一种多自由度泡沫材料切割工作台的制作方法

本发明属于材料切割设备技术领域，具体涉及一种多自由度泡沫材料切割工作台及其切割方式。

背景技术：

现有技术的泡沫切割设备有热切割和冷切割两种工艺，热切割通过电阻丝通电发热，对泡沫局部融化进行切割，其特点是操作灵活，但工作时会产生烟雾，同时泡沫表面有烧痕，影响外观。泡沫冷切割采用的刀具有环形刀片、振动刀片及线切割丝。其中环形刀片在工作时，刀片单向运动对材料进行切割，切削过程平稳，效果最好；振动刀片在工作时进行往复运动，机床振动比较大；线切割丝为磨削形式对材料进行切割加工，粉尘比较多，通常需要吸尘装置。

泡沫切割不但需要刀具，还需要切割设备提供工件与刀具之间的相对进给运动，才能切割出需要的表面。现有技术的切割设备一般采用龙门式框架结构，刀具垂直安装，并可以横向运动，工件放置在水平的工作台面上，由前后两段皮带带动工件进行纵向运动，而两个方向的运动速度都通过计算控制，这样可以切割出与工作台垂直的任意形状的表面，包括平面和圆柱表面。但是对于与底面不相垂直的倾斜加工面、或者轴向与工作台表面不相垂直的圆柱面，以及圆锥面的加工，现有技术的水平切割工作台无法进行复杂的进给运动，往往只能用人工的方法进行切割，加工误差大，而且操作过程比较危险。

技术实现要素：

本发明的目的就在于解决现有泡沫切割工作台自由度不足、灵活度不高，运动方式单一，难以对泡沫进行复杂外形加工的缺点。

为实现上述目的，本发明的第一个方面，提供了一种多自由度泡沫材料切割工作台，包括：

底架，用于支承工作台；

一对滑轨，平行设置于所述底架的两侧；

丝杠，位于所述的一对滑轨之间，且与滑轨平行设置，该丝杠的两端设有轴承，通过轴承座可转动安装于底架上，丝杠的一端设有直线运动电机以驱动丝杠转动；

滑台，可滑动设置于所述的一对滑轨上；

侧倾架，通过一侧所设的转轴与滑台的侧边可转动连接，转轴的一侧设有侧倾电机，用于驱动转轴的转动，且侧倾架的上方固设有燕尾形滑块；

工作台，底部设有与侧倾架的燕尾形滑块相匹配的滑槽，并通过该滑槽和燕尾形滑块与侧倾架可回转连接；

齿条，固定于侧倾架上；

旋转电机，通过旋转电机座固定于工作台的底面上，该旋转电机的一端连设有齿轮，该齿轮的位置与所述齿条相啮合，以使旋转电机的转动可驱动齿轮沿齿条移动。

根据本发明，所述滑台的底部设有两组滑块，每一组对应一个滑轨，该滑块底部的构型与滑轨相匹配，以使滑块可沿滑轨滑动。

根据本发明的优选实施例，所述每一组滑块的数量为2个。

根据本发明的优选实施例，所述侧倾架上用于与滑台可转动连接的转轴为销轴，并通过轴承与滑台连接。

本发明中，所述滑台的一侧固定有法兰盘，所述侧倾电机固定于所述法兰盘上，并通过联轴器与转轴连接，使得侧倾电机的转动可带动转轴转动。

根据一个优选实施例，所述燕尾形滑块为上下设置的两个。

根据本发明，所述底架的一端安装有直线运动电机座，所述直线运动电机安装于所述直线运动电机座上，并通过丝杠联轴器与丝杠连接，以使直线运动电机的转动可以驱动丝杠转动。

根据本发明的优选实施例，所述滑台的底部固定有丝杠螺母，该丝杠螺母设有与丝杠相匹配的螺纹，并套设于丝杠上，以使丝杠的转动可以联动滑台沿丝杠移动。

根据本发明，所述工作台为中空的腔体结构，底面上开设有若干个用于安装吸盘的凹槽，且凹槽中开设有孔洞，以用于将待加工的泡沫材料吸在工作台上；所述工作台的正面设置有若干个盖板，以盖住所述孔洞的位置。

本发明的第二个方面，提供了一种采用上述的多自由度泡沫材料切割工作台的切割加工方法，包括以下步骤：

步骤一：将真空吸盘安装在工作台底面的圆形凹槽内，启动真空吸盘，根据加工零件的大小需求开启或者关闭工作台面上的盖板，将泡沫材料吸在工作台面上，用丝杠电机驱动工件台运动至切割刀附近，利用丝杠电机、侧倾电机和旋转电机的协同运动，使工件完成复杂的进给运动，让切割刀对工件进行加工；

步骤二：加工完毕后，侧倾电机运动，使工作台复位，旋转电机带动工作台回转至水平位，丝杠电机带动工作台退出工作区域，关闭真空吸盘的运行，取下加工完毕的工件。

本发明多自由度泡沫材料切割工作台能够实现复杂进给运动的泡沫切割加工，解决了传统泡沫材料加工过程中泡沫切割机的刀具自由度不足、灵活度不高，加工工作台运动方式单一，难以将长方体工件侧面加工成与顶面不垂直的弧形凹槽等复杂曲面的缺点，具有很好的推广应用价值。

附图说明

图1为本发明的多自由度泡沫材料切割工作台的整体结构示意图。

图2为与图1相反视角的整体结构示意图。

图3为滑台与侧倾架的连接结构示意图。

图4为滑台的结构示意图。

图5为工作台的滑槽与侧倾架的燕尾形滑块连接的放大示意图。

图6为图1中连接滑台与侧倾架的销轴部位的放大示意图。

图7为滑台底部丝杠螺母与丝杠连接的放大示意图。

图8为旋转电机的齿轮与齿条啮合连接的放大示意图。

图号说明：

底架-1；直线运动电机座-2；直线运动电机-3；丝杠联轴器-4；

丝杠-5；滑轨-6；滑块-7；滑台-8；侧倾架-9；工作台面-10；盖板-11；

丝杠轴承-12；丝杠轴承座-13；销轴-14；联轴器-15；法兰盘-16；

丝杠螺母-17；侧倾电机-18；轴承-19；齿条-20；齿轮-21；

旋转电机座-22；旋转电机-23；燕尾形滑块-24；凹槽-25；滑槽-26。

具体实施方式

以下结合附图，以具体实施例对本发明的多自由度泡沫材料切割工作台作进一步详细说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。

如图1和图2所示，本发明的多自由度泡沫材料切割工作台包括：

底架1，用于支承工作台10；

一对滑轨6，平行设置于所述底架1的两侧；

丝杠5，位于所述的一对滑轨6之间，且与滑轨6平行设置，该丝杠5的两端设有轴承12，通过轴承座13可转动安装于底架1上，丝杠5的一端设有直线运动电机3以驱动丝杠5转动；

滑台8，可滑动设置于所述的一对滑轨6上；

侧倾架9，通过一侧所设的转轴14与滑台8的侧边可转动连接，转轴14的一侧设有侧倾电机18，用于驱动转轴14的转动，且侧倾架9的上方固设有燕尾形滑块24；

工作台10，底部设有与侧倾架9的燕尾形滑块24相匹配的滑槽26(图5)，如图5所示，工作台10通过该滑槽26和燕尾形滑块24与侧倾架9可回转连接；

齿条20，固定于侧倾架9上；

旋转电机23，如图8的放大示意图所示，该旋转电机23通过旋转电机座22固定于工作台10的底面上，该旋转电机23的一端连设有齿轮21，该齿轮21的位置恰好与所述齿条20相啮合，以使旋转电机23的转动可驱动齿轮21沿齿条20移动，进而带动工作台10沿燕尾形滑块24回转运动。

这样，由于滑台8可沿滑轨6直线运动，侧倾架9可沿转轴14转动，工作台10可沿燕尾形滑块24回转运动，使得工作台10的工作面具有直线运动、侧倾运动和回转运动三个自由度，而且侧倾轴和回转轴相互垂直。

如图4所示，所述滑台8的底部设有两组滑块7，每一组对应一个滑轨6；本实施例中，每组滑块为2个，共4个，该滑块7底部的构型与滑轨6相匹配，以使滑块7可沿滑轨6滑动。

如图3所示，所述侧倾架9上用于与滑台8可转动连接的转轴14为销轴，并通过轴承19与滑台8连接。

如图5、图1和图6的放大示意图所示，所述滑台8的一侧固定有法兰盘16，所述侧倾电机18固定于法兰盘16上，并通过联轴器15与销轴14连接，使得侧倾电机18的转动可带动销轴14转动，进而联动侧倾架9及其上的工作台10的侧倾运动。

如图3所示，所述燕尾形滑块24的数量优选为上下设置的两个，这样可以确保工作台10的稳定。

回到图1，所述底架1的一端安装有直线运动电机座2，所述直线运动电机3安装于所述直线运动电机座2上，并通过丝杠联轴器4与丝杠5连接，以使直线运动电机3的转动可以驱动丝杠5转动。

如图4、图1和图7的放大示意图所示，所述滑台8的底部固定有丝杠螺母17，该丝杠螺母17设有与丝杠5相匹配的螺纹，并套设于丝杠5上，以使丝杠5的转动可以联动滑台8沿丝杠5移动。

为了便于对泡沫材料的切割加工，所述工作台10为中空的腔体结构，如图1和图2所示，底面上开设有若干个用于安装吸盘的凹槽25，且凹槽25中开设有孔洞(图中未示出)，以用于将待加工的泡沫材料吸在工作台10上；工作台10的正面设置有若干个盖板11，以盖住孔洞的位置，这样，通过盖板11的开合，可以分区域开启吸附功能，从而便于切割加工。

借助工作台10可进一步加装控制器，以通过电脑编程对设备的切割加工实施智能控制。

使用本发明的多自由度泡沫材料切割工作台的切割加工方法如下：

步骤一：将真空吸盘安装在工作台10底面的圆形凹槽内，启动真空吸盘，根据加工零件的大小需求开启或者关闭工作台面上的盖板11，将泡沫材料吸在工作台面上，用丝杠电机3驱动工件台10运动至切割刀附近，利用丝杠电机3、侧倾电机18和旋转电机23的协同运动，使工件完成复杂的进给运动，让切割刀对工件进行加工；

步骤二：加工完毕后，侧倾电机18运动，使工作台10复位，旋转电机23带动工作台10回转至水平位，丝杠电机5带动工作台退出工作区域，关闭真空吸盘的运行，取下加工完毕的工件。

本发明专利优点在于提供了一种加工便捷，能实现复杂进给运动的泡沫切割工作台，解决了传统泡沫材料加工过程中泡沫切割机的刀具自由度不足、灵活度不高，加工工作台运动方式单一，难以对泡沫进行复杂外形加工的缺点。

本领域的技术人员应当理解，可以对本发明专利的技术方案进行修改或者同等替换，而不脱离本发明专利技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的范围当中。