[發明專利]三維軟質模型切削成型機及三維軟質模型切削成型方法

有效

• 申請號: 201310376122.6
• 申請日: 2013-08-26
• 公開（公告）號: CN103433755A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 周姝;魏能強;蘭波;楊科
• 申請（專利權）人: 愛佩儀中測（成都）精密儀器有限公司
• 主分類號: B23Q1/01
• 分類號: B23Q1/01;B23C9/00;B23Q5/56;B27C5/00;B28D1/18
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 王睿

技術領域

本發明涉及一種多軸數控加工設備，具體涉及一種用于對油泥、泡沫、木材或輕型樹脂等軟質材料進行切削并將其成型為三維實體模型的三維軟質模型切削成型機。此外，本發明還涉及三維軟質模型切削成型方法。

背景技術

在汽車造型等工業設計領域，經常需要運用油泥等軟質材料制作三維實體模型來進行仿真。其中一種比較先進的方法是在計算機中利用三維建模軟件進行設計，然后再利用多軸數控切削設備對軟質材料按設計好的形狀進行加工。但是，目前尚未見到一種三維軟質模型切削成型的專用設備，其既能夠快速、流暢及準確的加工出復雜的形狀，同時又能保證加工面的光滑平整。

發明內容

本發明首先要解決的技術問題是提供一種結構緊湊、加工流暢快捷的三維軟質模型切削成型機，以及，使用該三維軟質模型切削成型機實現高效加工的三維軟質模型切削成型方法。

此外，本發明還要解決的技術問題是提供一種包括但不限于在該三維軟質模型切削成型機中應用的具有雙導程蝸桿蝸輪傳動消隙裝置的角銑頭，以提高角銑頭的加工精度。

本發明的三維軟質模型切削成型機包括：底座；以及立柱，所述立柱通過第一導向驅動機構安裝在底座上并可在該第一導向驅動機構的保持下沿水平X軸往復運動；固定懸臂，所述固定懸臂通過第二導向驅動機構安裝在立柱上并可在該第二導向驅動機構的保持下沿豎直Z軸往復運動；活動懸臂，所述活動懸臂通過第三導向驅動機構安裝在固定懸臂上并可在該第三導向驅動機構的保持下沿水平Y軸往復運動；角銑頭座，所述角銑頭座通過第四導向驅動機構安裝在活動懸臂的前端并可在該第四導向驅動機構的保持下繞與水平Y軸平行的第一基準軸雙向擺動；銑頭本體，所述銑頭本體通過第五導向驅動機構安裝在角銑頭座上并可在該第五導向驅動機構的保持下繞垂直于第一基準軸的第二基準軸雙向擺動；若以第二基準軸與水平X軸平行且銑頭本體的銑刀回轉中心與第一基準軸平行為初始狀態，則相對于該初始狀態，角銑頭座可在至少±90°范圍內繞第一基準軸雙向擺動，銑頭本體可在至少±90°范圍內繞第二基準軸雙向擺動。

本發明上述三維軟質模型切削成型機主要具有以下幾方面的優點：第一，采用了懸臂式結構，設備占用空間相對較小，結構緊湊度較高；第二，基于該懸臂式結構的特殊五軸聯動方式，既能夠一次性大面積的加工出模型的頂面，又能夠一次性大面積的加工出模型的側面，故一次定位的加工范圍寬，并且可加工出復雜的形狀，同時減少對刀、換刀工序，使加工更為流暢快捷；第三，五軸聯動方式可實現近法線銑削，保證加工面的光滑平整。

在上述結構的基礎上，為了更進一步的提高三維軟質模型切削成型機一次定位的加工范圍，相對于所述初始狀態，所述角銑頭座最好可在±170°范圍內繞第一基準軸雙向轉動轉動，所述銑頭本體最好可在±110°范圍內繞第二基準軸雙向擺動。

上述三維軟質模型切削成型機中，作為其立柱的一種理想結構，所述立柱采用了由多塊設置有減重孔槽的鋼板焊接而成并經過除焊接應力處理的主體框架，該主體框架的側面包括左側板、右側板和前側板，左側板與右側板平行、對稱設置且為上窄下寬的直角梯形，該直角梯形上底與下底的長度之比為0.3至0.5，所述前側板垂直安裝在左側板與右側板之間且兩邊分別與左側板和右側板的直邊焊接，左側板、右側板和前側板的上端焊接上橫板，下端焊接下橫板，主體框架的內側沿高度方向間隔設置多塊加強橫板，各加強橫板分別與左側板、右側板和前側板的內側面焊接為一體；所述固定懸臂安裝于前側板一側。

而作為其活動懸臂的一種理想結構，所述活動懸臂采用了由多塊設置有減重孔槽的鋼板焊接而成并經過除焊接應力處理的主體框架，該主體框架的側面由四塊側板焊接形成條狀矩形結構，該條狀矩形結構的兩端分別焊接端板。測試表明，上述結構的立柱以及活動懸臂不僅重量較輕，同時具有很高的剛性，能夠保持三維軟質模型切削成型機較高的支撐性。