专利名称：电液伺服雕刻装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及雕刻装置。
背景技术：
雕刻技术源远流长，手工雕刻是一种原始工匠型的劳动，它是雕 刻师"高智能和高技能"的综合活动。雕刻设备及雕刻方法日新月异， 从采用雕刻刀的手工雕刻技艺，发展到目前的多种雕刻方法，包括振 动(冲击)切削雕刻、铣削雕刻、腐蚀雕刻、粒子束流雕刻、电蚀雕
刻、激光烧蚀雕刻；雕刻工具、装备种类繁多，包括用于金属、木材、 石材、塑料、玻璃等材料雕刻的激光雕刻机、电子雕刻机、雕铣机、 木工雕刻机、石材雕刻机、刻章机、刻字机、吸塑机等。
现有采用振动(冲击)切削方法的雕刻装备，广泛用于金属、木 材、石材雕刻，涉及小到凹印版雕刻、图章雕刻、字模雕刻，大到CNC 数控雕刻，雕刻运动能够产生类似于雕刻师用凿子雕刻的效果，其雕 刻工具头的工作原理主要包括以下几种-
1) 电磁式高频振动雕刻，由电磁驱动单元及相应的机械机构控制 雕刻刀进行上下高频振动切削，特点是频响高，但输出位移与输出力 小。
2) 步进电机或伺服电机驱动的数控雕刻，由步进电机或伺服电机 驱动，经机械传动机构控制雕刻刀产生相应的运动轨迹，特点是运动 精度高、输出力大，但频响低。3)气动冲击雕刻，以压縮空气为动力，通过气动开关阀控制气缸
产生冲击往复运动，气缸活塞带动雕刻刀动作，特点是系统简单，适
于手工操作，但频响不高、运动精度低。
实用新型内容
为了克服已有的雕刻装置的不能同时满足高频响、大行程和大切 削力的不足，本实用新型提供一种在具有较高的频响的同时，具有大 行程和大切削力的电液伺服雕刻装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是
一种电液伺服雕刻装置，包括雕刻刀具，所述雕刻刀具安装在液 压活塞杆的下端，所述液压活塞杆的上端与液压缸内的活塞固定连接， 所述电液伺服雕刻装置还包括2D激振阀，所述2D激振阀包括进油口 、 回油口、第一出油口和第二出油口，所述第一出油口和第二出油口分
别连接活塞两侧的两个液压腔，所述2D激振阀的控制端连接用于控 制两个出油口的周期性出油流量的控制器；所述进油口连接调速阀， 所述调速阀连接定量泵，所述定量泵连接油箱；所述回油口连接油箱。 作为优选的一种方案所述的液压缸有两个，与两个液压缸连接
的两根液压活塞杆的下端分别与支架铰接，所述刀具安装在支架的下
端，每个液压缸分别与一个2D激振阀连接；每个2D激振阀的进油口 连接分流阀，所述分流阀连接调速阀；每个2D激振阀的回油口连接 集流阀，所述集流阀连接连接油箱。
进一步，所述支架两端的活塞杆以刀具的安装点中心对称。 再进一步，所述的集流阀连接单向阀，所述单向阀连接油箱。 当然，所述液压缸也可以有三个或者更多个，只要每个液压缸配置一个2D激振阀进行控制即可；对于三个液压缸的情况，支架上的 三根液压活塞杆也以刀具的安装点为中心对称分布，其相对于两个液 压缸的方案能够实现比较复杂的加工曲线。
本实用新型的技术构思为电机驱动定量泵通过吸油口从油箱中 吸油，定量泵打出的压力油分别进入溢流阀和调速阀的进油口，溢流 阀设定了系统压力，压力油经调速阀后输出稳定流量进入分流阀的进 油口，通过分流阀后，压力油分别进入激振阀6、 ll的P口，激振阀 控制液压缸输出正弦往复运动。系统回油路上，激振阀6、 ll的T口 接集流阀12，经单向阀回油箱。单向阀使系统工作在一定的背压下。
参照图2、图3所示，2D激振阀的阀芯既能轴向运动又能连续转 动，2D激振阀阀芯的旋转是由伺服电机连续驱动的，而阀芯的轴向位 移则由另一伺服电机通过偏心机构控制，该电机按直动式数字阀的驱 动方式进行直接数字控制。当阀芯在转动过程中位于图2所示的位置 时，P 口和A 口沟通，B 口和T 口沟通，液压缸左腔进油，右腔回油， 液压缸向右运动；当阀芯旋转过一定角度如90°处于图3所示位置时， P口和B口沟通，B口和T口沟通，液压缸右腔进油，左腔回油，液 压缸向左运动。可见，利用阀芯的连续旋转运动，使得沿阀芯台肩周 向均匀开设的沟槽相邻沟槽的圆心角为^与阀套上的窗口相配合的阔 口面积大小成周期性变化，并使相邻台肩上的沟槽相互错位错位角度 为併2，从而进出液压缸的两个容腔的流量以相位差为180。发生周期 性的变化，驱动液压缸的活塞做周期性往复运动。
通过DSP控制两激振阀的伺服电机，使两液压缸活塞平行运动， 但输出不同的幅值和相位，如图5所示。雕刻对象相对工具头的运动 速度为v，刀具切削轨迹为近似椭圆形，如图6所示。本实用新型的有益效果主要表现在(1)、采用2D激振阀控制液
压缸作为驱动，实现了雕刻刀具的高频往复运动和较大的切削力；(2)
刀具驱动机构采用双出杆液压缸且平行配置，两活塞杆输出不同幅值
与相位时，刀具具有不同的切削角度与切削深度；(3)、刀具驱动机构
采用双出杆液压缸且平行配置，雕刻刀具能实现多种切削运动轨迹，
能满足不同的加工要求。
图1是单个活塞缸驱动雕刻工具头及其电液伺服驱动系统示意图。
图2是两个活塞缸驱动雕刻工具头及其电液伺服驱动系统示意图。
图3是2D激振阀的阀芯在转动过程过程某一角度的示意图。
图4是2D激振阀的阀芯旋转过9(T后的示意图。
图5是两个活塞缸驱动雕刻刀具头的液压缸活塞工作位置示意图。
图6是两个活塞缸驱动雕刻刀具头运动轨迹示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。 实施例
参照图1、图3和图4， 一种电液伺服雕刻装置，包括雕刻刀16 具，所述雕刻刀具16安装在液压活塞杆的下端刀架8上，所述液压活 塞杆的上端与液压缸7内的活塞固定连接，所述电液伺服雕刻装置还 包括2D激振阀6，所述2D激振阀6包括进油口 P、回油口T、第一出油口 A和第二出油口 B，所述第一出油口 A和第二出油口 B分别连 接活塞两侧的两个液压腔，所述2D激振阀6的控制端连接用于控制 两个出油口的周期性出油流量的控制器DSP;所述进油口 P连接调速 阀4，所述调速阀4连接定量泵2，所述定量泵2连接油箱；所述回油 口 T连接油箱。
所述回油口 T连接单向阔5，所述单向阀5连接油箱。素数定量
泵2连接驱动电机1。
本实施例的工作过程为参照图2、图3所示，2D激振阀的阀芯
既能轴向运动又能连续转动，2D激振阀阀芯的旋转是由伺服电机连续 驱动的，而阀芯的轴向位移则由另一伺服电机通过偏心机构控制，该 电机按直动式数字阀的驱动方式进行直接数字控制。当阀芯在转动过 程中位于图2所示的位置时，P口和A口沟通，B口和T口沟通，液 压缸左腔进油，右腔回油，液压缸向右运动；当阀芯旋转过一定角度 如90°处于图3所示位置时，P 口和B 口沟通，B 口和T 口沟通，液 压缸右腔进油，左腔回油，液压缸向左运动。可见，利用阀芯的连续 旋转运动，使得沿阀芯台肩周向均匀开设的沟槽相邻沟槽的圆心角为 6与阀套上的窗口相配合的阀口面积大小成周期性变化，并使相邻台 肩上的沟槽相互错位错位角度为併2，从而进出液压缸的两个容腔的流 量以相位差为180。发生周期性的变化，驱动液压缸的活塞做周期性往 复运动。
实施例2
参照图2—图6，本实施例的液压缸有两个，与两个液压缸7、 11 连接的两根液压活塞杆14、 15的下端分别与支架9铰接，所述刀具 16安装在支架9的下端刀架8上，每个液压缸分别与一个2D激振岡连接；每个2D激振阀的进油口 P连接分流阀13，所述分流阀13连接 调速阀4;每个2D激振阀的回油口 T连接集流阀12，所述集流阀12 连接连接油箱。
所述支架两端的活塞杆14、 15以刀具的安装点中心对称。所述的
集流阀12连接单向阀5，所述单向阀5连接油箱。
本实施例的每个2D激振阀和液压缸的控制过程与实施例1相同，
通过DSP控制两激振阀的伺服电机，使两液压缸活塞平行运动，但输
出不同的幅值和相位，如图4所示。雕刻对象相对工具头的运动速度
为v，刀具切削轨迹为近似椭圆形，如图5所示。当然，根据实际工
况需要，也可以设计切削轨迹为其他二次曲线。
权利要求1、一种电液伺服雕刻装置，包括雕刻刀具，所述雕刻刀具安装在液压活塞杆的下端，所述液压活塞杆的上端与液压缸内的活塞固定连接，其特征在于所述电液伺服雕刻装置还包括2D激振阀，所述2D激振阀包括进油口、回油口、第一出油口和第二出油口，所述第一出油口和第二出油口分别连接活塞两侧的两个液压腔，所述2D激振阀的控制端连接用于控制两个出油口的周期性出油流量的控制器；所述进油口连接调速阀，所述调速阀连接定量泵，所述定量泵连接油箱；所述回油口连接油箱。
2、 如权利要求l所述的电液伺服雕刻装置，其特征在于所述的液压 缸有两个，与两个液压缸连接的两根液压活塞杆的下端分别与支架铰 接，所述刀具安装在支架的下端，每个液压缸分别与一个2D激振阀 连接；每个2D激振阀的进油口连接分流阀，所述分流阀连接调速阀；每个 2D激振阀的回油口连接集流阀，所述集流阀连接连接油箱。
3、 如权利要求2所述的电液伺服雕刻装置，其特征在于所述支架两 端的活塞杆以刀具的安装点中心对称。
4、 如权利要求2或3所述的电液伺服雕刻装置，其特征在于所述的 集流阀连接单向阀，所述单向阀连接油箱。
专利摘要一种电液伺服雕刻装置，包括雕刻刀具，所述雕刻刀具安装在液压活塞杆的下端，所述液压活塞杆的上端与液压缸内的活塞固定连接，所述电液伺服雕刻装置还包括2D激振阀，所述2D激振阀包括进油口、回油口、第一出油口和第二出油口，所述第一出油口和第二出油口分别连接活塞两侧的两个液压腔，所述2D激振阀的控制端连接用于控制两个出油口的周期性出油流量的控制器；所述进油口连接调速阀，所述调速阀连接定量泵，所述定量泵连接油箱；所述回油口连接油箱。本实用新型在具有较高的频响的同时，具有大行程和大切削力。
文档编号B44B3/00GK201423863SQ20092011882
公开日2010年3月17日 申请日期2009年4月29日 优先权日2009年4月29日
发明者翔 裴, 彤 邢, 健 阮 申请人:浙江工业大学