一种数控超声波影雕系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种数控超声波影雕系统，包括：影雕机加工装置、超声波辅助装置、计算机和扫描仪；所述影雕机加工装置包括X方向运动装置、Y方向运动装置和Z方向运动装置；所述扫描仪与所述计算机相连接以将捕获的待雕刻图样转换为图形文件后发送给计算机；所述计算机与所述X方向运动装置、Y方向运动装置和Z方向运动装置分别相连接以根据所述图形文件控制影雕机加工装置X方向、Y方向和Z方向的电机完成预设运动；所述超声波辅助装置与刀具相连接以控制所述刀具产生超声振动；所述影雕机加工装置与所述超声波辅助装置相连接以控制刀具进行雕刻。本实用新型专利技术将图像处理技术、数控系统和超声波辅助装置相结合来雕刻，加工效率高且质量较好。

A numerical control ultrasonic image carving system

【技术实现步骤摘要】
一种数控超声波影雕系统
本技术涉及机械自动化领域，尤其涉及一种数控超声波影雕系统。
技术介绍
影雕是一种起源于明清时期的刻画艺术，其工艺过程是先将墨玉、山西黑等纯色石材水磨抛光处理，在磨光面上把要雕琢的图像轮廓描绘出来，再根据黑白明暗成像原理，用特制的针一样细小合金钢头工具，通过运用腕力调节针点疏密粗细、深浅和虚线变化来表现图像，最终形成形象逼真的画面；影雕作品具有独特的艺术神韵，用来作为装饰工艺品永久保存，因此受到消费者青睐。但调研发现：一方面目前市售的影雕工艺品的制作工艺无外乎手工、激光、数控三类；此三类方法在实践中均存在突出问题，如手工影雕耗时多、量产困难，而且重复性差；激光影雕加工成本高，产品效果对设备依赖性强，此外刻画深度不足导致图画明暗对比差；数控影雕设备复杂，前期投入大，另外雕刻表面质量欠佳；另一方面，影雕作品模仿传统样式，内容创新不足，消费者定制化服务需求得不到满足，而且创作周期长、加工效率低、加工成本高以及产品精细度差等原因直接导致影雕这项传统艺术发展乏力；另一方面超声振动加工技术，它是一种在传统加工方法的基础上，通过超声发生器将交流电转换为频率为20KHz以上的电振荡信号，然后将电振荡信号传递给换能器，使其产生同频率的振动，最后该振动经过变幅杆放大，附加给工件或者刀具进行切削的加工方法；这种加工方法具有切削力小、切削热低、工件表面质量高、精度高的特点，它能够很好地解决硬脆材料、各种复杂形状的成型面难加工问题。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种数控超声波影雕系统，将图像处理技术与数控系统相结合，同时利用超声振动加工硬脆材料的优越性，在刀具处引入超声波辅助装置，结合超声波振动辅助来雕刻，加工效率高且质量较好。为了实现上述目的，本技术的技术方案是：一种数控超声波影雕系统，包括：影雕机加工装置、超声波辅助装置、计算机和扫描仪；所述影雕机加工装置包括X方向运动装置、Y方向运动装置和Z方向运动装置；所述扫描仪与所述计算机相连接以将捕获的待雕刻图样转换为图形文件后发送给计算机；所述计算机与所述X方向运动装置、Y方向运动装置和Z方向运动装置分别相连接以根据所述图形文件控制影雕机加工装置X方向、Y方向和Z方向的电机完成预设运动；所述超声波辅助装置与刀具相连接以控制所述刀具产生超声振动；所述影雕机加工装置与所述超声波辅助装置相连接以控制刀具进行雕刻。优选的，所述X方向运动装置包括步进电机a、联轴器a、滚珠丝杆a、导轨a、滑块a、连接板a和工作面板；所述Y方向运动装置包括步进电机b、联轴器b、滚珠丝杆b、导轨b、滑块b和连接板b；所述Z方向运动装置包括步进电机c、联轴器c、滚珠丝杆c、导轨c、滑块c和连接板c；所述步进电机a、滚珠丝杆a和导轨a均固定在底板上；所述导轨a平行于滚珠丝杆a；所述联轴器a连接在步进电机a和滚珠丝杆a之间；所述滑块a连接在导轨a和滚珠丝杆a上；所述连接板a固定在滑块a上；所述工作面板固定在连接板b上；所述步进电机b、滚珠丝杆b和导轨b固定在连接板a上；所述导轨b平行于滚珠丝杆b；所述联轴器b，连接在步进电机b和滚珠丝杆b之间；所述滑块b连接在导轨b和滚珠丝杆b上；所述连接板b固定在滑块b上；所述步进电机c、滚珠丝杆c和导轨c固定在支架；所述导轨c平行于滚珠丝杆c；所述联轴器c连接在步进电机c和滚珠丝杆c之间；所述滑块c连接在导轨c和滚珠丝杆c上；所述L型连接板c固定在滑块c上。优选的，所述超声波辅助装置包括：超声发生器、超声换能器和变幅杆，所述超声发生器与所述超声换能器相连接，所述超声换能器固定在连接板b上；所述变幅杆连接在超声换能器振动端；所述刀具固定在变幅杆上。优选的，所述扫描仪为便携式CCD扫描仪。优选的，所述工作面板由复合亚克力人造石加工而成。优选的，所述刀具为锥形刀具，材质为金刚石。优选的，所述超声波换能器为压电陶瓷螺杆夹心换能器。优选的，所述变幅杆为阶梯型变幅杆，材料选用合金钢Cr12MoV，阶梯型变幅杆的始末端直径比为1.8，大端直径为45mm，大端给定最大振幅为0.005mm。本技术的有益效果如下：本专利技术一种数控超声波影雕系统设计能满足用户个性化需求，具有装置结构简单，加工面广，自动化程度高，雕刻表面质量好的特点；最终能够高效率的雕刻出形式多样的图案，实现作品的自动化和批量化生产；这对影雕这项传统艺术的有效传承和创新发展具有重要意义。以下结合附图及实施例对本技术作进一步详细说明，但本技术的一种数控超声波影雕系统不局限于实施例。附图说明图1为本技术的数控超声波影雕系统的结构示意图；图2为本技术实施例的影雕机加工装置的主视图；图3为本技术实施例的影雕机加工装置的左视图；图4为本技术实施例的影雕机加工装置的俯视图；图5为本技术实施例的局部放大图。附图标识：1、底板；2、工作面板；3、刀具；4、L型连接板c；5、变幅杆；6、超声换能器；7、超声发生器；8、计算机；9、导线；10、步进电机c；11、导轨c；12、联轴器c；13、滑块c；14、支架；15、连接板a；16、滑块a；17、步进电机a；18、联轴器a；19、步进电机b；20、联轴器b；21、滚珠丝杆b；22、导轨b；23、滑块b；24、连接板c；25、连接板b；26、滚珠丝杆c；27、滚珠丝杆a；28、导轨a；29、扫描仪；30、电源模块。具体实施方式下面结合附图，对本技术的技术方案进行具体说明。参见图1至图5所示，本技术一种数控超声波影雕系统，包括：影雕机加工装置、超声波辅助装置、计算机8和扫描仪29；所述影雕机加工装置包括X方向运动装置、Y方向运动装置和Z方向运动装置；所述扫描仪29与所述计算机8相连接以将捕获的待雕刻图样转换为图形文件后发送给计算机8；所述计算机8与所述X方向运动装置、Y方向运动装置和Z方向运动装置分别相连接以根据所述图形文件控制影雕机加工装置X方向、Y方向和Z方向的电机完成预设运动；所述超声波辅助装置与刀具3相连接以控制所述刀具3产生超声振动；所述影雕机加工装置与所述超声波辅助装置相连接以控制刀具3进行雕刻。所述计算机8与所述影雕机加工装置通过导线9相连接。具体的，所述X方向运动装置包括步进电机a17、联轴器a18、滚珠丝杆a27、导轨a28、滑块a16、连接板a15和工作面板2；所述Y方向运动装置包括步进电机b19、联轴器b20、滚珠丝杆b21、导轨b22、滑块b23和连接板b25；所述Z方向运动装置包括步进电机c10、联轴器c12、滚珠丝杆c26、导轨c11、滑块c13和连接板c24；所述步进电机a17、滚珠丝杆a27和导轨a28均固定在底板1上；所述导轨a28平行于滚珠丝杆a27；所述联轴器a18连接在步进电机a17和滚珠丝杆a27之间；所述滑块a16连接在导轨a28和滚珠丝杆a27上；所述连接板a15固定在滑块a16上；所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数控超声波影雕系统，其特征在于，包括：影雕机加工装置、超声波辅助装置、计算机和扫描仪；所述影雕机加工装置包括X方向运动装置、Y方向运动装置和Z方向运动装置；所述扫描仪与所述计算机相连接以将捕获的待雕刻图样转换为图形文件后发送给计算机；所述计算机与所述X方向运动装置、Y方向运动装置和Z方向运动装置分别相连接以根据所述图形文件控制影雕机加工装置X方向、Y方向和Z方向的电机完成预设运动；所述超声波辅助装置与刀具相连接以控制所述刀具产生超声振动；所述影雕机加工装置与所述超声波辅助装置相连接以控制刀具进行雕刻。/n

【技术特征摘要】
1.一种数控超声波影雕系统，其特征在于，包括：影雕机加工装置、超声波辅助装置、计算机和扫描仪；所述影雕机加工装置包括X方向运动装置、Y方向运动装置和Z方向运动装置；所述扫描仪与所述计算机相连接以将捕获的待雕刻图样转换为图形文件后发送给计算机；所述计算机与所述X方向运动装置、Y方向运动装置和Z方向运动装置分别相连接以根据所述图形文件控制影雕机加工装置X方向、Y方向和Z方向的电机完成预设运动；所述超声波辅助装置与刀具相连接以控制所述刀具产生超声振动；所述影雕机加工装置与所述超声波辅助装置相连接以控制刀具进行雕刻。


2.根据权利要求1所述的数控超声波影雕系统，其特征在于，所述X方向运动装置包括步进电机a、联轴器a、滚珠丝杆a、导轨a、滑块a、连接板a和工作面板；所述Y方向运动装置包括步进电机b、联轴器b、滚珠丝杆b、导轨b、滑块b和连接板b；所述Z方向运动装置包括步进电机c、联轴器c、滚珠丝杆c、导轨c、滑块c和连接板c；所述步进电机a、滚珠丝杆a和导轨a均固定在底板上；所述导轨a平行于滚珠丝杆a；所述联轴器a连接在步进电机a和滚珠丝杆a之间；所述滑块a连接在导轨a和滚珠丝杆a上；所述连接板a固定在滑块a上；所述工作面板固定在连接板b上；所述步进电机b、滚珠丝杆b和导轨b固定在连接板a上；所述导轨b平行于滚珠丝杆b；所述联轴器b，连接在步进电机b和滚珠丝杆b之间；所述滑...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈剑云，陈永昌，朱旭，李龙江，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：新型
国别省市：福建;35