УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАРНО-ВРАЩАТЕЛЬНОГО ГРАВИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ МАТЕРИАЛОВ
DEVICE FOR PERCUSSION-ROTARY ENGRAVING OF MATERIAL SURFACE

Изобретение относится к области художественно-декоративной обработки материалов, автоматизированному гравированию и касается устройства для нанесения изображения на поверхности твердых материалов методом ударно-вращательного гравирования.
Предложенное устройство для реализации ударно-вращательного гравирования является дальнейшим развитием конструкции, описанной в патенте RU 2355586 С1 на изобретение «Способ формирования полутонового изображения в функциональном слое изделия», кл. МПК B44C 1/22, и патенте RU 2350476 С2 на изобретение «Устройство для нанесения изображения на твердой поверхности», кл. МПК В44В 3/00. Данные конструкции выбраны в качестве прототипов.
Предложенное устройство поясняется схемой, на которой отражена конструкция узла для реализации гравирования ударно-вращательным методом, состоящая из коленчатого вала (1), жестко соединенного с поршнем (2), перемещающимся в цилиндре (3). В нижней его части (3) имеется штуцер (4), через который постоянно подается сжатый воздух, в верхней части расположено дренажное отверстие (5) для выпуска воздуха и штуцер (6) для впуска воздуха, поступающего через выпускное отверстие (9) из цилиндра (7) при приближении поршня (8) к мертвой точке, через сопло (10) сжатый воздух поступает в цилиндр (7), перемещает поршень (8), приводя во вращение вал (1). В итоге имеем два одновременных движения коленчатого вала (1) с жестко закрепленным на его конце инструментом (11): возвратно-поступательное и вращательное. Кран (12) позволяет регулировать силу ударов гравировального инструмента за счет рассеяния части воздуха в атмосферу при его открытии. Положении крана (12) регулируется программно в зависимости от цвета пикселя изображения. Частота ударов инструмента (11) равна частоте вращения вала (1).
Основным отличием от прототипа (RU 2355586 С1) является то, что турбинка и электромеханический преобразователь заменены на поршневую расширительную машину и пневмоцилиндр, имеющие меньшие габаритные размеры и массу.
Принцип работы предложенного устройства для реализации ударно-вращательного гравирования заключается в том, что сжатый воздух подается через сопло (10) поршневой расширительной машины в головку цилиндра (7). При движении поршня (8) от нижней мертвой точки (НМТ) к верхней мертвой точке (ВМТ) совершается вращение вала (1) с гравировальным инструментом (11). При подходе к НМТ воздух через выпускное отверстие (9) поступает в цилиндр (3) через штуцер (6), заставляя поршень (2) двигаться вниз, опуская гравировальный инструмент (11), подъем поршня (2) вверх после прохода НМТ происходит за счет постоянно поступающего воздуха через штуцер (4). Движение поршня (8) от НМТ к ВМТ осуществляется шатуном по инерции. Цикл ударно-вращательного гравирования состоит из одного оборота вала (1) с инструментом (11) и его перемещения в вертикальной плоскости вниз и возврата вверх - удар вращающегося инструмента о поверхность материала. Причем частота ударов может варьироваться в зависимости от частоты вращения вала (1) с инструментом (11) в зависимости от давления сжатого воздуха, поступающего на сопло (10). Между частотами имеется прямая однозначная зависимость в отличие от обычного узла для реализации ударно-вращательного гравирования, что является преимуществом разработанного устройства.
В существующих устройствах, применяемых для реализации ударно-вращательного гравирования, применяются либо электромеханический преобразователь с закрепленной на его корпусе турбинкой (невысокая производительность и жесткость узла при высокой его массе), либо вибропреобразователь, соединенный с электрошпинделем посредством коромысла (производительность сопоставима с предлагаемым устройством, но стоимость комплектующих выше).
Разработанная конструкция устройства для реализации способа ударно-вращательного гравирования на основе использования поршневых пневматических машин позволяет повысить производительность процесса и уменьшить стоимость устройства по сравнению с аналогами без потери качества гравирования.