[实用新型]蜡像雕刻机的运动机构

说明书

1技术领域

本专利涉及一种加工机床的运动机构，该机床是一种用热刀的数控六轴加工机床，用来全自动加工立体蜡质人像。

2背景技术

当前，把人物摄影或扫描，得到轮廓三维坐标的扫描技术和仪器已比较成熟。但以此数据加工雕像，却没有合适的机床。虽然现有加工中心等多轴机床可有5个自由度，刀具可倾斜，但不是悬臂机构，无法加工人耳、鼻孔一类的特形物体。也不能装夹小于直径3mm的铣刀，加工小型人像等细小物体明显不够细腻。且因为此类机床的加工对象主要是坚硬的金属，对机床及刀具本身刚性和切削力要求很高，结构复杂，造价高昂，导致工时成本很高，在雕像领域无商业可行性。另外，虽然市场上的三维雕刻机比起加工中心来成本较低，但其雕刻刀不能倾斜俯仰，无法加工与基准面不垂直的孔、沟槽等，无法加工人像。

根据国家专利信息中心网上查询，发现只有两个有效专利涉及蜡质人像或模型的雕刻。一个是《200420069997.8热雕刻机》，其本质是一个手持的可调温低压电烙铁，只能手工操作。另一个是《200920091876.6一种三维人像雕刻机》，它实际上仍是传统的旋转切削，且只有三自由度，只能加工单面的浮雕，不能加工全立体的雕像。

3发明内容

3.1要解决的技术问题

本专利的目的，是提供一种用热刀的数控六轴自动机床的运动机构，它可低成本方便快捷地将热刀移动到蜡坯附近的任意位置并指向任意方向。

3.2技术方案

本专利将用以下技术路线实现。

本专利的前提是，不用传统的刀刃切削被加工件——蜡坯，而是用电加热的热刀去消融蜡坯。热刀中空，配以抽气机，把熔化的蜡吸走。

虽然数学原理证明无自旋刀具的空间位置须且只须5个自由度确定，但为了减小机床体积和造价，本专利在可水平移动的蜡坯托盘导轨副下面增加了一个电机和驱动轴，使得托盘可旋转。托盘中心为此有一个定位中心锥。

另外用4个电机组成双关节4自由度的机械手固定热刀，使得热刀的基准轴心能与蜡坯成任意空间角度和距离，加工出鼻孔、耳孔或张开的嘴等与蜡坯旋转轴不共面、不垂直的孔。

3.3有益效果

由于采用上述设计，因此带来一系列好处：

由于使用热刀，不是旋转切削，因此无需高速旋转的动力主轴。且把加工点加热到略高于蜡的滴点温度，只有与刀头接触的一薄层蜡被熔化成液态，随即被吸入刀中，加工切削阻力很微小，故可用悬臂式机械手机构和微型电机，使得刀臂、刀架、刀具可做得很轻小，刀尖可作复杂的运动并深入狭小空间。本机加工刀具比起加工中心笨重复杂的主轴，制造难度和成本可以大大减小。

由于热刀任意方向都可切削，故无论正向走刀还是反向走刀，无论蜡坯正转还是反转，都能雕刻，可大大提高雕刻效率。

软件中引入模糊数学和预置眼睛模块，因此能刻出蓬松的头发和透明的眼睛效果。另外软件中还有平滑、粗砺、马赛克、定向变形等不同风格艺术处理的手段，使得使用者能轻松创造出艺术品。

如有需要。还可利用成熟的失蜡铸造技术，进一步铸出惟妙惟肖的铜像。

4附图说明

附图是本专利一个具体实施例的各种视图。图1是雕刻机整体二视图，右边的是正视图，左边的是右视图，图中采取了局部剖视和阶梯剖视。为了看得清楚些，图2是放大了的正视图，图3是放大了的右视图。图中方向的命名，以托盘上蜡像的视角为基准。图中

1.基座外壳  2.Z方向(上下运动)驱动电机座  3.X方向(左右运动)驱动丝杠  4.托盘旋转驱动电机  5.X方向驱动丝母  6.托盘旋转驱动电机座  7.电源和控制电路盒  8.X方向驱动电机  9.Y方向(前后运动)驱动电机  10.Z方向驱动电机  11.Y方向驱动丝母  12.Y方向驱动丝杠  13.X方向导轨  14.X方向滑块  15.托盘  16.中心锥  17.蜡坯  18.热刀刀头  19.U形支架  20.水平旋转驱动电机  21.悬臂  22.Z方向滑块  23.Z方向导轨  24.Z方向驱动丝杠  25.Z方向驱动丝母  26.抽气嘴  27.废蜡罐  28.Y方向滑块  29.Y方向导轨  30.俯仰旋转驱动电机  31.热刀  32.抽气机

图中，电气连线，连接废蜡罐(27)和抽气机(32)的气密软管未画出。

5具体实施方式

下面结合附图和实施例对本专利作进一步说明。

5.1结构