способ художественной обработки поверхности и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ художественной обработки поверхности, заключающийся в обработке поверхности профильными инструментами, установленными с возможностью вращения вокруг своей оси и с одновременным перемещением по заданной программе синхронно с подачей заготовки в горизонтальном направлении, отличающийся тем, что при обработке поверхности используют сменные декорирующие шпиндели (9) с инструментами или с высокооборотным ротором (10), неподвижный шпиндель (19) и неподвижный финишный шпиндель (20), причем ось вращения декорирующего шпинделя (9) с инструментом или с высокооборотным ротором (10) ориентируют под разными углами к заготовке (22), а перемещение декорирующего шпинделя (9) с инструментом или высокооборотным ротором (10) осуществляют по заданной программе в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с одновременным качанием в поперечном направлении, при этом обработку заготовки (22) проводят в определенной последовательности, начиная с формирования основного профиля заготовки (22) посредством неподвижного шпинделя (19), декорирования орнамента и/или рисунка посредством декорирующего шпинделя (9) с инструментом или с высокооборотным ротором (10) и заканчивая обработкой профиля заготовки (22) и орнамента и/или рисунка посредством неподвижного финишного шпинделя (20).

2. Устройство для художественной обработки поверхности, содержащее неподвижную станину (1), рабочий стол (2), подвижную раму (3) и механизм подачи заготовки (22), установленные на подвижной раме (3) шпиндели, на валу которых установлены инструменты для обработки поверхности, отличающееся тем, что в качестве шпинделей использованы сменные декорирующие шпиндели (9) с инструментами или высокооборотным ротором (10), неподвижный шпиндель (19) с инструментом для формирования основного профиля заготовки (22) и неподвижный финишный шпиндель (20) для формирования окончательного профиля заготовки (22) и орнамента и/или рисунка, причем оно содержит соединенные между собой посредством карданного шарнира (6) неподвижную плиту (5) и подвижную плиту (4) с установленными сервоприводами (11) для перемещения шарниров кардана (6) и для смещения в горизонтальной плоскости вертикальной оси поворота рычага (7), закрепленного на обратной стороне, относительно расположения карданного шарнира (6), подвижной плиты (4) и соединенного с платформой (8) со сменным декорирующим шпинделем (9) с инструментом или с высокооборотным ротором (10), установленным с обеспечением возможности перемещения по заданной программе в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и качания в поперечном направлении, а декорирующий шпиндель (9) связан с установленным на подвижной плите (4) двигателем (12), закрепленным с возможностью вращения вала, ось которого расположена ближе к оси поворота рычага (7) вокруг горизонтальной оси карданного шарнира (6) или расположена с обеспечением возможности совпадения с ней в оси карданного шарнира (6), при этом оно содержит пневмоцилиндр (17), прикрепленный посредством шарового шарнира снизу к платформе (8) для компенсации веса платформы (8) с декорирующим шпинделем (9) с инструментом или с высокооборотным ротором с инструментом, и содержит вертикально расположенные сервоприводы (14, 15) с толкающими штангами, связанными посредством шаровых опор с платформой (8) для обеспечения возможности установки декорирующего шпинделя (9) с инструментом под углом к подаче заготовки или высокооборотного ротора (10) с инструментом под углом к заготовке, вперед-назад, от себя к себе и поворота вокруг его вертикальной оси и горизонтально расположенный сервопривод (16) с толкающей штангой, связанной посредством шаровой опоры с платформой (8).

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что на рабочем столе (2) под декорирующем шпинделем (9) установлена вставка (18) из антифрикционного материала, имеющая передвигаемые быстросъемные пластины разной ширины и с буртиком из материала с низким трением, установленные на уровне стола (2) с обеспечением возможности ограничения перемещениия заготовки (22) по ширине и для обеспечения возможности опускания шпинделя (9) с интрументом ниже уровня стола (2) без повреждения и выхода за кромки заготовки (22) в тело пластины, не повреждая кромки заготовки (22).

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что на каждом шпинделе (19, 9, 20) с обеих его сторон установлены быстросъемные прижимные ролики разной ширины для прижатия заготовки (22) к столу (2) и для исключения вибрации в процессе обработки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области декоративного искусства, а именно к способам и устройствам для обработки материалов и изготовления изделий, в частности, выполнения рельефных изображений, орнаментов и рисунков на высоком художественном уровне.

Известен способ художественной обработки поверхности, заключающийся в обработке поверхности профильными инструментами, установленными с возможностью вращения вокруг своей оси и с одновременным перемещением по заданной программе синхронно с подачей заготовки в горизонтальном направлении (см. патент РФ и 2181669, кл. В44В 3/00, 27.04.2002 - аналог и прототип).

Здесь же описано и устройство для художественной обработки поверхности, содержащее неподвижную станину, рабочий стол, подвижную раму и механизм подачи заготовки, установленные на подвижной раме шпинделя, на валу которых установлен инструмент для обработки.

Недостатком известного способа художественной обработки поверхности является невозможность устранения дефектов на обработанной поверхности в процессе ее обработки.

Техническим результатом способа художественной обработки поверхности является устранение дефектов на обработанной поверхности в процессе ее обработки.

Недостатком устройства для осуществления способа является невозможность устранения дефектов на обработанной поверхности в процессе ее обработки, большие габариты устройства и сложность конструкции.

Техническим результатом устройства является устранение дефектов на обработанной поверхности в процессе ее обработки, уменьшение габаритов устройства и упрощение конструкции.

В способе художественной обработки поверхности достигается это тем, что при обработке поверхности используют сменные декорирующие шпиндели с инструментами или с высокооборотным ротором, неподвижный шпиндель и неподвижный финишный шпиндель, причем ось вращения декорирующего шпинделя с инструментом или с высокооборотным ротором ориентируют под разными углами к заготовке, а перемещение декорирующего шпинделя с инструментом или с высокооборотным ротором осуществляют по заданной программе в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с одновременным качанием в поперечном направлении, при этом обработку заготовки проводят в определенной последовательности, начиная с формирования основного профиля заготовки посредством неподвижного шпинделя, декорирования орнамента и/или рисунка посредством декорирующего шпинделя с инструментом или с высокооборотным ротором и заканчивая обработкой профиля заготовки и орнамента и/или рисунка посредством неподвижного финишного шпинделя.

В устройстве художественной обработки поверхности достигается это тем, что в качестве шпинделей использованы сменные декорирующие шпиндели с инструментами или с высокооборотным ротором, неподвижный шпиндель с инструментом для формирования основного профиля заготовки и неподвижный финишный шпиндель для формирования окончательного профиля заготовки и орнамента и/или рисунка, причем оно содержит соединенные между собой посредством карданного шарнира неподвижную плиту и подвижную плиту с установленными сервоприводами для перемещения шарниров кардана и для смещения в горизонтальной плоскости вертикальной оси поворота рычага, закрепленного на обратной стороне относительно расположения карданного шарнира, подвижной плиты и соединенного с платформой со сменным декорирующим шпинделем с инструментом или с высокооборотным ротором, установленным с обеспечением возможности перемещения по заданной программе в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и качания в поперечном направлении, а декорирующий шпиндель связан с установленным на подвижной плите двигателем, закрепленным с возможностью вращения вала, ось которого расположена ближе к оси поворота рычага вокруг горизонтальной оси карданного шарнира или расположена с обеспечением возможности совпадения с ней в оси карданного шарнира, при этом оно содержит пневмоцилиндр, прикрепленный посредством шарового шарнира снизу к платформе для компенсации веса платформы с декорирующим шпинделем с инструментом или с высокооборотным ротором с инструментом, и содержит вертикально расположенные сервоприводы с толкающими штангами, связанными посредством шаровых опор с платформой для обеспечения возможности установки декорирующего шпинделя с инструментом под углом к подаче заготовки или высокооборотного ротора с инструментом под углом к заготовке, вперед-назад, от себя к себе и поворота вокруг его вертикальной оси и горизонтально расположенный сервопривод с толкающей штангой, связанной посредством шаровой опоры с платформой.

Причем на рабочем столе под декорирующем шпинделем установлена вставка из антифрикционного материала, имеющая передвигаемые быстросъемные пластины разной ширины и с буртиком из материала с низким трением, установленные на уровне стола с обеспечением возможности ограничения перемещения заготовки по ширине и для обеспечения возможности опускания шпинделя с инструментом ниже уровня стола без повреждения и выхода за кромки заготовки в тело пластины, не повреждая кромки заготовки.

Пои этом на каждом шпинделе с обеих его сторон установлены быстросъемные прижимные ролики разной ширины для прижатия заготовки к столу и для исключения вибрации в процессе обработки.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на:

фиг.1 изображено устройство для художественной обработки поверхности, общий вид,

фиг.2 - узел смещения вертикальной оси с двигателем и инструментом,

фиг.3 - узел смещения вертикальной оси,

фиг.4 - вид А на фиг.3.

Устройство для художественной обработки поверхности содержит неподвижную станину 1, рабочий стол 2, подвижную раму 3 с закрепленным на ней узлом смещения вертикальной оси.

На подвижной плите 4 узла смещения, которая соединена с неподвижной плитой 5 карданным шарниром 6, с обратной стороны закреплен через подшипник рычаг 7 инструмента, соединенный с платформой 8 и сменными декорирующими шпинделями 9 с инструментами или с высокооборотным ротором 10. На подвижной 4 и неподвижной 5 плитах установлены сервоприводы 11 для перемещения шарниров кардана 6 и смещения вертикальной оси поворота рычага 7.

На подвижной плите 4 закреплен двигатель 12, который через ременную передачу 13 приводит во вращение сменные шпиндели 9. К платформе 8 со сменными шпинделями 9 посредством шаровых опор прикреплены верхние концы толкающих штанг, толкающие сервоприводами 14, 15, и горизонтально толкающий сервопривод 16. Снизу к платформе 8 прикреплен с помощью шарового шарнира пневмоцилиндр 17, компенсирующий весь вес платформы 8 со шпинделем 9 и инструментом для достижения максимальной частоты колебаний инструмента, вплоть до уровня вибраций, и для обеспечения высокого быстродействия.

На рабочем столе 2 симметрично под шпинделем 9 установлена вставка 18 из антифрикционного материала, позволяющая заходить инструменту (фрезе) за кромки заготовки 22 и опускаться ниже уровня стола 2 и имеющая передвигаемые быстросъемные пластины разной ширины и с буртиком из материала с низким трением, установленные на уровне стола 2 с обеспечением возможности ограничения перемещения заготовки 22 по ширине и для обеспечения возможности опускания шпинделя 9 с инструментом ниже уровня стола 2 без повреждения и выхода за кромки заготовки 22 в тело пластины, не повреждая кромки заготовки 22.

На подвижной раме 3 также установлены неподвижный шпиндель 19, формирующий основной профиль заготовки, и неподвижный финишный (на выходе) шпиндель 20, формирующий окончательный профиль и орнамент изделия, а также на каждом шпинделе 19, 9, 20 с обеих его сторон установлены быстросъемные прижимные ролики 21 разной ширины для прижатия заготовки 22 к столу 2 и для исключения вибрации в процессе обработки.

Функционирует устройство для художественной обработки поверхности следующим образом.

Перед началом обработки заготовки 22 инструменты шпинделя 9 выставляются с помощью пневмоцилиндра 17 над рабочим столом 2.

Обрабатываемая заготовка 22 с помощью механизма подачи и подающих прижимных роликов 21 подается в рабочую зону первого неподвижного шпинделя 19, где формируется основной профиль заготовки 22.

Затем заготовка 22 подается под декорирующий шпиндель 9 с режущими фрезами или с высокооборотным ротором 10. Причем здесь вид орнамента и/или рисунка будет зависеть от комбинаций работы горизонтального 16 и вертикальных 14, 15 сервоприводов, скорости вращения инструментов и скорости подачи заготовки 22.

С помощью вертикальных 14, 15 сервоприводов шпиндель 9 можно устанавливать под углом к подаче заготовки 22, а ротор 10 можно устанавливать под углом, вперед-назад, от себя к себе, и поворачивать вокруг его вертикальной оси.

Посредством сервоприводов 11, установленных на подвижной 4 и неподвижной 5 плитах, перемещается карданный шарнир 6, тем самым смещая вертикальную ось поворота рычага 7 в горизонтальной плоскости и приводя пои этом фрезу в центр рисунка на заготовке 22, чем полностью исключает искажение рисунка, так как в этом случае фреза выполняет на поверхности заготовки 22 симметричный орнамент и/или рисунок.

Устройство может функционировать без неподвижных шпинделей 19, 20, как самостоятельно выполняя орнаменты и/или рисунки на заготовках, уже имеющих соответствующие профили.

Таким образом, изобретение устраняет дефекты на обработанной поверхности, снижает вес устройства, упрощает конструкцию, повышает производительность, качество обработки поверхности заготовки с получением неограниченного количества орнаментов, узоров и высокохудожественных рисунков.

Промышленная применимость

Изобретение может быть использовано при изготовлении высокохудожественных рельефных изображений на различных материалах с использованием данного способа и устройства.