專利名稱：電液伺服雕刻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雕刻裝置。
背景技術(shù)：
雕刻技術(shù)源遠流長，手工雕刻是一種原始工匠型的勞動，它是雕 刻師"高智能和高技能"的綜合活動。雕刻設(shè)備及雕刻方法日新月異， 從采用雕刻刀的手工雕刻技藝，發(fā)展到目前的多種雕刻方法，包括振 動(沖擊)切削雕刻、銑削雕刻、腐蝕雕刻、粒子束流雕刻、電蝕雕 刻、激光燒蝕雕刻；雕刻工具、裝備種類繁多，包括用于金屬、木材、 石材、塑料、玻璃等材料雕刻的激光雕刻機、電子雕刻機、雕銑機、 木工雕刻機、石材雕刻機、刻章機、刻字機、吸塑機等。
現(xiàn)有采用振動(沖擊)切削方法的雕刻裝備，廣泛用于金屬、木 材、石材雕刻，涉及小到凹印版雕刻、圖章雕刻、字模雕刻，大到CNC 數(shù)控雕刻，雕刻運動能夠產(chǎn)生類似于雕刻師用鑿子雕刻的效果，其雕 刻工具頭的工作原理主要包括以下幾種
1) 電磁式高頻振動雕刻，由電磁驅(qū)動單元及相應(yīng)的機械機構(gòu)控制 雕刻刀進行上下高頻振動切削，特點是頻響高，但輸出位移與輸出力 小。
2) 步進電機或伺服電機驅(qū)動的數(shù)控雕刻，由步進電機或伺服電機 驅(qū)動，經(jīng)機械傳動機構(gòu)控制雕刻刀產(chǎn)生相應(yīng)的運動軌跡，特點是運動 精度高、輸出力大，但頻響低。3)氣動沖擊雕刻，以壓縮空氣為動力，通過氣動開關(guān)閥控制氣缸
產(chǎn)生沖擊往復(fù)運動，氣缸活塞帶動雕刻刀動作，特點是系統(tǒng)簡單，適
于手工操作，但頻響不高、運動精度低。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有的雕刻裝置的不能同時滿足高頻響、大行程和大切 削力的不足，本發(fā)明提供一種在具有較高的頻響的同時，具有大行程 和大切削力的電液伺服雕刻裝置。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
一種電液伺服雕刻裝置，包括雕刻刀具，所述雕刻刀具安裝在液 壓活塞桿的下端，所述液壓活塞桿的上端與液壓缸內(nèi)的活塞固定連接，
所述電液伺服雕刻裝置還包括2D激振閥，所述2D激振閥包括進油口 、
回油口、第一出油口和第二出油口，所述第一出油口和第二出油口分
別連接活塞兩側(cè)的兩個液壓腔，所述2D激振閥的控制端連接用于控 制兩個出油口的周期性出油流量的控制器；所述進油口連接調(diào)速閥， 所述調(diào)速閥連接定量泵，所述定量泵連接油箱；所述回油口連接油箱。 作為優(yōu)選的一種方案所述的液壓缸有兩個，與兩個液壓缸連接 的兩根液壓活塞桿的下端分別與支架鉸接，所述刀具安裝在支架的下 端，每個液壓缸分別與一個2D激振閥連接；每個2D激振閥的進油口 連接分流閥，所述分流閥連接調(diào)速閥；每個2D激振閥的回油口連接 集流閥，所述集流閥連接連接油箱。
進一步，所述支架兩端的活塞桿以刀具的安裝點中心對稱。 再進一步，所述的集流閥連接單向閥，所述單向閥連接油箱。 當然，所述液壓缸也可以有三個或者更多個，只要每個液壓缸配置一個2D激振閥進行控制即可；對于三個液壓缸的情況，支架上的
三根液壓活塞桿也以刀具的安裝點為中心對稱分布，其相對于兩個液 壓缸的方案能夠?qū)崿F(xiàn)比較復(fù)雜的加工曲線。
本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為電機驅(qū)動定量泵通過吸油口從油箱中吸油， 定量泵打出的壓力油分別進入溢流閥和調(diào)速閥的進油口，溢流閥設(shè)定 了系統(tǒng)壓力，壓力油經(jīng)調(diào)速閥后輸出穩(wěn)定流量進入分流閥的進油口， 通過分流閥后，壓力油分別進入激振閥6、 ll的P口，激振閥控制液
壓缸輸出正弦往復(fù)運動。系統(tǒng)回油路上，激振閥6、 ll的T口接集流
閥12，經(jīng)單向閥回油箱。單向閥使系統(tǒng)工作在一定的背壓下。
參照圖2、圖3所示，2D激振閥的閥芯既能軸向運動又能連續(xù)轉(zhuǎn)
動，2D激振閥閥芯的旋轉(zhuǎn)是由伺服電機連續(xù)驅(qū)動的，而閥芯的軸向位
移則由另一伺服電機通過偏心機構(gòu)控制，該電機按直動式數(shù)字閥的驅(qū)
動方式進行直接數(shù)字控制。當閥芯在轉(zhuǎn)動過程中位于圖2所示的位置
時，P 口和A 口溝通，B 口和T 口溝通，液壓缸左腔進油，右腔回油，
液壓缸向右運動；當閥芯旋轉(zhuǎn)過一定角度如90°處于圖3所示位置時，
P口禾[JB口溝通，B口和T口溝通，液壓缸右腔進油，左腔回油，液
壓缸向左運動?？梢?，利用閥芯的連續(xù)旋轉(zhuǎn)運動，使得沿閥芯臺肩周
向均勻開設(shè)的溝槽相鄰溝槽的圓心角為P與閥套上的窗口相配合的閥
口面積大小成周期性變化，并使相鄰臺肩上的溝槽相互錯位錯位角度
為0/2，從而進出液壓缸的兩個容腔的流量以相位差為180°發(fā)生周期
性的變化，驅(qū)動液壓缸的活塞做周期性往復(fù)運動。
通過DSP控制兩激振閥的伺服電機，使兩液壓缸活塞平行運動，
但輸出不同的幅值和相位，如圖5所示。雕刻對象相對工具頭的運動
速度為v，刀具切削軌跡為近似橢圓形，如圖6所示。本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在(1)、采用2D激振閥控制液壓缸 作為驅(qū)動，實現(xiàn)了雕刻刀具的高頻往復(fù)運動和較大的切削力；(2)刀
具驅(qū)動機構(gòu)采用雙出桿液壓缸且平行配置，兩活塞桿輸出不同幅值與
相位時，刀具具有不同的切削角度與切削深度；G)、刀具驅(qū)動機構(gòu)采
用雙出桿液壓缸且平行配置，雕刻刀具能實現(xiàn)多種切削運動軌跡，能
滿足不同的加工要求。


圖1是單個活塞缸驅(qū)動雕刻工具頭及其電液伺服驅(qū)動系統(tǒng)示意圖。
圖2是兩個活塞缸驅(qū)動雕刻工具頭及其電液伺服驅(qū)動系統(tǒng)示意圖。
圖3是2D激振閥的閥芯在轉(zhuǎn)動過程過程某一角度的示意圖。
圖4是2D激振閥的閥芯旋轉(zhuǎn)過90°后的示意圖。
圖5是兩個活塞缸驅(qū)動雕刻刀具頭的液壓缸活塞工作位置示意圖。
圖6是兩個活塞缸驅(qū)動雕刻刀具頭運動軌跡示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。 實施例
參照圖1、圖3和圖4， 一種電液伺服雕刻裝置，包括雕刻刀16 具，所述雕刻刀具16安裝在液壓活塞桿的下端刀架8上，所述液壓活 塞桿的上端與液壓缸7內(nèi)的活塞固定連接，所述電液伺服雕刻裝置還 包括2D激振閥6，所述2D激振閥6包括進油口 P、回油口T、第一出油口 A和第二出油口 B，所述第一出油口 A和第二出油口 B分別連 接活塞兩側(cè)的兩個液壓腔，所述2D激振閥6的控制端連接用于控制 兩個出油口的周期性出油流量的控制器DSP;所述進油口 P連接調(diào)速 閥4，所述調(diào)速閥4連接定量泵2，所述定量泵2連接油箱；所述回油 口 T連接油箱。
所述回油口 T連接單向閥5，所述單向閥5連接油箱。素數(shù)定量
泵2連接驅(qū)動電機1。
本實施例的工作過程為參照圖2、圖3所示，2D激振閥的閥芯
既能軸向運動又能連續(xù)轉(zhuǎn)動，2D激振閥閥芯的旋轉(zhuǎn)是由伺服電機連續(xù) 驅(qū)動的，而閥芯的軸向位移則由另一伺服電機通過偏心機構(gòu)控制，該 電機按直動式數(shù)字閥的驅(qū)動方式進行直接數(shù)字控制。當閥芯在轉(zhuǎn)動過 程中位于圖2所示的位置時，P口和A口溝通，B口和T口溝通，液 壓缸左腔進油，右腔回油，液壓缸向右運動；當閥芯旋轉(zhuǎn)過一定角度 如90°處于圖3所示位置時，P 口和B 口溝通，B 口和T 口溝通，液 壓缸右腔進油，左腔回油，液壓缸向左運動?？梢?，利用閥芯的連續(xù) 旋轉(zhuǎn)運動，使得沿閥芯臺肩周向均勻開設(shè)的溝槽相鄰溝槽的圓心角為 6與閥套上的窗口相配合的閥口面積大小成周期性變化，并使相鄰臺 肩上的溝槽相互錯位錯位角度為併2，從而進出液壓缸的兩個容腔的流 量以相位差為180。發(fā)生周期性的變化，驅(qū)動液壓缸的活塞做周期性往 復(fù)運動。
實施例2
參照圖2—圖6，本實施例的液壓缸有兩個，與兩個液壓缸7、 11 連接的兩根液壓活塞桿14、 15的下端分別與支架9鉸接，所述刀具 16安裝在支架9的下端刀架8上，每個液壓缸分別與一個2D激振闊連接；每個2D激振閥的進油口 P連接分流閥13，所述分流閥13連接 調(diào)速閥4;每個2D激振閥的回油口 T連接集流閥12，所述集流閥12 連接連接油箱。
所述支架兩端的活塞桿14、 15以刀具的安裝點中心對稱。所述的
集流閥12連接單向閥5，所述單向閥5連接油箱。
本實施例的每個2D激振閥和液壓缸的控制過程與實施例1相同，
通過DSP控制兩激振閥的伺服電機，使兩液壓缸活塞平行運動，但輸
出不同的幅值和相位，如圖4所示。雕刻對象相對工具頭的運動速度
為v，刀具切削軌跡為近似橢圓形，如圖5所示。當然，根據(jù)實際工
況需要，也可以設(shè)計切削軌跡為其他二次曲線。
權(quán)利要求
1、一種電液伺服雕刻裝置，包括雕刻刀具，所述雕刻刀具安裝在液壓活塞桿的下端，所述液壓活塞桿的上端與液壓缸內(nèi)的活塞固定連接，其特征在于所述電液伺服雕刻裝置還包括2D激振閥，所述2D激振閥包括進油口、回油口、第一出油口和第二出油口，所述第一出油口和第二出油口分別連接活塞兩側(cè)的兩個液壓腔，所述2D激振閥的控制端連接用于控制兩個出油口的周期性出油流量的控制器；所述進油口連接調(diào)速閥，所述調(diào)速閥連接定量泵，所述定量泵連接油箱；所述回油口連接油箱。
2、 如權(quán)利要求l所述的電液伺服雕刻裝置，其特征在于所述的液壓 缸有兩個，與兩個液壓缸連接的兩根液壓活塞桿的下端分別與支架鉸 接，所述刀具安裝在支架的下端，每個液壓缸分別與一個2D激振閥 連接；每個2D激振閥的進油口連接分流閥，所述分流閥連接調(diào)速閥；每個 2D激振閥的回油口連接集流閥，所述集流閥連接連接油箱。
3、 如權(quán)利要求2所述的電液伺服雕刻裝置，其特征在于所述支架兩 端的活塞桿以刀具的安裝點中心對稱。
4、 如權(quán)利要求2或3所述的電液伺服雕刻裝置，其特征在于所述的 集流閥連接單向閥，所述單向閥連接油箱。
全文摘要
一種電液伺服雕刻裝置，包括雕刻刀具，所述雕刻刀具安裝在液壓活塞桿的下端，所述液壓活塞桿的上端與液壓缸內(nèi)的活塞固定連接，所述電液伺服雕刻裝置還包括2D激振閥，所述2D激振閥包括進油口、回油口、第一出油口和第二出油口，所述第一出油口和第二出油口分別連接活塞兩側(cè)的兩個液壓腔，所述2D激振閥的控制端連接用于控制兩個出油口的周期性出油流量的控制器；所述進油口連接調(diào)速閥，所述調(diào)速閥連接定量泵，所述定量泵連接油箱；所述回油口連接油箱。本發(fā)明在具有較高的頻響的同時，具有大行程和大切削力。
文檔編號B44B3/00GK101549610SQ20091009809
公開日2009年10月7日 申請日期2009年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月29日
發(fā)明者翔 裴, 彤 邢, 健 阮 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)