[发明专利]数控雕刻机

说明书

技术领域

本发明涉及一种数控雕刻机(或数字控制雕刻机器)，它能够用来以类似于由用凿子雕刻的雕刻家所产生的雕刻效果雕刻不同的物体，例如珠宝(或宝石)、金属板或者其它材料等。

当用凿子进行雕刻时，技工以凿子在物体的表面上进行每次切割中实施向上/向下运动，以进行雕刻。雕刻出的线呈现一个敞开的曲线或多边形的轨迹，该轨迹在原点处具有零深度、在线的某一点处具有最大深度，随后在端部再次为零深度。

现有技术

目前可以在市场上找到一些手动和数控雕刻机。在数控雕刻机当中，通常的那些数控雕刻机已知有两个、两个半和三个轴(或轴线)，三个轴类型的数控雕刻机是最为先进的。在X、Y轴的情况下，这些雕刻机可以包括两个线性轴或者一个线性轴和另一径向轴。

雕刻机包括一种主体，该主体包含必要的用于实施所希望的移动的轴，雕刻机的头部通过软件来控制。这个头部包括一个带有一个用于固定切割工具的工具夹持装置的主轴。

通过位于其中一个端部的步进马达或伺服马达使轴移动，且轴又通过数控装置以及为此目的的相关的软件来控制。借助于软件，实施所希望的产生的雕刻，且指令被传送到雕刻机，该雕刻机将在物体(或物品)的表面上实施雕刻。

在带有三个轴(X、Y、Z)或三个自由度的雕刻机中，X和Y轴对应于由雕刻机的头部产生的纵向和横向运动，而Z轴对应于线的深度。

发明内容

概括地说实现本发明目的的数控雕刻机如用这种类型的其它雕刻机一样呈现一个可在其上滑动的底座框架，适当地引导一个工具保持装置转盘，带有头部，该头部具有三个自由度或设有三个可以移动该头部的轴。

所以，本发明的基本特征集中在以下事实，既包括这些三个自由度，也包括两个称之为PT和SV的新的轴，这些轴使得雕刻的类型能够获得由用凿子进行雕刻的雕刻家所产生的那种雕刻，因为这使得具有这样一种迹线成为可能，该迹线对于切割的材料在深度上是曲线的，且也包括直线或被混合不同深度的那些曲线。

希望被雕刻的印刷字符和/或图形以这样的方式通过矢量或数学定义来表示，该方式指示印刷字符和/或图形的位置和长度，以及雕刻它们的方向，并采用各轴可以移动的数据，为的是实施进行编程的工作。

尽管在X和Y平面内的运动在通常的方式中用来雕刻图形的平面几何形状，但在此将不描述在X和Y平面内的运动，因为这些运动已经是已知的。

PT(线的深度)轴是一个新的轴，该轴将在竖直平面内运动且在凿子或切割工具追踪着正在雕刻的几何形状的迹线前进时将允许工具变得逐渐地嵌入到材料中。这是借助于工具的下降来完成的，直到该工具到达所希望的雕刻深度，且随后使其回撤，为的是使工具逐渐地移开直到材料的表面且使它在某一点与材料分开，这点将与正在雕刻的矢量的末端重合。

在工具咬合到材料中的同时穿插有其它的轴，称之为SV(矢量跟踪)的其它的轴将以这样方式使工具定向，使工具在矢量的起始端方向上呈现其切割面或切割刃，且工具追踪着矢量的几何形状前行，按照需要转动工具，而且进一步的方式是，使工具的切割面总是在跟踪正在雕刻的矢量的方向上。为了这样做，该工具将具有在雕刻机的头部的固定件中的更适合的定位的装置。

SV轴转动雕刻机的主轴，为的是根据正在雕刻的矢量的指向对工具定向，这个SV轴将能够直接或间接地联接到主轴，方式是在希望使用常用的切割工具时允许工具以适当的旋转速率转动，或者对于不希望用一种凿子型工具实施雕刻的工作希望使用一种钻石工具的情况下保持停止。

第五轴是一个传统的Z轴，或者这是作为一个半轴，它仅可以下降且上升至一个限定平面，或者这是一个校正轴(true axis)，用于允许跟踪正在对其进行工作的工件的形状的第三尺寸。对于带有不规则表面的物体，雕刻机的主轴还可以设置一个弹簧和喷嘴系统，用于通过在其上滑动跟踪材料的表面。

可以用于数控雕刻机的凿子型工具必须具有一个参照导向件，为的是能够使它的接近或切割的平面与SV轴的原点或零位置对齐，方式是当初始化雕刻机时使得它的位置是已知的，且能够将它按上述的方式定向。

关于工具的切割部分的形状，可以使其以不同方式变得尖锐：依据在雕刻中希望实现的线的类型，以三角形、倒圆、梯形等形式使其变得尖锐。