[发明专利]使用磨料喷射的浮雕三维雕刻机及其雕刻方法

说明书

技术领域和现有技术

本发明涉及在可磨蚀面上喷射磨料的三维浮雕雕刻的数控机和方法。

本发明尤其涉及通过喷射流化砂进行雕刻的雕刻机和和雕刻方法。

所谓喷射流化砂，是指让砂在带压气流中运动。

本发明尤其适用于在平面上雕刻，这是非限制性的，因为本发明可应用于任意形状表面的雕刻。

本发明尤其适用于三维雕刻。

本领域技术人员公知在可磨蚀表面上进行雕刻的机器和方法。

公知的是，在待雕刻表面上喷射流化磨料进行工作的大部分方法使用保护掩模，其中，某些区域予以暴露，以便在待雕刻材料上通过直接冲击进行磨蚀。在这种方法中，放置在待雕刻表面上的掩模对不应被雕刻的区域形成保护。

这种模可由坚固的一层或多层沉积物构成，如同文献US 5 117366和DE 4 334 652中述及的那样，或者也可以是镂花模版，如同文献US 5 512 005中述及的那样。

现有技术中，严格地说，用于进行雕刻的机器和方法彼此不同。

文献US 5 117 366提出喷砂自动化雕刻系统和方法，其中，只用一个喷嘴进行雕刻。这种喷嘴可沿与待雕刻表面相平行的平面连续移动，也可沿与待雕刻表面相垂直的轴线按照多个部位进行移动。

这些部位相对于待雕刻表面具有完全给定的距离，从而对于待雕刻表面形成一组不连续的部位。实施这种装置，一方面旨在补偿喷嘴在其使用中的磨损，另一方面旨在适应待雕刻表面的尺寸。

这种装置主要用于实施表面雕刻，而不是进行三维雕刻，因为该装置未配设用于控制雕刻深度的部件。

但是，对某些雕刻来说，雕刻深度的控制是重要的数据。文献DE4 334 652和US 5 512 005尤其提出适于这种控制的雕刻机。

DE 4 334 652提出只用一个喷嘴喷射流化磨料的方法，其中，喷嘴的直径、根据装饰图案和待雕刻材料的类型预先选定的磨料颗粒的大小、喷嘴的供料压力及其倾斜度，在整个过程中适于获得理想的雕刻深度。喷嘴可沿着与待雕刻表面相平行的平面进行移动，并与之相距固定的距离。

所述方法需要使用可处理以相同深度雕刻区域的掩模，然后，移动该掩模，以雕刻不同深度的区域，而不影响已经雕刻的区域。

因此，如此进行的雕刻可雕刻三维图案，但获得的表面是一系列深度不同且不连续的阶梯式平表面。

掩模调整的连续操作往往手动进行，并且花费宝贵的时间。

文献US 5 512 005提出喷砂法雕刻的装置和方法，其中，雕刻深度由多个喷嘴控制，所述喷嘴完全相同，且一个在另一个一侧连续布置。

在该文献中，是同时供砂的喷嘴的数量控制雕刻深度。供砂喷嘴越多，由此引起的雕刻深度就越深。所述装置和方法的目的在于，不是雕刻三维形状，而是根据所用镂花模板的不同图案，进行不同深度的雕刻，其具有高质量的精确度和均匀性。

因此，现有的机器和方法不能在可磨蚀表面上通过喷射磨料准确复制连续的三维图案。

因此，这些雕刻机和方法必须加以改进。

为此，本发明提出一种在待雕刻表面上喷射磨料进行雕刻的雕刻机，其包括相对于待雕刻表面移动的两轴式机构，其特征在于，其包括至少两个喷嘴以及数控部件，所述喷嘴具有不同的直径，由所述两轴式移动机构加以支承，所述数控构件适于控制所述喷嘴在待雕刻表面上的磨料喷射，并适于使所述喷嘴以程序化的可变速率沿着与待雕刻表面基本上平行的方向实时移动。

为此，本发明还提出一种在待雕刻表面上喷射磨料的雕刻方法，其在于：

-用至少两个不同直径的喷嘴将磨料喷射到待雕刻表面上，所述喷嘴由相对于待雕刻表面移动的两轴式机构加以支承，以及

-用所述喷嘴对喷射到待雕刻表面上的磨料进行数控，使所述喷嘴以程序化的可变速率沿着基本上与待雕刻表面平行的方向实时移动。

附图说明

本发明的其它优点和特征在下面参照附图的详细描述中将得到理解，其中：

图1是本发明的雕刻机的立体外形图；

图2是图1所示雕刻机的雕刻间的内部的立体图；

图3是图1所示雕刻机的喷砂机的示意图；

图4a是图2所示喷沙机的局部图；

图4b是图4a所示局部横剖面图；

图5是与喷嘴连接的支承装置的立体图；

图6a是图5所示装置的横剖面图；

图6b是图6a所示装置的板的视图。

本发明详述

图1示出构成本发明雕刻机的不同设备。

这种雕刻机包括微电脑1和信息处理和传输单元2，所述信息处理和传输单元2将信息传向适于实施雕刻的机电装置3。