一种红外仿形弧形石材加工设备的制作方法

本实用新型涉及一种石材加工设备，特别是涉及一种弧形石材磨机。

背景技术：

在石材加工领域，常见的石材加工设备有：平面板材的加工设备和回转体加工一体机，回转体加工一体机一般用于栏杆等立柱状的石材加工。而对于弧形石材的加工设备则较为少见。目前，很多弧形石材都是通过手工打磨完成。通常情况下，可先用石材仿形机加工成毛坯，在进行手工打磨。现在常见的石材仿形机是通过PLC数控系统进行控制，具体的，将图纸编成指令代码，输入计算机中，自动生成控制指令，进而控制左右、上下步进电机，驱动加工成毛坯，加工精度低，而后期的手工打磨的加工效率低。

专利号为“CN201620083868.7”，专利名称为“新型石材线条机”的专利公开了一种可加工圆弧石材的新型石材线条机，该线条机通过工作台采用圆弧形，使得本线条机可以对圆弧石材进行线条加工，但是该线条机仅能加工线条状的圆弧石材，无法碗状石材等石材进行打磨。

有鉴于此，本案发明人对上述问题进行深入研究，遂有本案的产生。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种利用红外仿形，且可对碗状石材的弧形侧壁进行加工的红外仿形弧形石材加工设备，该设备加工精度高。

为了达成上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种红外仿形弧形石材加工设备，包括基座，供放置待加工工件的工作台，以及实现对工件进行打磨或切削等加工操作的机架，所述机架包括横梁臂和连接有顶针的顶针结构，以及立设于所述基座上的支撑臂，所述横梁臂通过第一滑套滑动连接于所述支撑臂上，所述顶针结构固定连接于所述支撑臂上，所述支撑臂上设有驱动所述第一滑套上、下升降滑动的第一纵向动力装置，所述第一滑套上设有驱动所述横梁臂左、右平移滑动的横向动力装置，所述横梁臂上设有万向转盘及万向转动驱动装置，该万向转盘上设有工件加工机构及工件加工驱动装置；

还包括有红外仿形装置，该红外仿形装置包括仿形模板、采集仿形模板信息的仿形控制件和对仿形过程进行全程控制的控制器，所述第一纵向动力装置、所述横向动力装置、所述万向转动驱动装置和所述工件加工驱动装置相应的控制端连接于该控制器的对应输出端，以实现仿形加工。

所述仿形模板与待加工工件预加工的形状相同，所述待加工工件为碗体，所述仿形模板为弧形线条，该弧形线条的曲度与待加工工件的曲度相匹配。

所述仿形模板水平设置或竖直放置。

所述仿形模板的弧形朝上弯曲或朝下弯曲。

所述仿形控制件采用红外发生接收器，所述仿形控制件的输出端连接所述控制器对应的输入端。

所述顶针结构包括可上、下升降滑动且带有转动臂的第二滑套，所述第二滑套通过横向固定于所述第二滑套的转动臂安装有用于固定待加工工件的顶针，或者，所述工作台上设有用于固定待加工工件的复数个契块。

采用上述技术方案后，本实用新型一种红外仿形弧形石材加工设备，具有以下有益效果：

一、设有红外仿形装置，其加工精度高，此外，同时设置第一纵向动力装置和横向动力装置可上、下升降和左、右平移而实现对刀，将工件加工机构对应于待加工部位，横梁臂上设有与万向转盘，万向转盘的转动可以带动工件加工机构的万向转动，从而实现对碗体等曲面的加工。

二、设有顶针或者契块，便于对待加工工件进行固定。顶针通过第二滑套可实现上、下升降滑动，顶针通过第二滑套的转动轴承可实现转动，进而调整顶针与待加工工件的固定位置，此外，顶针的顶触部设为锥尖状或者压板状，可针对不同的待加工工件的形状和所需外力大小进行选择，灵活性好，适应性强。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图(未放置待加工工件)；

图2为本实用新型打磨碗状石材的结构示意图；

图3为本发明中伞齿轮传动机构的结构示意图；

图4为本发明中蜗轮蜗杆传动机构的结构示意图；

图5为本实用新型中加工臂与工作头的连接结构示意图。

图中：

工作台-1； 工作台主体-11；

支承板-12； 第一契块-121；

第二契块-122； 电机-131；

齿轮传动机构-132； 转轴-133；

机架-2； 支撑臂-21；

第一纵向导轨-211； 横梁臂-22；

顶针结构-23； 第二滑套-231；

连接杆-232； 顶针支撑杆-233；

转动臂-234； 第一滑套-24；

第一纵向动力装置-25； 基座-3；

顶针-4； 顶针主体-41；

顶触部-42； 工件加工机构-5；

主轴箱-51； 加工臂-52；

工作头-53； 安装孔-531；

安装部-54； 电机驱动装置-55；

工作电机-551； 同步轮传动机构-552；

万向转盘-61； 万向转动驱动装置-62；

转向电机-621； 伞齿轮传动机构-622；

主动伞齿轮-6221； 从动伞齿轮-6222；

蜗轮蜗杆传动机构-623； 蜗轮-6231；

蜗杆-6232； 转轴-63。

仿形控制件-71； 仿形模板72

碗体-b。

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。

实施例一

一种红外仿形弧形石材加工设备，如图1-图4所示，包括基座3，供放置待加工工件的工作台1，以及实现对工件进行打磨或切削等加工操作的机架2。工作台1和机架2相对立设于基座3的两侧位置，并分别固定于基座3上。

工作台1包括工作台主体11和支承板12，支承板12设于工作台主体11的上方，用于放置待加工工件。支承板12通过转轴133可转动连接于工作台主体11。转轴133的上端部固定于支承板12上，转轴133的下端部通过轴承安装在工作台主体11上，且转轴133的下端部处于工作台主体11内。

工作台主体11上安装有控制支承板12转动的支承板转动驱动装置，此支承板转动驱动装置为电机驱动装置，该电机驱动装置包括电机131和齿轮传动机构132。电机131固定在工作台主体11内，且电机131竖直设置，使得输出轴朝上设置，同时，电机131处于转轴133的下端部的旁侧，电机131的输出轴与转轴133的下端部通过齿轮传动机构131传动连接。齿轮传动机构131包括主动齿轮、从动齿轮和传动链条，该主动齿轮套固在电机131的输出轴上，从动齿轮套固在转轴133的下端部外，传动链条绕设在主动齿轮和从动齿轮上。电机131工作时，电机131带动主动齿轮转动，主动齿轮的转动经传动链条带动从动齿轮转动，从动齿轮的转动带动转轴133转动，转轴133转动使得支承板12转动，进而带动固定于支承板12上的待加工工件的转动。本实用新型中，驱动支承板12转动的方式并非就上述电动机131与齿轮传动机构132的配合方式，其能够被任何驱动部件旋转的旋转驱动装置替代。该电机驱动装置为机械传动领域较为常见的技术，在此不再详述，其他方式的电机驱动装置也可替换齿轮传动的电机驱动装置。

以图1所示的方位为参考方位，机架2包括立设于基座3上支撑臂21，垂直滑动连接于支撑臂21上的横梁臂22，以及固定连接于支撑臂21的顶部的顶针结构23。横梁臂22通过第一滑套24滑动连接于支撑臂21上。支撑臂21沿其轴向设有第一纵向导轨211，横梁臂22沿其轴向设有横向导轨，以第一滑套24靠近支撑臂21的一侧为内侧，背离内侧的一侧为外侧，第一滑套24的内侧壁设有与支撑臂21的第一纵向导轨211相配合滑动连接的第一纵向导槽，第一滑套24的外侧壁设有与横梁臂22的横向导轨相配合滑动连接的横向导槽。这样，第一滑套24通过第一纵向导轨211与第一纵向导槽的配合可滑动套设于支撑臂21上，且第一滑套24相对支撑臂21进行上、下升降滑动，第一滑套24和横梁臂22通过相适配的横向导轨与横向导槽形成滑动连接。且横梁臂22可相对第一滑套24进行左、右平移滑动。

支撑臂21上还设有用于驱动第一滑套24上、下升降滑动的第一纵向动力装置25。第一纵向动力装置采用电机驱动及丝杆传动装置，包括升降电机、升降丝杆和升降螺母，升降电机设于支撑臂21的上部，升降电机的输出轴传动连接有减速齿轮，减速齿轮传动连接于该升降丝杆，进而带动与之传动连接做轴向运行的此升降螺母，此升降螺母与第一滑套24固定在一起，进而驱动第一滑套24相对支撑臂21进行上、下升降滑动。

横梁臂22可相对于第一滑套24即支撑臂21的左侧或者右侧进行左、右平移滑动。第一滑套24上设有用于驱动横梁臂22左、右平移滑动的横向动力装置(图中未示出)。横向动力装置包括平移电机、平移丝杆和平移螺母，平移电机设于第一滑套24上，平移丝杆连接于于平移电机的输出轴，平移丝杆与平移螺母相适配，进而带动与之传动连接的平移螺母，此平移螺母与横梁臂22固定在一起，进而驱动横梁臂22相对第一滑套24进行左、右平移滑动。

顶针结构23包括连接杆232、顶针支撑杆233和带有转动臂234的第二滑套231，该顶针支撑杆233与该连接杆232的一端部固定垂直连接在一起，该连接杆232的另一端部与支撑臂21固定垂直连接在一起，进而该顶针支撑杆233与支撑臂21相平行设置。同时，第二滑套231通过横向固定于第二滑套231的转动臂234安装有顶针4。

顶针4包括顶针主体41和顶触部42，顶针主体41和顶触部42通过螺栓螺母等结构可拆连接在一起。或者二者为一体式成型结构。顶触部42用于与待加工工件相顶触，且将待加工工件固定于支承板12上，防止待加工工件在加工的时候发生窜动等，增强加工操作的安全性。为了适应不同待加工工件的形状等，顶触部42可设置为锥尖状或者压板状，锥尖状的顶触部42可将圆盘状、碗状或柱状等石材的顶压于支承板12，顶触部42作用于石材的中间位置。锥尖状的顶触部42不影响待加工工件的旋转，特别适用于圆盘状、碗状或柱状等石材进行高速旋转打磨加工等。压板状的顶触部42可将圆盘状、碗状或柱状等石材的固定顶压于支承板12上，适用于圆弧线条、圆盘状、碗状或柱状等石材的切削加工等，同时，压板状的顶触部42与待加工工件的接触面与待加工工件与压板状的顶触部42的形状相匹配，可以为曲面或者平面等。本实用新型中，圆盘状的石材可以为圆桌面等，柱状的石材可以为石磨等。

支承板12呈圆盘状，支承板12沿其径向方向开设有八个等角度间隔设置的滑槽(图中未示出)，分为四个结构相同的第一滑槽和四个结构相同的第二滑槽，且各第一滑槽与各第二滑槽相间设置。滑槽装配有契块，契块包括第一契块121和第二契块122。第一滑槽装配有第一契块121，第二滑槽装配有第二契块122，各第一契块121于其相应的第一滑槽内滑动，各第二契块122于其相应的第二滑槽内滑动。即各契块与各其相应的滑槽可活动装配在一起。第一契块121的沿纵向方向的厚度小于第二契块122，以适应不同的待加工石材，且保证契块的支撑顶压力。契块与待加工工件相顶触，并将待加工工件固定于支承板12上，防止待加工工件在加工的时候发生窜动等，增强加工操作的安全性。契块顶触的方式适用于弧形线条的曲面打磨加工或者圆弧环体的曲面打磨加工，契块顶触于待加工工件的外侧壁和/或内侧壁。同时，契块顶触的方式适用于碗状石材内外边缘的打磨加工等，契块顶触于待加工工件的外侧壁。本实用新型中，契块和相应滑槽的位置和数量以及契块的形状和大小可依据实际的需要进行适应性调整。此外，契块可包覆胶垫，胶垫具有一定弹性，便于调整顶触调整，并增加契块与待加工工件顶触的紧密性。

需要说明的是，为了加强顶压的稳定性保证设备使用的安全性，可同时结合顶针4和契块与滑槽的配合同时对待加工工件进行固定。

支承板12上对应于各滑槽分别设有驱动相应契块于其相应滑槽内滑动的驱动装置，各驱动装置传动连接于相应的契块，此驱动装置可采用常见的电机驱动装置或者气缸驱动驱动，以及螺杆螺母传动机构、蜗轮蜗杆传动机构或者齿轮链条传动机构等，在此不予详述。需要说明的是，除了本实用新型滑槽与契块的驱动方式除了采用上述电机或者气缸的驱动装置外，还可以采用人工推动的方式。

顶针支撑杆233沿其轴向方向设有第二纵向导轨，第二滑套231与此第二纵向导轨相对应的位置开设有第二纵向导槽。第二滑套231通过第二纵向导轨与第二纵向导槽的配合可滑动套设于顶针支撑杆233上，且第二滑套231相对顶针支撑杆233进行上、下升降滑动。

顶针支撑杆233上还设有用于驱动第二滑套231上、下升降滑动的第二纵向动力装置(图中未示出)，该第二纵向动力装置采用电机驱动及丝杆传动装置，包括升降电机、升降丝杆和升降螺母，升降电机设于顶针支撑杆233的上部，升降电机的输出轴上传动连接有减速齿轮，减速齿轮传动连接于该升降丝杆，进而带动与之传动连接做轴向运行的此升降螺母，此升降螺母与第二滑套24通过固定在一起，进而驱动第二滑套24相对顶针支撑杆233进行上、下升降滑动。

进一步地，第二滑套24通过转动轴承固定于顶针支撑杆233上，这样，可通过手动方式摆动转动臂234进而调整顶针4的位置，使得顶针4相对该顶针支撑杆233进行转动适当角度，使得顶针4工作时的顶触部42相对于支承板12的中间位置或者其他方便顶触抓紧的位置。需要说明的是，本实用新型中，除了采用上述手动方式对顶针的转动调整外，还可采用常见的转动驱动装置，可以为电机驱动装置等。此外，本实用新型中，上述第一纵向动力装置、第二纵向动力装置和横向动力装置均为常规的驱动装置，除了采用上述电机驱动及丝杆传动装置外，还可采用气缸驱动装置等，只要能够驱动第二滑套231进行轴向滑动即可，此处不予详述，同时除了采用丝杆和螺母的传动机构外，还可采用蜗轮蜗杆等常见的传动机构等。

横梁臂22上增设有万向转盘61。万向转盘61上固定安装有工件加工机构5以及驱动工件加工机构5工作的电机驱动装置55。工件加工机构5包括主轴箱51和用于安装工作头的加工臂52。加工臂52固定安装于主轴箱51的输出端，朝向待加工工件。并与主轴箱51电相连。需要说明的是，加工臂52的长短可根据实际需要进行适应性调整，加工臂52为可伸缩性，或者固定长度式。电机驱动装置55包括工作电机551和同步轮传动机构552。工作电机551的输出端设有主动带轮。工件加工机构5包括主轴箱51和用于安装工作头的加工臂52。加工臂52固定安装于主轴箱51的输出端，朝向待加工工件。并与主轴箱电51相连。主轴箱51的输入端设置有从动带轮。主动带轮和从动带轮之间通过同步带进行传动连接，即同步带绕设在主动带轮和从动带轮上。工作电机551工作时，工作电机551带动主动带轮转动，主动带轮的转动经过同步带带动从动带轮转动，从动带轮的转动带动加工臂52转动，加工臂52上安装有工作头53，工作头53可以为磨具或者切削刀等，进而加工臂52的转动带动工作头53转动，从而进行打磨、切削或者抛光等操作。需要说明的是，工作电机551的输出端还可直接传动连接于主轴箱51的输入端。

万向转盘61通过转轴63可转动固定于横梁臂22上。转轴63固定于万向转盘61的中间位置。同时，横梁臂22上设有驱动万向转盘61进行转动的万向转动驱动装置62。万向转动驱动装置62采用电机驱动装置，包括转向电机621和伞齿轮传动机构622，伞齿轮传动传动机构622包括相啮合的主动伞齿轮6221和从动伞齿轮6222。主动伞齿轮6221套固在转向电机621的输出轴上，从动伞齿轮6222套固在转轴63的端部，主动伞齿轮6221和从动伞齿轮6222之间进行啮合传动。

转向电机621工作时，转向电机621带动主动伞齿轮6221转动，主动伞齿轮6221的转动经啮合传动而带动从动伞齿轮6222转动，从动伞齿轮6222的转动带动从动齿轮6222转动，从动齿轮转动6222带动转轴63转动，转轴63转动使得万向转盘61发生转动，进而带动固定于万向转盘61上的工件加工机构5以及电机驱动装置55的整体转动，万向转盘61转动带动加工臂52转动，加工臂52上安装有工作头53，工作头53可以为磨具或者切削刀等，进而加工臂52的转动带动工作头53转动，从而进行打磨、切削或者抛光等操作。

本实用新型中，万向转动驱动装置62的传动，除了采用上述伞齿轮传动机构622外，还可采用如图3所示的蜗轮蜗杆传动机构623。同时，当工作头53为磨具时，工作头53的转动方向与固定放置于支承板12上的待加工工件的转动方向相反，这样可提高加工打磨或者抛光的加工效率。

本实用新型中，横梁臂11还设有红外仿形装置。该红外仿形装置包括仿形控制件71和控制器。横梁臂22的左侧端部设有模板轨道，此模板轨道上夹设有仿形模板72，本实用新型中为石材模板，仿形模板72为弧形线条。该弧形线条的曲度与待加工工件的曲度相匹配。弧形线条水平设置或者竖直放置，弧形线条的弧形朝上弯曲或者朝下弯曲，本实施例优选为朝上弯曲。仿形控制件71采用红外发生接收器，仿形控制件71的输出端连接所述控制器对应的输入端。第一纵向动力装置25、横向动力装置、万向转动驱动装置62和电机驱动装置55相应的控制端连接于该控制器的对应输出端。通过带有电光跟踪头的仿形控制件71对此仿形模板72进行仿形，并采集信息。控制器用于分析传输所采集的仿形模板的仿形信息，并控制工作头53的运行轨迹等，而对待加工工件进行仿形加工。万向转盘61的转动可以带动工作头53的万向转动，从而实现对曲面的加工。控制器可采用现有的PLC可编程控制器，作为现有的技术在此不再详述。

本实用新型中，红外仿形装置为常规的仿形装置，在此不予详述。通过红外仿形装置进行仿形加工的工件，加工精度高。

作为一种较佳的加工碗状的石材内/外壁的实施例，配合图2所示，现以加工碗体b为例，碗体b的外侧面呈曲面，即非平面状。要打磨时，碗体b放置于支承板12上，碗体b对应于底部周侧的外侧面与支承板12之间形成夹缝，为了使碗体b稳定的固定于支承板12上，而后将四个第二契块122对应顶压于碗体b的四个不同方向。且第二契块122的形状与上述夹缝的形状相匹配，第二契块122夹固于上述夹缝内。此外，第二契块122与待加工工件接触的部位包覆有胶垫，进而可增加第二契块122与碗体b的外侧壁之间顶触的紧密性。这样，碗体b被固定于支承板12上，即完成待加工工件即碗体b的固定。

进一步的，通过横向动力装置驱动固定于横梁臂22上的工件加工机构5的进行左、右平移，使得其工作头53位于碗体b的上方，并对应于碗体b的侧边缘的任意位置，然后再利用第一纵向动力装置25，使的工件加工机构5发生上、下升降，使得工作头53与碗体b能进行打磨操作。

然后驱动电机131工作而带动固定于支承板12上的碗体b发生转动，同时驱动工作电机551工作而带动固定于加工臂52上的工作头53发生另一方向的转动。进而实现对碗体b的侧壁进行自动打磨操作。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于：工件加工机构5的结构。

如图1-图5所示，本实施例中，工件加工机构5包括主轴箱51和用于安装工作头的加工臂52。加工臂52的一端部可拆卸安装于主轴箱51的输出端。加工臂52的另一端部上安装有工作头53，加工臂52的另一端部上设有安装部54，工作头53通过安装部54可拆卸安装于加工臂52上的另一端部上。安装部54与工作头53相匹配，安装部54的形状和大小可依据工作头53的不同进行适应性调整。如可以为杆状、管状、板状等。工作头53可以为磨具或者切削刀等。工作头53上对应于安装部54开设有安装孔531，安装孔531为“T”型孔，其头部为凹环槽，凹环槽便于安装部54的端部或者安装部54与工作头53之间的锁紧件的头部沉入，避免传统技术上，安装部54的端部或者锁紧件的头部凸出于工作头53的工作面而影响对石材的打磨加工问题。配合图5所示，以螺栓与螺母的固定方式为利，工作头上开设有复数个倒“T”型安装孔531，锁固后，螺栓的头部沉入安装孔531的凹环槽内，不影响工作头53使用时工作面的平整性。

主轴箱51的底部设有外螺纹，加工臂52设有与该外螺纹相匹配的内螺纹，主轴箱51与加工臂52之间通过内、外螺纹的配合进行快速装卸。需要说明的是，本实用新型中，主轴箱51与加工臂52之间的可拆卸连接除了采用上述内、外螺纹的配合外，还可采用螺栓螺母、插销插孔或者磁吸等可拆卸的固定方式。

在使用过程中，当对不同的石材进行加工时，可通过更换带有工作头53的加工臂52而进行选择不同的工作头53，无需因不同的石材或者不同的加工工艺要求而频繁且繁琐的更换工作头53，工作效率明显提高。此外，还可节约材料，避免工作头53的因重复装卸而损坏，甚至因未充分使用而浪费。

上述实施例和附图并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。