一种玉石自动立体圆雕机

技术领域

本发明涉及玉石加工设备技术领域，特别涉及一种玉石自动立体圆雕机。

背景技术

玉石是矿石中比较高贵的一种，其价格昂贵，为满足不同人的需求，需要对其进行各种造型的雕刻加工。立体雕刻机是雕刻机的一个行业分类，近几年新兴的一种数控设备，工作原理和数控机床很相似，是利用雕刻编程软件把需要雕刻的内容转换成雕刻机控制软件能够识别的标准G代码，以点动连续的方式让控制机械的三个轴自动运动，从而达到自动雕刻的效果，不仅效率高，而且精度高，能够满足各种造型的雕刻需求，深受玉石加工企业的青睐。其中，对于条柱形玉石的雕刻加工一般采用立体圆雕机。

如授权公告号为CN207345352U的实用新型专利公开了一种用于雕刻玉石的雕刻机，该雕刻机就是现有技术中常见的一种立体圆雕机，该雕刻机工腔室内设置有用于对玉石进行固定的固定装置，所述固定装置包括可沿X轴方向做往复运动的工作平台、设置于所述工作平台上的用于夹持玉石的卡盘和对玉石起到辅助固定作用的顶针，该雕刻机在工作时通过卡盘夹住玉石的一端，对于较长的玉石胚料，在夹持一端后还需要通过顶针在另一端顶住，以保持玉石胚料的轴线水平，从而保证玉石的加工精度，但由于玉石材质较脆，不仅容易夹伤，而且容易受切屑力振动而产生裂纹或者断裂，不仅大大降低了玉石加工的品质和成品率，还浪费了大量的玉石胚料，造成生产成本低。

发明内容

本发明的目的是提供一种玉石自动立体圆雕机，其中辅助支撑机构不仅能够适应玉石不同凹凸表面的稳定夹持和支撑，从而有效增加玉石加工时的稳定性，有效降低雕刻时玉石的振动，使得玉石不易产生裂纹或断裂，加工的质量好和成品率高。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种玉石自动立体圆雕机，包括机体，所述机体内设有用于对玉石进行雕刻加工的工作室，所述工作室内设有用于对玉石进行固定的固定装置，所述固定装置包括可沿X轴方向做往复运动的工作平台、设置于所述工作平台上的用于夹持玉石的卡盘和对玉石起到辅助固定作用的顶尖，所述工作室内还设有用于在玉石加工过程中进行同步辅助支撑的辅助支撑机构，所述辅助支撑机构包括与工作平台上平行于卡盘轴线方向的滑轨滑动配合的支撑本体，所述支撑本体上设有用于玉石进行夹持支撑的旋转夹持部。

通过采用上述技术方案，装夹时，先用卡盘夹住玉石的一端，然后使辅助支撑机构中支撑本体上的旋转夹持部从玉石靠近卡盘的一端将玉石夹住并沿着滑轨向玉石远离卡盘的一端滑动，玉石在旋转夹持部的周向拉力作用下，能够进一步保持轴向水平，实现了玉石初步定位，再调整顶尖的位置，使得顶尖在玉石的另一端将玉石顶住，保证玉石两端同轴，实现了玉石固定，然后再次使得辅助支撑机构中的支撑本体沿滑轨滑动，直至支撑本体上的夹持部到达玉石雕刻起始位置的一侧后将支撑本体固定在工作平台上，启动机体开始对玉石进行雕刻加工，在雕刻过程中根据雕刻需要控制卡盘旋转以及工作台往复运动，从而实现玉轴向和周向回转雕刻，在工作台往复运动的过程中会带动辅助支撑机构随工作台同步往复运动，从而使得辅助支撑机构始终与玉石的雕刻位置保持恒定的距离，在不阻碍玉石雕刻加工的基础上还能有效增加玉石加工时的稳定性，有效降低雕刻时玉石的振动，使得玉石不易产生裂纹或断裂，大大增加了玉石加工的质量和成品率。

本发明的进一步设置为：所述旋转夹持部包括与卡盘中心同轴的环形旋转部和安装在环形旋转部上的夹持部，所述环形旋转部的外壁设有与卡盘中心同轴的环形槽，所述支撑本体上设有与环形旋转部转动连接的圆形开口，所述圆形开口的内壁与环形槽滑动配合。

通过采用上述技术方案，环形旋转部通过环形槽与圆形开口的内壁滑动配合使得环形旋转部能够绕圆形开口旋转，从而使得玉石随卡盘旋转时夹持部能够随玉石同步周向旋转，不仅能够有效保证夹持部与玉石之间不会产生周向相对摩擦，而且也不会对夹持部的夹紧力造成影响。

本发明的进一步设置为：所述夹持部包括多个，各夹持部分别周向阵列布置在环形旋转部上，各所述夹持部均包括夹持臂和用于驱动夹持臂加紧和松开的弧形驱动板，各所述弧形驱动板均与环形旋转部上的环形凸起滑动配合，相邻弧形驱动板的端部均具有一定的活动空间，各所述弧形驱动板的外壁上均设有弧形齿条，各所述夹持臂远离卡盘中心的一端分别套设在与环形旋转部转动连接的转轴上，各所述夹持臂的靠近卡盘中心的一端分别贯穿固定在环形旋转部上的导向套并向卡盘中心的一侧延伸，各所述转轴的一端同轴固定设有一驱动齿轮，所述驱动齿轮与弧形齿条啮合，各所述转轴的另一端分别与相应的驱动电机连接。

通过采用上述技术方案，夹持时，启动各夹持部中的驱动电机，驱动电机驱动转轴旋转，转轴旋转时带动与其固定连接的驱动齿轮旋转，驱动齿轮旋转时带动与其啮合的弧形齿条对应的弧形驱动板绕环形驱动部上的环形凸起滑动，弧形驱动板滑动时带动与其固定连接的导向套同步旋转，从而使得贯穿导向套的夹持臂靠近卡盘中心的一端靠近或者远离与卡盘中心同轴的玉石，由于各夹持部分别周向布置在环形旋转部上，因此，各夹持部中的驱动电机同时启动后能够实现对玉石进行周向夹持，从而实现玉石的轴向限位，即：使得玉石保持轴向水平，实现了玉石初步定位；另外，通过控制各夹持部的驱动电机旋转不同的角度，使得夹持臂靠近转盘中心的一端与玉石上不同高度的点接触，从而实现对非圆柱状以及异形玉石的稳定夹持操作，大大增加了设备的通用性。

本发明的进一步设置为：各夹持臂均设有与夹持臂轴线同轴的空腔，所述空腔沿夹持臂的轴线方向向靠近卡盘中心的一侧延伸并贯穿，所述空腔内设有一滑块，所述滑块与空腔滑动配合，所述滑块远离卡盘中心的一端通过压缩弹簧与空腔底部连接，所述夹持臂靠近卡盘中心的一端均设有用于与玉石接触的夹持件，所述夹持件通过转销与滑块靠近卡盘中心的一端转动连接。

通过采用上述技术方案，各夹持臂通过夹持件与玉石抵触从而实现玉石的夹持，由于夹持件通过转销与滑块靠近卡盘中心的一侧转动连接，因此，当因玉石表面凸凹变化或者夹持件的夹持面磨损而造成夹持件与玉石抵触的位置到玉石的轴心之间的距离增大或者减小时，滑块会在压缩弹簧的弹力作用下沿空腔向靠近或者远离玉石的方向移动，保证夹持件对玉石的夹紧力始终恒定，从而使得夹持部能够自动根据不同截面的玉石表面的凸凹情况进行恒压夹持，避免了因玉石表面凸凹不平而造成夹持力过大或者过小的问题。

本发明的进一步设置为：所述夹持件包括半圆形板，所述夹持臂的端部设有用于安装半圆形板的安装槽，所述圆形板的弧形边位于安装槽内，所述夹持臂的端部通过转销与两半圆形板转动连接。

通过采用上述技术方案，夹持件通过半圆形板上的非弧形边与玉石接触，半圆形板与玉石接触后自动根据玉石的凸凹或者倾斜绕转销旋转，从而保证半圆形板的非弧形边始终能够最大程度的与玉石接触，从而有效保证了玉石的夹持效果。

本发明的进一步设置为：所述半圆形板的非弧形边上设有一橡胶材质的压辊，所述压辊的轴线垂直于卡盘中心所在得轴线，所述压辊的两端均与半圆形板转动连接。

通过采用上述技术方案，夹持件通过压辊与玉石接触，当夹持件沿玉石轴向移动时，压辊与玉石之间为滚动摩擦，相对于滑动摩擦，摩擦力更小，有效降低玉石和夹持件之间的磨损，大大提高了玉石的加工质量和夹持件的使用寿命，另外，压辊为橡胶材质，具有一定的弹性，能够在玉石加工过程中吸收一定的振动，具有减震的效果，能够进一步增加玉石加工时的稳定性，降低玉石产生裂纹或断裂的风险。

本发明的进一步设置为：所述顶尖为弹性活顶尖。

通过采用上述技术方案，弹性活顶尖具有一定的周向弹性，能够实现对玉石轴向顶紧的力进行调节，避免轴向顶的过紧而损坏玉石或者顶紧力过松而造成加工过程中玉石振动的情况的情况，进一步提高了玉石加工的精度和成品率。

本发明的进一步设置为：所述卡盘的夹持中心设有一环形开口橡胶圈，所述卡盘中各卡爪的夹持面上均设有一弧形槽二，所述环形开口橡胶圈分别卡在各卡爪的弧形槽二内。

通过采用上述技术方案，环形开口橡胶圈能够有效纺织卡爪直接与玉石接触而造成玉石损坏的问题，另外，环形开口橡胶圈还具有一定的形变能力，从而适应不同截面的玉石的夹持，有效提高了卡盘的通用性，并且环形开口橡胶圈还能有效减少卡爪与玉石的轴向接触长度，从而有效消除装夹时的过定位，有效提高了玉石装夹后两端的同轴度，进一步提高了玉石装夹的精度。

本发明的有益效果是：

1.本发明在对待加工玉石进行装夹时，先用卡盘夹住玉石的一端，然后使辅助支撑机构中支撑本体上的旋转夹持部从玉石靠近卡盘的一端将玉石夹住并沿着滑轨向玉石远离卡盘的一端滑动，玉石在旋转夹持部的周向拉力作用下，能够进一步保持轴向水平，实现了玉石初步定位，再调整顶尖的位置，使得顶尖在玉石的另一端将玉石顶住，保证玉石两端同轴，实现了玉石固定，然后再次使得辅助支撑机构中的支撑本体沿滑轨滑动，直至支撑本体上的夹持部到达玉石雕刻起始位置的一侧后将支撑本体固定在工作平台上，启动机体开始对玉石进行雕刻加工，在雕刻过程中根据雕刻需要控制卡盘旋转以及工作台往复运动，从而实现玉轴向和周向回转雕刻，在工作台往复运动的过程中会带动辅助支撑机构随工作台同步往复运动，从而使得辅助支撑机构始终与玉石的雕刻位置保持恒定的距离，在不阻碍玉石雕刻加工的基础上还能有效增加玉石加工时的稳定性，有效降低雕刻时玉石的振动，使得玉石不易产生裂纹或断裂，大大增加了玉石加工的质量和成品率

2.本发明中的旋转夹持部在对玉石进行夹持时，通过各夹持部中的驱动电机驱动各夹持部中的转轴旋转，使得转轴旋转时带动与其固定连接的驱动齿轮旋转，驱动齿轮旋转时带动与其啮合的弧形齿条对应的弧形驱动板绕环形驱动部上的环形凸起滑动，弧形驱动板滑动时带动与其固定连接的导向套同步旋转，从而使得贯穿导向套的夹持臂靠近卡盘中心的一端靠近或者远离与卡盘中心同轴的玉石，由于各夹持部分别周向布置在环形旋转部上，因此，各夹持部中的驱动电机同时启动后能够实现对玉石进行周向夹持，从而实现玉石的轴向限位，即：使得玉石保持轴向水平，实现了玉石初步定位；另外，通过控制各夹持部的驱动电机旋转不同的角度，使得夹持臂靠近转盘中心的一端与玉石上不同高度的点接触，从而实现对非圆柱状以及异形玉石的稳定夹持操作，大大增加了设备的通用性

3.本发明中各夹持臂通过夹持件与玉石抵触从而实现玉石的夹持，由于夹持件通过转销与滑块靠近卡盘中心的一侧转动连接，因此，当因玉石表面凸凹变化或者夹持件的夹持面磨损而造成夹持件与玉石抵触的位置到玉石的轴心之间的距离增大或者减小时，滑块会在压缩弹簧的弹力作用下沿空腔向靠近或者远离玉石的方向移动，保证夹持件对玉石的夹紧力始终恒定，从而使得夹持部能够自动根据不同截面的玉石表面的凸凹情况进行恒压夹持，避免了因玉石表面凸凹不平而造成夹持力过大或者过小的问题。

4.本发明中夹持件通过半圆形板上的非弧形边与玉石接触，半圆形板与玉石接触后自动根据玉石的凸凹或者倾斜绕转销旋转，从而保证半圆形板的非弧形边始终能够最大程度的与玉石接触，从而有效保证了玉石的夹持效果。

5.本发明中夹持件通过压辊与玉石接触，当夹持件沿玉石轴向移动时，压辊与玉石之间为滚动摩擦，相对于滑动摩擦，摩擦力更小，有效降低玉石和夹持件之间的磨损，大大提高了玉石的加工质量和夹持件的使用寿命，另外，压辊为橡胶材质，具有一定的弹性，能够在玉石加工过程中吸收一定的振动，具有减震的效果，能够进一步增加玉石加工时的稳定性，降低玉石产生裂纹或断裂的风险。

6.本发明中的顶尖为弹性活顶尖，弹性活顶尖具有一定的周向弹性，能够实现对玉石轴向顶紧的力进行调节，避免轴向顶的过紧而损坏玉石或者顶紧力过松而造成加工过程中玉石振动的情况的情况，进一步提高了玉石加工的精度和成品率。

7.本发明通过在卡盘的夹持中心设置环形开口橡胶圈，环形开口橡胶圈能够有效纺织卡爪直接与玉石接触而造成玉石损坏的问题，另外，环形开口橡胶圈还具有一定的形变能力，从而适应不同截面的玉石的夹持，有效提高了卡盘的通用性，并且环形开口橡胶圈还能有效减少卡爪与玉石的轴向接触长度，从而有效消除装夹时的过定位，有效提高了玉石装夹后两端的同轴度，进一步提高了玉石装夹的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种玉石自动立体圆雕机的整体机构示意图。

图2是本发明一种玉石自动立体圆雕机中辅助支撑机构的结构示意图。

图3是本发明一种玉石自动立体圆雕机的辅助支撑机构中的支撑本体的结构示意图。

图4是本发明一种玉石自动立体圆雕机的辅助支撑机构中的环形旋转部的结构示意图。

图5是本发明一种玉石自动立体圆雕机的辅助支撑机构中卡盘的剖面结构示意图。

图6是本发明一种玉石自动立体圆雕机的辅助支撑机构一侧的局部结构示意图。

图7是本发明一种玉石自动立体圆雕机的辅助支撑机构中夹持件的结构示意图。

图中，1、机体；2、玉石；3、工作室；4、固定装置；401、工作平台；403、卡盘；402、顶尖；404、卡爪；405、弧形槽二；406、滑轨；5、辅助支撑机构；6、支撑本体；7、旋转夹持部；701、环形旋转部；702、夹持部；703、环形槽；704、圆形开口；705、夹持臂；706、弧形驱动板；707、环形凸起；708、弧形齿条；709、转轴；710、导向套；711、驱动齿轮；712、驱动电机；713、空腔；714、滑块；715、压缩弹簧；716、夹持件；717、转销；718、半圆形板；719、安装槽；720、压辊；8、环形开口橡胶圈。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1～7所示，一种玉石自动立体圆雕机，包括机体1，所述机体1内设有用于对玉石2进行雕刻加工的工作室3，所述工作室3内设有用于对玉石2进行固定的固定装置4，所述固定装置4包括可沿X轴方向做往复运动的工作平台401、设置于所述工作平台401上的用于夹持玉石2的卡盘403和对玉石2起到辅助固定作用的顶尖402，所述工作室3内还设有用于在玉石2加工过程中进行同步辅助支撑的辅助支撑机构5，所述辅助支撑机构5包括与工作平台401上平行于卡盘403轴线方向的滑轨406滑动配合的支撑本体6，所述支撑本体6上设有用于玉石2进行夹持支撑的旋转夹持部7。

进一步的，所述旋转夹持部7包括与卡盘403中心同轴的环形旋转部701和安装在环形旋转部701上的夹持部702，所述环形旋转部701的外壁设有与卡盘403中心同轴的环形槽703，所述支撑本体6上设有与环形旋转部701转动连接的圆形开口704，所述圆形开口704的内壁与环形槽703滑动配合。

进一步的，所述夹持部702包括多个，各夹持部702分别周向阵列布置在环形旋转部701上，各所述夹持部702均包括夹持臂705和用于驱动夹持臂705加紧和松开的弧形驱动板706，各所述弧形驱动板706均与环形旋转部701上的环形凸起707滑动配合，相邻弧形驱动板706的端部均具有一定的活动空间，各所述弧形驱动板706的外壁上均设有弧形齿条708(图中未示出)，各所述夹持臂705远离卡盘403中心的一端分别套设在与环形旋转部701转动连接的转轴709上，各所述夹持臂705的靠近卡盘403中心的一端分别贯穿固定在环形旋转部701上的导向套710并向卡盘403中心的一侧延伸，各所述转轴709的一端同轴固定设有一驱动齿轮711，所述驱动齿轮711与弧形齿条708啮合，各所述转轴709的另一端分别与相应的驱动电机712连接。

进一步的，各夹持臂705均设有与夹持臂705轴线同轴的空腔713，所述空腔713沿夹持臂705的轴线方向向靠近卡盘403中心的一侧延伸并贯穿，所述空腔713内设有一滑块714，所述滑块714与空腔713滑动配合，所述滑块714远离卡盘403中心的一端通过压缩弹簧715与空腔713底部连接，所述夹持臂705靠近卡盘403中心的一端均设有用于与玉石2接触的夹持件716，所述夹持件716通过转销717与滑块714靠近卡盘403中心的一端转动连接。

进一步的，所述夹持件716包括半圆形板718，所述夹持臂705的端部设有用于安装半圆形板718的安装槽719，所述圆形板718的弧形边位于安装槽719内，所述夹持臂705的端部通过转销717与两半圆形板718转动连接。

进一步的，所述半圆形板718的非弧形边上设有一橡胶材质的压辊720，所述压辊720的轴线垂直于卡盘403中心所在得轴线，所述压辊720的两端均与半圆形板718转动连接。

进一步的，所述顶尖402为弹性活顶尖。

进一步的，所述卡盘403的夹持中心设有一环形开口橡胶圈8，所述卡盘403中各卡爪404的夹持面上均设有一弧形槽二405，所述环形开口橡胶圈8分别卡在各卡爪404的弧形槽二405内。

本发明的工作原理：装夹时，先用卡盘403夹住玉石2的一端，然后使辅助支撑机构5中支撑本体6上的旋转夹持部7从玉石2靠近卡盘403的一端将玉石2夹住并沿着滑轨406向玉石2远离卡盘403的一端滑动，玉石2在旋转夹持部7的周向拉力作用下，能够进一步保持轴向水平，实现了玉石2初步定位，再调整顶尖402的位置，使得顶尖402在玉石2的另一端将玉石2顶住，保证玉石2两端同轴，实现了玉石2固定，然后再次使得辅助支撑机构5中的支撑本体6沿滑轨406滑动，直至支撑本体6上的夹持部到达玉石2雕刻起始位置的一侧后将支撑本体6固定在工作平台上，启动机体开始对玉石2进行雕刻加工，在雕刻过程中根据雕刻需要控制卡盘403旋转以及工作台往复运动，从而实现玉轴向和周向回转雕刻，在工作台往复运动的过程中会带动辅助支撑机构5随工作台同步往复运动，从而使得辅助支撑机构5始终与玉石2的雕刻位置保持恒定的距离，在不阻碍玉石2雕刻加工的基础上还能有效增加玉石2加工时的稳定性，有效降低雕刻时玉石2的振动，使得玉石2不易产生裂纹或断裂，大大增加了玉石2加工的质量和成品率。