内置弹簧的机械 扶手滑套322与机械扶手杆315和箱体305滑动配合，机械扶手压板323固定在机械扶手滑套322 头部；机械扶手杆315的一侧安装机械扶手定位块316，固定在机械扶手定位块316上的定位块 轴318与箱体305转动配合；连杆319分别与机械扶手定位块316和机械扶手拉杆321铰接，机械 扶手拉杆321与箱体305滑动配合；限位调节杆317—端固定在箱体305上，另一端顶在机械扶 手定位块316上；箱体305两侧安装平移支座304，上机箱3藉助平移支座304受控在纵向导轨2 上平行移动。
下机箱4与上机箱3对称安装，齿轮安装座309和主轴安装座311分别固定在箱体305上，主 轴平置锥齿轮306与主轴立置锥齿轮307啮合并与齿轮安装座309转动配合，主轴立置锥齿轮 307与小齿轮308同步转动，小齿轮308与大齿轮313啮合，大齿轮313与主轴314同步转动，主 轴314与主轴安装座311转动配合，下卡头拉杆404与主轴314滑动配合并与主轴314同步转动， 箱体305两侧安装平移支座304，下机箱4藉助平移支座304受控在纵向导轨2上平行移动；下卡 头410装于下卡头拉杆404头部锁固锯条301，下机箱4与上机箱3的主轴314内置的张紧弹簧310 共同将锯条301张紧；下卡头推顶环411装于下卡头410下部，推顶环导杆418均布并与下卡头 推顶环411固定，推顶环导杆418与推顶环导杆座套416滑动配合，推顶环导杆座套416固定在 箱体305上；推顶连杆414分别与推顶杠杆412和下卡头推顶环411铰接，推顶杠杆412的中部与 推顶杠杆支座417转动配合联接，推顶杠杆支座417固定在箱体305上；推顶杠杆412的端部与 锁紧气缸415的一端转动配合联接，锁紧气缸415的另一端安装气缸轴413，气缸轴413与箱体 305转动配合联接；箱体305上部的四角安装托板架407，托板406安装在托板架407上，被加工 对象9在托板架407与机械扶手压板323之间被适当压紧；托板406下与托板架407之间安装吸尘 箱408，钻孔装置405装于下机箱4的一侧，钻孔装置安装座406固定在箱体305上(钻孔装置也 可装于上机箱)；箱体305的下部固定联接动力箱安装架403，动力箱安装架403固定联接动力 箱401，动力箱传动轴402联接电机输入转矩，下卡头拉杆404联接动力箱401的输出端传递往 复运动。
主轴同步传动立轴801上部安装主轴同步立置锥齿轮803与主轴同步平置锥齿轮804啮合 构成锥齿轮对，主轴同步平置锥齿轮804固定在主轴同步上横轴807的一端，主轴同步上横轴 807与主轴平置锥齿轮306滑动配合并且同步转动，主轴平置锥齿轮306与主轴立置锥齿轮307啮合，主轴立置锥齿轮307与小齿轮308同步转动，小齿轮308与大齿轮313啮合，大齿轮313 与主轴314同步转动；主轴同步传动立轴801的下部安装与上部完全相同的锥齿轮对和主轴同 步下横轴812，电控系统7通过主轴同步传动立轴801将所控转动传递给上下完全相同的机械传
动链。.
纵向同步传动立轴802上下各安装由纵向传动立置锥齿轮820与和纵向传动平置锥齿轮 819啮合构成锥齿轮对，纵向传动平置锥齿轮804固定在纵向同步上丝杠808的一端，纵向同步 上丝杠808与纵向同步上丝母809螺纹配合，纵向同步上丝母809固定在上机箱3的箱体305— 侧；纵向同步下丝杠811安装同样的锥齿轮对,纵向同步下丝母810同样与纵向同步下丝杠811 螺纹配合，纵向同步下丝母810同样固定在下机箱4的箱体305—侧；电控系统7将所控动力通 过纵向同步传动立轴802传递给完全相同的上下锥齿轮对、上下丝杠及丝母，拖动上下机箱完 全同步移动。
主轴同步传动立轴801、纵向同步传动立轴802、主轴同步上横轴807、主轴同步下横轴812、 纵向同步上丝杠808和纵向同步下丝杠811由传动轴承座805安装在传动安装架806和框架1上。
横向同步传动轴815两端固定安装横向同步主动轮813，横向同步主动轮813与固定在横向 导轨5上面的横向同步齿条818啮合，横向同步从动轮814与横向导轨5吻合；主动轮安装座816 和从动轮安装座817与框架1固定联接，横向同步主动轮813与主动轮安装座816转动配合，横 向同步从动轮814与从动轮安装座817转动配合；电控系统7与横向同步传动轴815联接，横向 平行移动量精准传递执行。
平移转动锯切构成三维数控加工，位移传感器实时监测反馈，计算机准确无误处理。
本实用新型的有益效果在于
高度自动化的三维数控锯切加工，包括抬锯、穿锯、固定和张紧锯条直到锯切等一系列 动作均由电脑控制自动完成，操作人员除了装换工件、更换锯条以及输入加工曲线之外，剩 下的工作只是监视加工过程。
精准可靠的同步传动，完全相同的传动链使上下机箱的同步具有机床精度，机械传动的 准确性和速度使锯切的高效和精度有硬件保证，三维运动的实时监测反馈使加工指令系统不 存在积累误差。
锯切轨迹可以是连续、断续及其任意组合的平面几何图形，加工尺寸、材质、锯条规格 等不受限制，产品开发、品种改换方便快捷。
节能环保，功耗不到激光加工的十分之一，负压抽吸钻屑锯粉，操作环境清洁。 标准件、型钢组装，制作容易、成本低，便于维护、操作简单。三维数控锯床总图 上机箱立体结构图 下机箱立体结构图 传动系统立体图
框架404下卡头拉杆
纵向导轨405钻孔装置
上机箱406钻孔装置安装座
下机箱407托板架
横向导轨408吸尘箱
工作台架409托板
电控系统410下卡头
传动系统411下卡头推顶环
被加工对象412推顶杠杆
锯条413气缸轴
上卡头414推顶连杆
上卡头拉杆415锁紧气缸
平移支座416推顶环导杆座套
箱体417推顶杠杆支座
主轴平置锥齿轮418推顶环导杆
主轴立置锥齿轮801主轴同步传动立轴
小齿轮802纵向同步传动立轴
锥齿轮安装座803主轴同步立置锥齿轮
张紧弹簧804主轴同步平置锥齿轮
主轴安装座805传动轴承座
主轴气缸806传动安装架
大齿轮807主轴同步上横轴
主轴808纵向同步上丝杠
机械扶手杆809纵向同步上丝母
机械扶手定位块810纵向同步下丝母
限位调节杆811纵向同步下丝杠
定位块轴812主轴同步下横轴
连杆813横向同步主动轮
机械扶手滑套盖814横向同步从动轮
机械扶手拉杆815横向同步传动轴
机械扶手滑套816主动轮安装座
机械扶手压板817从动轮安装座
动力箱818横向同步齿条
动力箱传动轴819纵向传动平置锥齿轮
动力箱安装架820纵向传动立置锥齿轮
12 3 4
图图图图
中
图
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2 3 4 5 6 7 8
3 3 3 3 3 3 CO
9 o 1
12 2
3 3 3
2 3
2 具体实施方式
以下结合附图以实施例方式对本实用新型作进一歩说明。
框架l由型钢联接为一刚性整体(也可铸造而成)，框架1的两侧安装纵向导轨2，橫向导 轨5相对地面固定装于框架1之下；上机箱3和下机箱4分别装于纵向导轨2之上，工作台架6跨 过框架1的中空部分架于上机箱3与下机箱4之间相对地面固定(横向导轨5与工作台架6可联为 一体)，被加工对象9固定在工作台架6上，锯条301装于上机箱3的上卡头302与下机箱4的下卡 头410之间并被张紧；电控系统7装于框架1的一侧，传动系统8分别穿过上机箱3和下机箱4装 于框架1上。
上机箱3内安装由主轴平置锥齿轮306与主轴立置锥齿轮307构成锥齿轮对，主轴平置锥齿 轮306与主轴同步上横轴807滑动配合并同步转动，主轴立置锥齿轮307与小齿轮308同步转动， 小齿轮308与大齿轮313啮合，大齿轮313与主轴314同步转动，上卡头拉杆303与主轴314滑动 配合并同步转动；下机箱4内同样安装由主轴平置锥齿轮306与主轴立置锥齿轮307构成锥齿轮 对，主轴平置锥齿轮306与主轴同步下横轴812滑动配合，下卡头拉杆404与主轴314滑动配合， 主轴同步下横轴812转动主轴平置锥齿轮306、主轴立置锥齿轮307、小齿轮308、大齿轮313、 主轴314及下卡头拉杆404;上下完全相同的传动链通过同一根主轴同步传动立轴801与电控系 统7的动力输出联接，使上卡头拉杆303与下卡头拉杆404完全同步转动，保证二者夹持的锯条 301在往复锯切的同时，锯切方向始终与平移方向一致。
固定于上下机箱的丝母分别与纵向同步上丝杠808和纵向同步下丝杠811螺纹配合，上下 丝杠通过由纵向传动平置锥齿轮819和纵向传动立置锥齿轮820构成锥齿轮对与纵向同步传动 立轴802联接，纵向同步传动立轴802与电控系统7联接，拖动上下机箱藉助平移支座304完全 相同地沿纵向导轨2平行移动。
框架1下铺设横向导轨5，横向导轨5上安装横向同步主动轮813和横向同步从动轮814，横 向同步主动轮813固定在横向同步传动轴815两端与固定在横向导轨5上面的横向同步齿条818 啮合，横向同步从动轮814与横向导轨5吻合，电控系统7联接横向同步传动轴815拖控框架1 始终沿横向导轨5平行移动。
上下机箱同步纵向移动与框架整个横向移动构成锯切的平面运动，上下机箱主轴同步转 动使锯切方向与平动方向始终一致；锯切平移及其转动所构成的三维运动由位移传感器监测 反馈给电控系统7，经计算机实时处理，发出锯切加工指令，确保每一步动作准确无误。
钻孔装置405装于下机箱4的一侧，钻孔装置安装座406固定在箱体305上；拉动机械扶手 拉杆321，机械扶手滑套盖320脱离机械扶手定位块316的支撑，机械扶手压板323随之压在被加工对象9上，压紧力可通过对装在机械扶手滑套322内弹簧的压缩量调节；电控系统7控制钻 孔装置405在被加工对象9的预定位置打孔，锯条301的一端插入上卡头302并锁紧，主轴气缸 312推顶上卡头拉杆303，装于上卡头拉杆303的头部的上卡头302下移，锯条301的另一端随之 穿过已打好的孔插入下卡头410,推顶杠杆412在锁紧气缸415的作用下抬起下卡头推顶环411， 插入下卡头410的锯条301被锁紧；联接下卡头410的下卡头拉杆404与联接上卡头302的上卡头 拉杆303在装于主轴314内张紧弹簧310的作用下将锯条301拉紧，动力箱401通过动力箱安装架 403与箱体305固定，动力箱401的输出端连接下卡头拉杆404，动力箱401产生的往复运动传递 给锯条301形成锯切；固定在下机箱4上的托板406与机械扶手压板323共同对被加工对象9适当 压紧，辅助钻孔和锯切动作；抬起机械扶手，当机械扶手滑套盖320的下端面到达机械扶手定 位块316之后即被卡住，机械扶手压板323与托板406保持适当距离，以便装卡或更换被加工对 象9及锯条301。
对于锯缝需要间断的情况，即被加工对象9需要保留一定数量的过桥，电控系统7根据预 定过桥的分布优化加工程序，在过桥两侧各打一孔；锯切运行到过桥孔时，下卡头410自动放 开锯条301，上卡头302抬起，移到另一个过桥孔处，主轴气缸312推顶上卡头拉杆303，上卡 头302随即下移，锯条301再次插入下卡头410，锁紧气缸415将锯条301锁紧，锯切继续进行； 当遇到锯条折断或其它非正常情况时，下卡头410同样会自动放开锯条301，上卡头302抬起等
待更换锯条或排除故障，然后锯切继续进行。
上下机箱的箱体305相对锯条301对称，钻孔装置405也可装于上机箱3，但装于下机箱4
便于观察钻孔结果，也便于清理钻孔飞边和毛刺；托板406与固定在箱体305上的托板架407 之间安装吸尘箱408，托板406与吸尘箱408形成封闭的负压空间，及时排抽钻屑和锯粉，保持 操作环境清洁。
电控系统7控制锯切的平移旋转三维运动，动力箱401拉动锯条301高频往复锯切，锯切轨 迹可以设定为各种复杂平面几何曲线，实现高度自动化的三维数控锯切加工。
权利要求1. 一种三维数控锯床包括框架(1)、纵向导轨(2)、上机箱(3)、下机箱(4)、横向导轨(5)、工作台架(6)、电控系统(7)和传动系统(8)等部分，其特征是刚性结构的框架(1)上平行安装两对纵向导轨(2)，上机箱(3)与下机箱(4)安装在纵向导轨(2)上并同步沿纵向导轨(2)受控移动，框架(1)及装于其上的所有部件作为整体沿横向导轨(5)受控移动，动力箱(401)装于下机箱(4)产生往复运动拉动被张紧的锯条(301)，上机箱(3)与下机箱(4)内装的主轴(314)受控同步转动，锯切平面始终与锯切方向一致，三维运动由位移传感器监测反馈给电控系统(7)实时处理。
2. 根据权利要求1所述的三维数控锯床，其特征是上机箱(3)与下机箱(4)的箱体(305)相 对锯条(301)对称，上下机箱的传动链相同；锥齿轮安装座(309)、主轴安装座(311)、上 丝母(809)和下丝母(810)与箱体(305)固定安装，主轴平置锥齿轮(306)和主轴立置锥齿轮 (307)与锥齿轮安装座(309)转动配合安装构成锥齿轮对，主轴(314)与主轴安装座(311) 转动配合安装，主轴立置锥齿轮(307)与小齿轮(308)同步转动，小齿轮(308)与大齿轮(313) 啮合，大齿轮(313)与主轴(314)同步转动，上卡头拉杆(303)与主轴(314)滑动配合并与主 轴(314)同步转动，主轴(314)内装张紧弹簧(310)，上卡头(302)装于上卡头拉杆(303)的 头部，下卡头(302)装于下卡头拉杆(303)的头部，主轴同步上横轴(807)和主轴同步下横 轴(812)分别与主轴平置锥齿轮(306)滑动配合并且同步转动，主轴同步上横轴(807)和主 轴同步下横轴(812)端部固定的主轴同步平置锥齿轮(804)与固定在主轴同步传动立轴 (801)上的主轴同步立置锥齿轮(803)啮合，上丝母(809)与纵向同步上丝杠(808)螺纹配 合，下丝母(810)与纵向同步下丝杠(811)螺纹配合，纵向同步上丝杠(808)和纵向同步下 丝杠(811)端部固定的纵向传动平置锥齿轮(804)与固定在纵向同步传动立轴(802)上的纵 向传动立置锥齿轮(818)啮合，主轴同步传动立轴(801)和纵向同步传动立轴(802)分别与 电控系统(7)联接。
3. 根据权利要求1所述的三维数控锯床，其特征是框架(1)下铺设横向导轨(5)，其上安装 横向同步主动轮(813)和横向同步从动轮(814)，横向同步主动轮(813)固定在横向同步传 动轴(815)两端与固定在横向导轨(5)上面的横向同步齿条(816)啮合，横向同步从动轮 (814)与横向导轨(5)吻合，电控系统(7)联接横向同步传动轴(815)。
4. 根据权利要求1所述的三维数控锯床，其特征是钻孔装置(405)装于下机箱(4)的一侧， 钻孔装置安装座(406)固定在箱体(305)上，电控系统(7)控制钻孔装置(405)在被加工对象 (9)的预定位置打孔。
5. 根据权利要求1所述的三维数控锯床，其特征是:工作台架(6)装于上机箱(3)与下机箱(4) 之间相对地面固定，被加工对象(9)紧定在工作台架(6)上；机械扶手放下，装于下机箱(4) 上的托板(406)与装于下机箱(3)的机械扶手压板(323)共同对被加工对象(9)适当压紧，辅 助钻孔和锯切动作；机械扶手抬起，卡在机械扶手定位块(316)上，机械扶手压板(323) 与托板(406)保持适当距离，以便安装或更换被加工对象(9)及锯条(301)。
6. 根据权利要求1所述的三维数控锯床，其特征是吸尘箱(408)安装在托板(406)下并形成 负压空间，及时排抽钻屑和锯粉。
7. 根据权利要求1所述的三维数控锯床，其特征是锯条(301)的一端插入上卡头(302)并锁 紧，主轴气缸(312)推顶上卡头拉杆(303)，装于上卡头拉杆(303)的头部的上卡头(302) 下移，锯条(301)的另一端随之从已打好的孔穿过插入下卡头(410),推顶杠杆(412)在推 顶气缸(415)的作用下抬起下卡头推顶环(411)，将锯条(301)锁紧。
专利摘要本实用新型公开了一种三维数控锯床，主要由框架(1)、纵向导轨(2)、上机箱(3)、下机箱(4)、横向导轨(5)、工作台架(6)、电控系统(7)和传动系统(8)等部分组成；上机箱(3)与下机箱(4)安装在刚性结构的框架(1)上同步沿纵向导轨(2)受控移动并与框架(1)整体沿横向导轨(5)受控移动，动力箱(401)产生往复运动拉动被张紧的锯条(301)，同时受控转动使锯刃方向始终与锯切运行方向一致；三维运动由位移传感器监测反馈给电控系统(7)经计算机实时处理，锯切轨迹可以是各种复杂平面几何曲线。
文档编号B27B19/00GK201264271SQ200820135580
公开日2009年7月1日 申请日期2008年9月1日 优先权日2008年9月1日
发明者高国强 申请人:高国强