專利名稱：一種用于建筑初模的數(shù)控?zé)崆懈罴庸は到y(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)控?zé)崆懈罴庸は到y(tǒng)，尤其是指安裝在三維運(yùn)動(dòng)控制機(jī)床上， 加工材料為泡沫塑料的建筑初模的數(shù)控?zé)崆懈罴庸は到y(tǒng)。
背景技術(shù)：
建筑設(shè)計(jì)及規(guī)劃方案中，需要用相應(yīng)比例的建筑模型展現(xiàn)構(gòu)思。在初期出模階 段，以高分子材料泡沫塑料為原料的建筑初模得到大量應(yīng)用。很多情況下，建筑初模由 手工完成或簡(jiǎn)單直線切割設(shè)備制作。因此制作模型的好壞受人為因素影響較大，制作效 率低、制作成本高，且模型的制作精度得不到保證，體現(xiàn)在制作出來(lái)的建筑初模的表面 粗糙。線切割技術(shù)在機(jī)械領(lǐng)域運(yùn)用很廣，但它的工作原理只適合于加工金屬材料，而對(duì) 于加工泡沫，塑料等非金屬材料則不適用。目前使用的熱切割機(jī)主要是通過(guò)對(duì)金屬刀片 進(jìn)行加熱，來(lái)增加切割效率，但是，金屬刀片加熱面積多大而且熱量散失較快，溫度難 以控制因此其能耗大而且每次切割的差異較大，從而造成精度差。也有少數(shù)切割機(jī)是通 過(guò)發(fā)熱絲進(jìn)行切割的，但僅僅是以單片機(jī)進(jìn)行控制，發(fā)熱絲也只能在一個(gè)上下運(yùn)動(dòng)或平 面移動(dòng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)立體加工，所以其適應(yīng)性較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于建筑初模的數(shù)控?zé)崆懈罴庸は到y(tǒng)，將數(shù)控技術(shù) 應(yīng)用在建筑初模的加工制作上，利用該裝置可使模型尺寸精度準(zhǔn)確、模型外表面光滑， 提高了加工效率，節(jié)約了加工成本。且該裝置操作方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一種用于建筑初模的數(shù)控?zé)崆懈罴庸は到y(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、及與計(jì)算機(jī) 控制系統(tǒng)信號(hào)連接的電熱絲溫控機(jī)構(gòu)，電熱絲溫控機(jī)構(gòu)與數(shù)控?zé)崆懈顧C(jī)構(gòu)連接；其特征 在于所述數(shù)控?zé)崆懈顧C(jī)構(gòu)包括工作臺(tái)，及工作臺(tái)上的縱向行走機(jī)構(gòu)和夾持機(jī)構(gòu)，在縱 向行走機(jī)構(gòu)上設(shè)有橫向行走機(jī)構(gòu)，橫向行走機(jī)構(gòu)上連接有旋轉(zhuǎn)切割機(jī)構(gòu)；夾持機(jī)構(gòu)上設(shè) 有步進(jìn)電機(jī)及夾持建筑初模的夾具；旋轉(zhuǎn)切割機(jī)構(gòu)與建筑初模相接，旋轉(zhuǎn)切割機(jī)構(gòu)通過(guò) 無(wú)線遙控器信號(hào)連接電機(jī)旋轉(zhuǎn)，電熱絲溫控機(jī)構(gòu)連接旋轉(zhuǎn)切割機(jī)構(gòu)的電熱絲控制溫度， 夾持機(jī)構(gòu)夾持建筑初模旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑初模的數(shù)控立體熱切割。本發(fā)明進(jìn)一步的特征在于所述工作臺(tái)底端設(shè)有兩縱向?qū)U和一個(gè)縱向絲杠，縱向絲杠與伺服電機(jī)連接， 兩縱向?qū)U和一縱向絲杠與滑塊連接，滑塊兩端固定在縱向行走機(jī)構(gòu)上。所述橫向行走機(jī)構(gòu)設(shè)于縱向行走機(jī)構(gòu)支架上，支架上設(shè)有兩橫向?qū)U和一個(gè)橫 向絲杠，橫向絲杠與伺服電機(jī)連接，兩橫向?qū)U和一橫向絲杠與橫向行走機(jī)構(gòu)連接。所述旋轉(zhuǎn)切割機(jī)構(gòu)固定在橫向行走機(jī)構(gòu)上，旋轉(zhuǎn)切割機(jī)構(gòu)包括固定在橫向行走 機(jī)構(gòu)上的慢速電機(jī)及連接于慢速電機(jī)上的慢速電機(jī)輸出軸軸套，慢速電機(jī)輸出軸軸套通 過(guò)銷連接有U型空心管，在U型空心管兩端口之間連接有電熱絲。
所述連接于U型空心管兩端口之間的電熱絲貫穿于U型空心管中并與電熱絲溫 控機(jī)構(gòu)連接。所述電熱絲最佳工作溫度為200°C 260°C。所述夾持機(jī)構(gòu)設(shè)置于工作臺(tái)的導(dǎo)軌上，夾持機(jī)構(gòu)的端頭設(shè)有步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電 機(jī)的輸出軸與夾具軸相接。本發(fā)明的特點(diǎn)是(1)本加工系統(tǒng)采用的是數(shù)字控制系統(tǒng)，最大限度的避免了人為因素的影響，保 證了建筑模型的精度。(2)在電熱絲切割機(jī)構(gòu)部分，與僅能在垂直方向進(jìn)行切割的普通機(jī)構(gòu)不同，本加 工裝置通過(guò)安裝一個(gè)慢速電機(jī)，采用控制其轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)電熱絲的旋轉(zhuǎn)切割，增加了此切 割機(jī)構(gòu)的一個(gè)加工自由度，可完成傾斜面切割。(3)根據(jù)制作模型材料的不同，可以通過(guò)調(diào)節(jié)電熱絲兩端的電壓來(lái)控制電熱絲的 加工溫度，以達(dá)到最佳工作溫度(200°C 260°C)，保證建筑初模表面光滑。本發(fā)明計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是使用通用CAD軟件建立加工模型，由數(shù)據(jù)準(zhǔn)備軟件將 建立的加工模型轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)文件，再由所述伺服電機(jī)根據(jù)數(shù)據(jù)文件帶動(dòng)電熱絲切割機(jī)構(gòu) 運(yùn)動(dòng)。該裝置將數(shù)控技術(shù)應(yīng)用在建筑初模的加工制作上，通過(guò)慢速電機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí) 現(xiàn)電熱絲的旋轉(zhuǎn)切割，使得整個(gè)切割過(guò)程更為靈活，并使模型尺寸精度準(zhǔn)確、模型外表 面光滑，提高了加工效率，節(jié)約了加工成本。


圖1是本發(fā)明數(shù)控?zé)崆懈罴庸は到y(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明工作臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明旋轉(zhuǎn)切割機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是旋轉(zhuǎn)切割機(jī)構(gòu)不加密封蓋結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是旋轉(zhuǎn)切割機(jī)構(gòu)側(cè)視圖。1、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；2、電熱絲溫控機(jī)構(gòu)；3、縱向行走機(jī)構(gòu)；4、U型空心 管；5、橫向行走機(jī)構(gòu)；6、電熱絲；7、工作臺(tái)；8、夾持機(jī)構(gòu)；9、步進(jìn)電機(jī)；10、 夾具；11、無(wú)線遙控器；12、皮帶輪；13、伺服電機(jī)；14、16、橫向?qū)U；15、橫向 絲杠；17、伺服電機(jī)；18、滑塊；19、21、縱向?qū)U；20、縱向絲杠；22、密封蓋； 23、銷；24、螺釘；25、螺釘；26、螺釘；27、慢速電機(jī)；28、慢速電機(jī)輸出軸軸套。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明如圖1所示，該用于建筑初模的數(shù)控?zé)崆懈罴庸は到y(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)1、 及與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)1信號(hào)連接的電熱絲溫控機(jī)構(gòu)2，電熱絲溫控機(jī)構(gòu)2與數(shù)控?zé)崆懈顧C(jī) 構(gòu)連接；其中數(shù)控?zé)崆懈顧C(jī)構(gòu)包括工作臺(tái)7，及工作臺(tái)7上的縱向行走機(jī)構(gòu)3和夾持 機(jī)構(gòu)8，在縱向行走機(jī)構(gòu)3上設(shè)有橫向行走機(jī)構(gòu)5，橫向行走機(jī)構(gòu)5上連接有旋轉(zhuǎn)切割機(jī) 構(gòu)；夾持機(jī)構(gòu)8上設(shè)有步進(jìn)電機(jī)9及夾持建筑初模的夾具10;旋轉(zhuǎn)切割機(jī)構(gòu)與建筑初模 相接，旋轉(zhuǎn)切割機(jī)構(gòu)通過(guò)無(wú)線遙控器11信號(hào)連接電機(jī)旋轉(zhuǎn)，電熱絲溫控機(jī)構(gòu)2連接旋轉(zhuǎn)切割機(jī)構(gòu)的電熱絲6控制溫度，夾持機(jī)構(gòu)8夾持建筑初模旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑初模的數(shù)控立體 熱切割。電熱絲6工作時(shí)的溫度由電熱絲溫控機(jī)構(gòu)上的旋鈕來(lái)調(diào)節(jié)。夾持機(jī)構(gòu)8設(shè)置于工作臺(tái)7的導(dǎo)軌上，夾持機(jī)構(gòu)8的端頭設(shè)有步進(jìn)電機(jī)9，步進(jìn) 電機(jī)9的輸出軸與夾具10的軸相接。如圖2所示，工作臺(tái)7底端設(shè)有兩縱向?qū)U19、21和一個(gè)縱向絲杠20，縱向絲 杠20與伺服電機(jī)17連接，兩縱向?qū)U19、21和一縱向絲杠20與滑塊18連接，滑塊18 兩端固定在縱向行走機(jī)構(gòu)3上。橫向行走機(jī)構(gòu)5設(shè)于縱向行走機(jī)構(gòu)3支架上，支架上設(shè)有兩橫向?qū)U14、16和 一個(gè)橫向絲杠15，橫向絲杠15與伺服電機(jī)13連接，絲桿由伺服電機(jī)13通過(guò)皮帶輪12帶 動(dòng)旋轉(zhuǎn)，兩橫向?qū)U14、16和一橫向絲杠15與橫向行走機(jī)構(gòu)5連接。如圖3所示，旋轉(zhuǎn)切割機(jī)構(gòu)固定在橫向行走機(jī)構(gòu)5上，旋轉(zhuǎn)切割機(jī)構(gòu)包括固定在 橫向行走機(jī)構(gòu)5上的慢速電機(jī)27及連接于慢速電機(jī)27上的慢速電機(jī)輸出軸軸套28，慢速 電機(jī)輸出軸軸套28通過(guò)銷23連接有U型空心管4，在U型空心管4兩端口之間連接有電 熱絲6。 U型空心管4為薄壁輕質(zhì)塑料材質(zhì)，U型空心管4兩端口下沿對(duì)稱開(kāi)有貫穿于U 型空心管4的通孔，電熱絲6繞在螺釘25上，采用雙向拉緊的方式通過(guò)螺栓連接固定在 空心管4上。電熱絲6兩端連接在空心管4內(nèi)的導(dǎo)線上，導(dǎo)線從U型空心管底端中部伸 出，接到電熱絲溫控機(jī)構(gòu)2中。本發(fā)明根據(jù)制作模型材料的不同，可以通過(guò)調(diào)節(jié)電熱絲 兩端的電壓來(lái)控制電熱絲6的加工溫度，電熱絲6最佳工作溫度為200°C 260°C。如圖3、圖4、圖5所示，旋轉(zhuǎn)切割機(jī)構(gòu)固定在橫向行走機(jī)構(gòu)5上，旋轉(zhuǎn)切割機(jī) 構(gòu)包括固定在橫向行走機(jī)構(gòu)5上的慢速電機(jī)27及連接于慢速電機(jī)27上的慢速電機(jī)輸出軸 軸套28，慢速電機(jī)輸出軸軸套28通過(guò)銷23連接有U型空心管4，在U型空心管4兩端 口之間連接有電熱絲6。圖3中，電熱絲6通過(guò)螺釘25插入U(xiǎn)型空心管4兩端口的通孔相連；銷23通 過(guò)螺釘24與U型空心管4相連；橫向行走機(jī)構(gòu)5上設(shè)有密封慢速電機(jī)27的密封蓋22。圖4中，慢速電機(jī)27通過(guò)螺釘26與橫向行走機(jī)構(gòu)5相連。圖5中，慢速電機(jī)輸出軸軸套28與慢速電機(jī)27的轉(zhuǎn)動(dòng)軸采用過(guò)盈連接。本發(fā)明具體實(shí)施過(guò)程為工作時(shí)，設(shè)定對(duì)建筑模型毛坯進(jìn)行切割圖形的數(shù)控加工軟件程序及機(jī)床參數(shù)， 通過(guò)電熱絲溫控機(jī)構(gòu)上的旋鈕來(lái)調(diào)節(jié)切割毛坯電熱絲6的工作溫度，得到最佳加工精度 時(shí)的加工溫度，用此溫度去進(jìn)行正式切割；在加工過(guò)程中，使用無(wú)線遙控器控制慢速電 機(jī)27的轉(zhuǎn)動(dòng)，來(lái)帶動(dòng)U型空心管4的轉(zhuǎn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)電熱絲6的旋轉(zhuǎn)切割，增加了此切 割機(jī)構(gòu)的一個(gè)自由度，使得整個(gè)切割過(guò)程更為靈活，能完成立體模型的制作，節(jié)省制作 時(shí)間。
權(quán)利要求
1.一種用于建筑初模的數(shù)控?zé)崆懈罴庸は到y(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(1)、及與計(jì)算機(jī) 控制系統(tǒng)(1)信號(hào)連接的電熱絲溫控機(jī)構(gòu)(2)，電熱絲溫控機(jī)構(gòu)(2)與數(shù)控?zé)崆懈顧C(jī)構(gòu)連 接；其特征在于所述數(shù)控?zé)崆懈顧C(jī)構(gòu)包括工作臺(tái)(7)，及工作臺(tái)(7)上的縱向行走機(jī)構(gòu) (3)和夾持機(jī)構(gòu)(8)，在縱向行走機(jī)構(gòu)(3)上設(shè)有橫向行走機(jī)構(gòu)(5)，橫向行走機(jī)構(gòu)(5) 上連接有旋轉(zhuǎn)切割機(jī)構(gòu)；所述夾持機(jī)構(gòu)(8)上設(shè)有步進(jìn)電機(jī)(9)及夾持建筑初模的夾具 (10)；旋轉(zhuǎn)切割機(jī)構(gòu)與建筑初模相接，旋轉(zhuǎn)切割機(jī)構(gòu)通過(guò)無(wú)線遙控器(11)信號(hào)連接電機(jī) 旋轉(zhuǎn)，電熱絲溫控機(jī)構(gòu)(2)連接旋轉(zhuǎn)切割機(jī)構(gòu)的電熱絲(6)控制溫度，夾持機(jī)構(gòu)(8)夾持 建筑初模旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑初模的數(shù)控立體熱切割。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于建筑初模的數(shù)控?zé)崆懈罴庸は到y(tǒng)，其特征在于 所述工作臺(tái)(7)底端設(shè)有縱向?qū)U(19)、縱向?qū)U(21)和一個(gè)縱向絲杠(20)，縱向絲杠 (20)與伺服電機(jī)(17)連接，兩縱向?qū)U和一縱向絲杠(20)與滑塊(18)連接，滑塊(18) 兩端固定在縱向行走機(jī)構(gòu)(3)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于建筑初模的數(shù)控?zé)崆懈罴庸は到y(tǒng)，其特征在于 所述橫向行走機(jī)構(gòu)(5)設(shè)于縱向行走機(jī)構(gòu)(3)支架上，支架上設(shè)有橫向?qū)U(14)、橫向?qū)?桿(16)和一個(gè)橫向絲杠(15)，橫向絲杠(15)與伺服電機(jī)(13)連接，兩橫向?qū)U和一橫 向絲杠(15)與橫向行走機(jī)構(gòu)(5)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于建筑初模的數(shù)控?zé)崆懈罴庸は到y(tǒng)，其特征在于 所述旋轉(zhuǎn)切割機(jī)構(gòu)固定在橫向行走機(jī)構(gòu)(5)上，旋轉(zhuǎn)切割機(jī)構(gòu)包括固定在橫向行走機(jī)構(gòu) (5)上的慢速電機(jī)(27)及連接于慢速電機(jī)(27)上的慢速電機(jī)輸出軸軸套(28)，慢速電機(jī) 輸出軸軸套(28)通過(guò)銷(23)連接有U型空心管(4)，在U型空心管(4)兩端口之間連接 有電熱絲(6)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于建筑初模的數(shù)控?zé)崆懈罴庸は到y(tǒng)，其特征在于 所述連接于U型空心管(4)兩端口之間的電熱絲(6)貫穿于U型空心管(4)中并與電熱 絲溫控機(jī)構(gòu)(2)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于建筑初模的數(shù)控?zé)崆懈罴庸は到y(tǒng)，其特征在于 所述電熱絲(6)最佳工作溫度為200°C 260°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于建筑初模的數(shù)控?zé)崆懈罴庸は到y(tǒng)，其特征在于 所述夾持機(jī)構(gòu)(8)設(shè)置于工作臺(tái)(7)的導(dǎo)軌上，夾持機(jī)構(gòu)(8)的端頭設(shè)有步進(jìn)電機(jī)(9)， 步進(jìn)電機(jī)(9)的輸出軸與夾具(10)軸相接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于建筑初模的數(shù)控?zé)崆懈罴庸は到y(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、及與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)信號(hào)連接的電熱絲溫控機(jī)構(gòu)，電熱絲溫控機(jī)構(gòu)與數(shù)控?zé)崆懈顧C(jī)構(gòu)連接；所述數(shù)控?zé)崆懈顧C(jī)構(gòu)包括工作臺(tái)，及工作臺(tái)上的縱向行走機(jī)構(gòu)和夾持機(jī)構(gòu)，在縱向行走機(jī)構(gòu)上設(shè)有橫向行走機(jī)構(gòu)，橫向行走機(jī)構(gòu)上連接有旋轉(zhuǎn)切割機(jī)構(gòu)；夾持機(jī)構(gòu)上設(shè)有步進(jìn)電機(jī)及夾持建筑初模的夾具；旋轉(zhuǎn)切割機(jī)構(gòu)與建筑初模相接，旋轉(zhuǎn)切割機(jī)構(gòu)通過(guò)無(wú)線遙控器信號(hào)連接電機(jī)旋轉(zhuǎn)，電熱絲溫控機(jī)構(gòu)連接旋轉(zhuǎn)切割機(jī)構(gòu)的電熱絲控制溫度，夾持機(jī)構(gòu)夾持建筑初模旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑初模的數(shù)控立體熱切割。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電熱絲的旋轉(zhuǎn)切割，并使模型尺寸精度準(zhǔn)確、外表面光滑，加工效率高，加工成本低。
文檔編號(hào)B26D5/08GK102019633SQ201010594270
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者吳曉君, 張晉文, 路超, 鄭超, 韋保全 申請(qǐng)人:西安建筑科技大學(xué)