激光加工設(shè)備及其加工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種激光加工設(shè)備，包括控制系統(tǒng)、激光控制器、激光器、光路系統(tǒng)、振鏡掃描系統(tǒng)、聚焦透鏡以及定位治具。其中，定位治具包括第一面板，以及設(shè)置于第一面板上的載臺、第一定位塊、第二定位塊、第三定位塊、第一定位組件和第二定位組件。第一定位塊、第二定位塊與待加工產(chǎn)品形成滾動連接。第一定位組件和所述第二定位組件均包括氣缸、移動定位塊以及彈性元件。移動定位塊與待加工產(chǎn)品為滑動連接；移動定位塊用于在第一氣缸充氣時由氣缸支撐遠(yuǎn)離載臺，彈性元件用于在氣缸放氣時收縮使得第一定位塊靠近載臺并固定待加工產(chǎn)品。上述激光加工設(shè)備具有耐用性好且加工效率高的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明還提供了一種激光加工方法。
【專利說明】
激光加工設(shè)備及其加工方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及精密激光加工【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種激光加工設(shè)備及其加工方法。

【背景技術(shù)】
[0002]激光加工是利用光的能量經(jīng)過透鏡聚焦后在焦點(diǎn)上達(dá)到很高的能量密度，靠光熱效應(yīng)來加工的。激光加工不需要工具、加工速度快、表面變形小，可加工各種材料。用激光束對材料可以進(jìn)行各種加工，如打孔、切割、劃片、焊接、熱處理等。近幾十年來，隨著激光加工技術(shù)的迅速發(fā)展激光加工設(shè)備也發(fā)展迅猛。在激光加工過程中，激光加工設(shè)備中的定位治具用于對待加工產(chǎn)品進(jìn)行定位以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)加工，同時定位治具需要在加工完成后釋放定位。因此，在定位過程中，待加工產(chǎn)品會與定位治具產(chǎn)生摩擦，使得定位治具的磨損較為厲害，從而使得激光加工設(shè)備的耐用性不夠好。同時，傳統(tǒng)的激光加工設(shè)備其加工效率較低，不能滿足高效生產(chǎn)的需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于此，有必要針對上述問題，提供一種耐用性好且加工效率高的激光加工設(shè)備。
[0004]還提供一種激光加工方法。
[0005]—種激光加工設(shè)備，包括控制系統(tǒng)、激光控制器、激光器、光路系統(tǒng)、振鏡掃描系統(tǒng)、聚焦透鏡以及定位治具，所述控制系統(tǒng)用于控制所述激光加工設(shè)備的工作流程、加工圖案的繪制以及加工參數(shù)的選擇；所述激光控制器用于控制激光的產(chǎn)生及中斷；所述激光器至少為兩個，每個激光器生成一束激光光束；所述激光光束在所述光路系統(tǒng)中形成彼此獨(dú)立的光路；所述振鏡掃描系統(tǒng)中的振鏡掃描裝置的個數(shù)與所述光路系統(tǒng)中形成的獨(dú)立光路的數(shù)目相同且一一對應(yīng)；所述聚焦透鏡與所述振鏡掃描裝置一一對應(yīng)；所述激光器在所述激光控制器的控制下產(chǎn)生激光光束，所述激光光束沿獨(dú)立的光路進(jìn)入到與所述光路對應(yīng)的振鏡掃描裝置并經(jīng)過所述聚焦透鏡的聚焦后對待加工產(chǎn)品進(jìn)行加工；所述定位治具用于對激光加工過程中的待加工產(chǎn)品進(jìn)行定位，包括第一面板，以及設(shè)置于所述第一面板上的載臺、第一定位塊、第二定位塊、第三定位塊、第一定位組件和第二定位組件；所述第一定位塊、所述第二定位塊固定設(shè)置于所述載臺的一側(cè)，且與所述待加工產(chǎn)品形成滾動連接；所述第三定位塊固定設(shè)置于所述載臺上與所述第二固定塊相鄰的一側(cè)；所述第一定位組件設(shè)置于所述載臺上與所述第一定位塊相對的一側(cè)，所述第二定位組件設(shè)置于所述載臺上與所述第三定位塊相對的一側(cè)；所述第一定位組件和所述第二定位組件均包括氣缸、移動定位塊以及彈性元件；所述移動定位塊與所述待加工產(chǎn)品為滑動連接；所述移動定位塊用于在所述第一氣缸充氣時由所述氣缸支撐遠(yuǎn)離所述載臺，所述彈性元件用于在所述氣缸放氣時收縮使得所述第一定位塊靠近所述載臺并固定所述待加工產(chǎn)品。
[0006]在其中一個實(shí)施例中，所述載臺為真空載臺。
[0007]在其中一個實(shí)施例中，所述定位治具還包括水冷裝置；所述第一面板內(nèi)設(shè)有水冷腔；所述水冷裝置用于降低所述定位治具的溫度。
[0008]在其中一個實(shí)施例中，所述定位治具還包括第二面板、旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)、高度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)以及固定結(jié)構(gòu)；所述第二面板設(shè)置于所述第一面板上未設(shè)置載臺的一側(cè)，且通過高度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)以及固定結(jié)構(gòu)與所述第一面板連接；所述旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述第二面板上一頂角位置處，用于旋轉(zhuǎn)所述第二面板到合適位置；所述高度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)用于調(diào)節(jié)所述第一面板至預(yù)設(shè)高度并通過所述固定結(jié)構(gòu)固定。
[0009]在其中一個實(shí)施例中，所述高度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)為螺紋副，所述固定結(jié)構(gòu)為并行設(shè)置的至少兩個的彈性元件。
[0010]在其中一個實(shí)施例中，所述定位治具還包括移動座，所述移動座與所述第二面板接觸，用于調(diào)節(jié)所述定位治具的位置。
[0011]在其中一個實(shí)施例中，還包括直線運(yùn)動平臺；所述定位治具設(shè)置于所述直線運(yùn)動平臺上；所述定位治具與所述直線運(yùn)動平臺為可移動連接；所述定位治具隨所述直線運(yùn)動平臺的移動而移動；所述直線運(yùn)動平臺設(shè)置有第一工位治具組以及第二工位治具組；所述第一工位治具組與所述第二工位治具組沿所述直線運(yùn)動平臺的長度方向依次設(shè)置；所述第一工位治具組和所述第二工位治具組上的定位治具的個數(shù)均與所述振鏡掃描裝置的個數(shù)--對應(yīng)。
[0012]在其中一個實(shí)施例中，還包括激光煙霧凈化系統(tǒng)和冷水機(jī)組；所述激光煙霧凈化系統(tǒng)用于凈化激光加工過程中產(chǎn)生的粉塵；所述冷水機(jī)組用于對所述激光加工設(shè)備進(jìn)行冷卻降溫。
[0013]一種根據(jù)上述任意一項(xiàng)所述的激光加工設(shè)備的激光加工方法，包括步驟:通過激光控制器啟動激光器，并接入控制系統(tǒng)；啟動所述控制系統(tǒng)，對所述控制系統(tǒng)進(jìn)行初始化；繪制加工圖案并進(jìn)行加工參數(shù)的選擇；將待加工產(chǎn)品放置于第一定位治具組中的定位治具的載臺上；對定位治具中的第一定位組件的氣缸放氣使得第一定位組件中的移動定位塊在彈性元件的收縮作用下向所述待加工產(chǎn)品靠攏并將所述待加工產(chǎn)品固定于所述第一定位塊、第二定位塊以及所述第一定位組件之間；對第二定位組件的氣缸放氣使得第二定位組件中的移動定位塊在彈性元件的收縮作用下向所述待加工產(chǎn)品靠攏，并將所述待加工產(chǎn)品固定于所述第一定位塊、所述第二定位塊、所述第三定位塊、所述第一定位組件、以及所述第二定位組件之間，完成對待加工產(chǎn)品的定位；對產(chǎn)品進(jìn)行加工。
[0014]在其中一個實(shí)施例中，在對第一定位治具組中的定位治具中的產(chǎn)品進(jìn)行加工時，將待加工產(chǎn)品固定于第二定位治具中，并等待第一定位治具組中的產(chǎn)品加工完成；將加工完成的第一定位治具從加工位置處移出，同時將第二定位治具組運(yùn)動到加工位置處進(jìn)行加工，完成一輪加工。
[0015]上述激光加工設(shè)備，在定位過程中，定位治具的第一定位塊和第二定位塊與待加工產(chǎn)品為滾動連接，與第一定位組件中的移動定位塊為滑動連接，并且在整個定位過程中待加工產(chǎn)品與第三定位塊以及第二定位組件無摩擦產(chǎn)生，可以減小待加工產(chǎn)品與定位塊的摩擦力，并減小因摩擦產(chǎn)生的對定位塊的磨損，使得定位塊持久耐用，從而使得定位治具具有持久耐用的優(yōu)點(diǎn)，并使得激光加工設(shè)備具有較好的耐用性。上述激光加工設(shè)備，通過設(shè)置至少兩個激光器并在光路系統(tǒng)中形成相互獨(dú)立的光路，有效降低了光路的復(fù)雜度，光路簡單使得光路控制簡便易行，并且設(shè)備的不穩(wěn)定性降低。同時通過至少兩個激光器產(chǎn)生至少兩束激光光束并通過獨(dú)立的光路形成獨(dú)立的激光光束對待加工產(chǎn)品進(jìn)行加工，有效提高了加工效率。并且，通過設(shè)置多個激光器并對應(yīng)形成多條獨(dú)立的光路能夠同時對多個產(chǎn)品進(jìn)行加工，提高了效率的同時可以減少操作人員，降低生產(chǎn)成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為一實(shí)施例中的激光加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖2為圖1中200區(qū)域的局部放大圖；
[0018]圖3為圖1所示實(shí)施例中的直線運(yùn)動平臺670和定位治具610的局部放大圖；
[0019]圖4為一實(shí)施例中激光加工設(shè)備中的定位治具的俯視圖；
[0020]圖5為一實(shí)施例中激光加工設(shè)備中的定位治具的側(cè)視圖；
[0021]圖6為圖5所示實(shí)施例中激光加工設(shè)備中的定位治具的第一面板210的仰視圖；
[0022]圖7為另一實(shí)施例中激光加工設(shè)備中的定位治具的側(cè)視圖；
[0023]圖8為一實(shí)施例中的激光加工方法的流程圖；
[0024]圖9為另一實(shí)施例中的激光加工方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0026]本發(fā)明提供了一種的激光加工設(shè)備，包括控制系統(tǒng)、激光控制器、激光器、光路系統(tǒng)、振鏡掃描系統(tǒng)、聚焦透鏡以及定位治具?？刂葡到y(tǒng)用于控制激光加工設(shè)備的工作流程、加工圖案的繪制以及加工參數(shù)的選擇。激光控制器用于控制激光的產(chǎn)生及中斷。激光器至少為兩個，每個激光器生成一束激光光束。激光光束在光路系統(tǒng)中形成彼此獨(dú)立的光路。振鏡掃描系統(tǒng)中的振鏡掃描裝置的個數(shù)與光路系統(tǒng)中形成的獨(dú)立光路的數(shù)目相同且對應(yīng)。聚焦透鏡與所述振鏡掃描裝置對應(yīng)。激光器在激光控制器的控制下產(chǎn)生激光光束，激光光束沿獨(dú)立的光路進(jìn)入到與光路對應(yīng)的振鏡掃描裝置并經(jīng)過聚焦透鏡的聚焦后對待加工產(chǎn)品進(jìn)行加工。
[0027]請參見附圖，其中圖1為一具體實(shí)施例中的激光加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖；圖2為圖1中200區(qū)域的局部放大圖；圖3為圖1所示實(shí)施例中的直線運(yùn)動平臺670和定位治具610的局部放大圖。圖4為一實(shí)施例中激光加工設(shè)備中的定位治具的俯視圖；圖5為一實(shí)施例中的定位治具的側(cè)視圖；圖6為圖5所示實(shí)施例中定位治具的第一面板210的仰視圖；圖7為另一實(shí)施例中的定位治具的側(cè)視圖。
[0028]請參見圖4。圖4所示為一實(shí)施例中的定位治具的結(jié)構(gòu)示意圖。定位治具用于對激光加工過程中的待加工產(chǎn)品進(jìn)行定位。定位治具包括第一面板110、第一定位塊120、第二定位塊130、第三定位塊140、第一定位組件150以及第二定位組件160。第一面板110上設(shè)置有載臺112，用于放置待加工產(chǎn)品。在本實(shí)施例中，載臺112為真空載臺，可以提供真空吸附功能，實(shí)現(xiàn)在不損傷產(chǎn)品的基礎(chǔ)上保證產(chǎn)品定位的穩(wěn)固性。第一定位塊120和第二定位塊130固定設(shè)置于載臺112的一側(cè)、第三定位塊140則固定設(shè)置于載臺112上與第二定位塊130相鄰的一側(cè)。第一定位組件150設(shè)置于載臺112上與第一定位塊120相對的一側(cè)。第二定位組件160則設(shè)置于載臺112上與第三定位塊140相對的一側(cè)。在本實(shí)施例中，第一定位塊120和第二定位塊130為固定塊，與待加工產(chǎn)品形成滾動連接。具體地，第一定位塊120和第二定位塊130均包括旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)本體，旋轉(zhuǎn)本體繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)本體可以為圓柱體或者球體。第三定位塊140為固定塊，與待加工產(chǎn)品可以為滑動連接或者滾動連接。
[0029]第一定位組件150和第二定位組件160均包括氣缸、移動定位塊以及彈性元件。在本實(shí)施例中，彈性元件為拉簧。具體地，第一定位組件150包括氣缸152、移動定位塊154以及拉簧156。第二定位組件160包括氣缸162、移動定位塊164以及拉簧166。氣缸152可以進(jìn)行充氣以及放氣(或反向充氣)，氣缸152包括推桿153，氣缸162包括推桿163。當(dāng)氣缸152充氣時，氣缸152的推桿153支撐移動定位塊154遠(yuǎn)離載臺112，實(shí)現(xiàn)對待加工產(chǎn)品的定位釋放。當(dāng)氣缸152放氣時，氣缸152的推桿153離開移動定位塊154，不再對移動定位塊154起支撐作用。移動定位塊154在拉簧156的收縮作用下向載臺112靠攏，并將待加工產(chǎn)品固定于第一定位塊120、第二定位塊130以及第一定位組件150之間。采用拉簧壓緊待加工設(shè)備，使得其具有一定的彈性，不會因壓緊力太大而使待加工產(chǎn)品變形，造成加工精度誤差。同時，拉簧的拉緊速度可以受到氣缸152收縮速度的約束，對待加工產(chǎn)品壓緊時造成的沖擊可以很好的控制。
[0030]在本實(shí)施例中，定位治具在定位過程中，先進(jìn)行第一定位組件150的運(yùn)動，再進(jìn)行第二定位組件160的運(yùn)動。在第一定位組件150將待加工產(chǎn)品固定于第一定位塊120、第二定位塊130以及第一定位組件150之間后，第二定位組件160的氣缸162放氣，推桿163遠(yuǎn)離移動定位塊164。移動定位塊164在拉簧166的收縮作用下向載臺112靠攏，并推動待加工產(chǎn)品向第三定位塊140移動。在移動過程中，待加工產(chǎn)品與第一定位塊120、第二定位塊130為滾動連接，產(chǎn)生滾動摩擦，待加工產(chǎn)品與第一定位組件150中的移動定位塊154則為滑動連接，產(chǎn)生滑動摩擦。這種結(jié)構(gòu)能夠有效減小待加工產(chǎn)品與定位塊的摩擦力，并減小因摩擦產(chǎn)生的對定位塊的磨損，使得定位塊持久耐用，進(jìn)而使得定位治具具有持久耐用的優(yōu)點(diǎn)。同時，由于第一定位組件150的移動定位塊154對定位精度影響甚微，故可以采用方便更換且方便安裝的滑動摩擦形式。第二定位組件160將待加工產(chǎn)品不斷向第三定位塊140靠攏,最后使得待加工產(chǎn)品固定于第一定位塊120、第二定位塊130、第三定位塊140、第一定位組件150以及第二定位組件160之間，實(shí)現(xiàn)對待加工產(chǎn)品的定位。
[0031]上述定位治具在定位過程中第一定位塊120和第二定位塊130與待加工產(chǎn)品為滾動連接，與第一定位組件150中的移動定位塊154為滑動連接，并且在整個定位過程中待加工產(chǎn)品與第三定位塊140以及第二定位組件160無摩擦產(chǎn)生。上述定位治具可以減小工件與定位塊的摩擦力，并減小因摩擦產(chǎn)生的對定位塊的磨損，使得定位塊持久耐用，從而使得定位治具具有持久耐用的優(yōu)點(diǎn)。
[0032]在本實(shí)施例中，定位治具還包括水冷裝置。在第一面板110的底部(未設(shè)置第一載臺的一側(cè))設(shè)置有水冷腔(圖中未示)，第一面板110的側(cè)部則設(shè)置有水冷腔冷水進(jìn)/出口 172以及174。在激光加工過程中會產(chǎn)生大量的熱量，高溫會使得定位治具產(chǎn)生輕微的形變而影響加工精度。通過在定位治具中設(shè)置水冷裝置，可以通過水冷腔中的冷水將激光加工過程中產(chǎn)生的熱量帶走，以減少高溫對治具產(chǎn)生的輕微形變，可減少加工誤差。
[0033]圖5為一實(shí)施例中的定位治具側(cè)視圖。在本實(shí)施例中，定位治具包括第一面面板210，還包括第二面板220、旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)230、高度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)240以及固定結(jié)構(gòu)250。旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)230設(shè)置于第二面板220的一個頂角位置處，用于通過旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)對第二面板220位置的調(diào)節(jié)。高度調(diào)節(jié)裝置240則用于調(diào)節(jié)第一面板210的高度，使其調(diào)整到加工所需的平面。固定裝置250則用于在高度調(diào)節(jié)裝置240對第一面板210的高度進(jìn)行調(diào)節(jié)后對其進(jìn)行固定。在本實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)230為一鋼珠，高度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)240則為螺紋副結(jié)構(gòu)。具體地，高度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)240為細(xì)牙螺紋副。固定結(jié)構(gòu)250為彈性元件。在本實(shí)施例中，彈性元件為彈簧。固定結(jié)構(gòu)250包括并行設(shè)置的彈簧252、254、256以及258。在其他的實(shí)施例中，高度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)240以及固定結(jié)構(gòu)250也可以采用其他能夠?qū)崿F(xiàn)相同功能的結(jié)構(gòu)。第一面板210和第二面板220通過彈簧252、254、256以及258拉緊，使其在調(diào)節(jié)平面時不因接觸間隙產(chǎn)生偏差，有效提聞了定位的精準(zhǔn)度。
[0034]圖6為圖5所示實(shí)施例中的定位治具的第一面板210的仰視圖，即第一面板210的底部結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6所示，在第一面板210的底部設(shè)有旋轉(zhuǎn)裝置的支撐位310、高度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)240的安裝位320、固定結(jié)構(gòu)250的安裝位330以及冷水腔260，還有冷水腔冷水進(jìn)/出口 262和264。
[0035]圖7為另一實(shí)施例中的定位治具的側(cè)視圖。在本實(shí)施例中，定位治具包括第一面板410、第二面板420、移動座430以及安裝座440。移動座430設(shè)置于安裝座440和第二面板420之間，用于調(diào)節(jié)定位治具的位置，實(shí)現(xiàn)待加工產(chǎn)品與聚焦透鏡之間的高度調(diào)節(jié)，使得產(chǎn)品處于加工焦點(diǎn)位置處。
[0036]請參見圖1，圖1中的激光加工設(shè)備包括前述的定位治具610，還包括控制系統(tǒng)(圖中未不)、激光控制器620、激光器630、光路系統(tǒng)、振鏡掃描系統(tǒng)650以及聚焦透鏡660以及直線運(yùn)動平臺670、激光煙霧凈化系統(tǒng)以及冷水機(jī)組690。在本實(shí)施例中激光器630包括兩個，在光路系統(tǒng)中形成相互獨(dú)立的第一光路LI和第二光路。在本實(shí)施例中，第一光路LI和第二光路對稱分布。振鏡掃描系統(tǒng)650包括來兩個獨(dú)立的振鏡掃描裝置。聚焦透鏡660為兩個,分別位于振鏡掃描裝置的激光光束的出口，用于產(chǎn)生高能量的聚焦光斑。在本實(shí)施例中，激光控制器620為兩個,用于對激光器630進(jìn)行獨(dú)立控制。激光控制器620可以通過控制系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的控制。在其他的實(shí)施例中，激光控制器620也可以為一個，以實(shí)現(xiàn)對激光器630的統(tǒng)一控制。
[0037]光學(xué)煙霧凈化系統(tǒng)包括光學(xué)煙霧凈化器682和光學(xué)煙霧凈化組件684。在激光加工過程中，因高能量光斑照射在產(chǎn)品上，使得物體照射部位瞬間氣化，并在空氣中凝結(jié)形成粉塵。使用煙霧凈化系統(tǒng)可以有效凈化激光加工過程中產(chǎn)生的粉塵，使得因粉塵造成的鏡頭污染以及光斑不穩(wěn)定的可能性大大降低，有效保證了加工的準(zhǔn)確度。冷水機(jī)組690用于對激光加工設(shè)備進(jìn)行冷卻降溫，保證設(shè)備的正常運(yùn)行。在本實(shí)施例中，還包括設(shè)備底板692以及臺面694。其中，臺面692為大理石材料。設(shè)備底板692以及臺面694起到支撐作用。
[0038]圖2為圖1中200區(qū)域的局部放大圖。如圖2所示，在本實(shí)施例中，光路系統(tǒng)包括沿各獨(dú)立的光路順次分布的第一光學(xué)轉(zhuǎn)向鏡641、第二光學(xué)轉(zhuǎn)向鏡642、光閘643、第三光學(xué)轉(zhuǎn)向鏡644以及波片645。第一光學(xué)轉(zhuǎn)向鏡641設(shè)置于激光器630的激光光束出口的正前方。第三光學(xué)轉(zhuǎn)向鏡644以及波片645則依次設(shè)置于振鏡掃描系統(tǒng)的入口處。光閘643用于切斷或者貫通光路。光路系統(tǒng)通過設(shè)置多個光學(xué)轉(zhuǎn)向鏡將激光器630產(chǎn)生的激光光束傳遞到振鏡掃描系統(tǒng)中，并能夠保證激光光束準(zhǔn)確的射入振鏡掃描系統(tǒng)中，提高了設(shè)備的效率。
[0039]在本實(shí)施例中，定位治具設(shè)置于直線運(yùn)動平臺670上，與直線運(yùn)動平臺670為可移動連接。定位治具可以隨直線運(yùn)動平臺670的運(yùn)動而運(yùn)動。其中，直線運(yùn)動平臺670為高精度直線運(yùn)動平臺，具有慣性小、加速度快等特點(diǎn)。直線運(yùn)動平臺670內(nèi)還設(shè)有光柵尺(圖中未示)作為輔助反饋，使得定位精度、重復(fù)定位精度以及效率均達(dá)到較高水平。圖3為圖2中直線運(yùn)動平臺670和定位治具610的局部放大圖。如圖3所示，直線運(yùn)動平臺670上設(shè)置有包括第一工位治具組和第二工位治具組。第一工位治具組和第二工位治具組沿直線運(yùn)動平臺670的運(yùn)動方向依次分布。第一工位治具組和第二工位治具組上分別設(shè)置有相同數(shù)目的定位治具。
[0040]在本實(shí)施例中，第一工位治具組包括定位治具602和604，第二工位治具組包括定位治具606和608。具體地，當(dāng)?shù)谝还の恢尉呓M隨直線運(yùn)動平臺670運(yùn)動指定位置(加工位置)，激光器630產(chǎn)生激光光束并經(jīng)過光路系統(tǒng)、振鏡掃描系統(tǒng)650以及聚焦透鏡660后對第一工位治具組中定位治具602和604上的待加工產(chǎn)品進(jìn)行加工。同時，當(dāng)?shù)谝还の恢尉呓M進(jìn)入到加工區(qū)進(jìn)行加工時，第二工位治具組則離開加工區(qū)進(jìn)入到上下料區(qū)。操作人員將第二工位治具組上已經(jīng)加工好的產(chǎn)品取出并換入待加工的產(chǎn)品后等待加工區(qū)加工完成。加工區(qū)加工完成后，直線運(yùn)動平臺670將第二工位治具組運(yùn)動至加工區(qū)，對待加工產(chǎn)品進(jìn)行加工。同時，第一工位治具組則進(jìn)入到上下料區(qū)，操作人員將第一工位治具組上已經(jīng)加工好的產(chǎn)品取出并換入待加工產(chǎn)品，并等待加工區(qū)加工完成，如此往復(fù)進(jìn)行。通過設(shè)置雙工位治具組，實(shí)現(xiàn)雙工位輪流加工，可以極大減小因?yàn)樯舷铝隙鴰淼臅r間浪費(fèi)，甚至可以避免因上下料產(chǎn)生的時間浪費(fèi)，能夠節(jié)省加工時間，有效提高了加工效率以及產(chǎn)量。
[0041]上述激光加工設(shè)備，具有加工效率高且光路簡單的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)備的穩(wěn)定性較好，能夠保證加工質(zhì)量，特別適合在需要高精度大規(guī)模大批量的生產(chǎn)線上應(yīng)用。
[0042]本發(fā)明還提供一種根據(jù)前述激光加工設(shè)備的激光加工方法，用于對激光加工過程中的待加工產(chǎn)品進(jìn)行加工。一種激光加工方法，如圖8所示，包括以下步驟。
[0043]S810，通過激光控制器啟動激光器，并接入控制系統(tǒng)。
[0044]通過激光控制器啟動激光器，激光器控制器可以單獨(dú)或者同時控制激光器。
[0045]S820，啟動控制系統(tǒng)，對控制系統(tǒng)進(jìn)行初始化。
[0046]在本實(shí)施例中，控制系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。即，啟動計(jì)算機(jī)，并進(jìn)行系統(tǒng)初始化后接管激光器的控制權(quán)。
[0047]S830，繪制加工圖案并進(jìn)行加工參數(shù)的選擇。
[0048]通過計(jì)算機(jī)內(nèi)的加工軟件繪制輸出圖案，并調(diào)整加工參數(shù)到目標(biāo)參數(shù)。
[0049]S840，將待加工產(chǎn)品放置于第一定位治具組中的定位治具的載臺上。
[0050]S850，將待加工產(chǎn)品固定于定位治具中的第一定位塊、第二定位塊以及第一定位組件之間。
[0051]對第一定位組件中的氣缸進(jìn)行放氣。第一氣缸收縮使得其推桿遠(yuǎn)離第一定位組件。第一定位組件中的移動定位塊在彈性元件的收縮作用下向待加工產(chǎn)品靠攏，直至待加工產(chǎn)品固定于第一定位塊、第二定位塊以及第一定位組件之間。
[0052]S860，將待加工產(chǎn)品固定于定位治具中的第一定位塊、第二定位塊、第三定位塊、第一定位組件以及第二定位組件之間。
[0053]對第二定位組件中的氣缸進(jìn)行放氣。氣缸放氣使得其推桿遠(yuǎn)離第二定位組件中的移動定位塊。移動定位塊在彈性元件的收縮作用下向待加工產(chǎn)品靠攏，并將待加工產(chǎn)品不斷的推向第三定位塊。在推動過程中，待加工產(chǎn)品與第一定位塊、第二定位塊為滾動連接，產(chǎn)生滾動摩擦,待加工產(chǎn)品與第一定位組件中的移動定位塊則為滑動連接,產(chǎn)生滑動摩擦。這樣能夠有效減小待加工產(chǎn)品與定位塊的摩擦力，并減小因摩擦產(chǎn)生的對定位塊的磨損，使得定位塊持久耐用，有效延長了定位治具的使用壽命。第二定位組件將待加工產(chǎn)品不斷向第三定位塊I靠攏，最后使得待加工產(chǎn)品固定于第一定位塊、第二定位塊、第三定位塊、第一定位組件以及第二定位組件之間，實(shí)現(xiàn)對待加工產(chǎn)品的定位。
[0054]S870，對產(chǎn)品進(jìn)行加工。
[0055]上述激光加工方法，在定位過程中第一定位塊和第二定位塊與待加工產(chǎn)品為滾動連接，與第一定位組件中的移動定位塊為滑動連接，并且在整個定位過程中待加工產(chǎn)品與第三定位塊以及第二定位組件無摩擦產(chǎn)生。上述定位方法可以減小工件與定位塊的摩擦力，并減小因摩擦產(chǎn)生的對定位塊的磨損，使得定位塊持久耐用，有效延長了定位治具的使用壽命。
[0056]圖9為另一實(shí)施例中的激光加工方法，在步驟S870后還包括步驟S910和S920。
[0057]S910,在對弟一定位治具組中的定位治具中的廣品進(jìn)彳丁加工時，將待加工廣品固定于第二定位治具中，并等待第一定位治具組中的產(chǎn)品加工完成。
[0058]激光器產(chǎn)生激光，通過二位振鏡掃描系統(tǒng)產(chǎn)生所需圖像后對產(chǎn)品進(jìn)行指定形式的加工。同時，激光煙霧凈化系統(tǒng)運(yùn)作對加工時產(chǎn)生的粉塵進(jìn)行凈化。在對第一工定位治具上的產(chǎn)品進(jìn)行加工的同時對第二定位治具進(jìn)行上下料，能夠?qū)崿F(xiàn)兩個工位的輪流上下料，大大的節(jié)省了加工時間，提高了加工效率。
[0059]S920，將加工完成的第一定位治具從加工位置處移出，同時將第二定位治具組運(yùn)動到加工位置處進(jìn)行加工，完成一輪加工。
[0060]上述激光加工方法，可以通過雙工位的輪流加工，可以極大減小因?yàn)樯舷铝隙鴰淼臅r間浪費(fèi)，甚至可以避免因上下料產(chǎn)生的時間浪費(fèi)，能夠節(jié)省加工時間，有效提高了加工效率以及產(chǎn)量。
[0061]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種激光加工設(shè)備,其特征在于，包括控制系統(tǒng)、激光控制器、激光器、光路系統(tǒng)、振鏡掃描系統(tǒng)、聚焦透鏡以及定位治具，所述控制系統(tǒng)用于控制所述激光加工設(shè)備的工作流程、加工圖案的繪制以及加工參數(shù)的選擇；所述激光控制器用于控制激光的產(chǎn)生及中斷；所述激光器至少為兩個，每個激光器生成一束激光光束；所述激光光束在所述光路系統(tǒng)中形成彼此獨(dú)立的光路；所述振鏡掃描系統(tǒng)中的振鏡掃描裝置的個數(shù)與所述光路系統(tǒng)中形成的獨(dú)立光路的數(shù)目相同且一一對應(yīng)；所述聚焦透鏡與所述振鏡掃描裝置一一對應(yīng)；所述激光器在所述激光控制器的控制下產(chǎn)生激光光束，所述激光光束沿獨(dú)立的光路進(jìn)入到與所述光路對應(yīng)的振鏡掃描裝置并經(jīng)過所述聚焦透鏡的聚焦后對待加工產(chǎn)品進(jìn)行加工； 所述定位治具用于對激光加工過程中的待加工產(chǎn)品進(jìn)行定位，包括第一面板，以及設(shè)置于所述第一面板上的載臺、第一定位塊、第二定位塊、第三定位塊、第一定位組件和第二定位組件；所述第一定位塊、所述第二定位塊固定設(shè)置于所述載臺的一側(cè)，且與所述待加工產(chǎn)品形成滾動連接；所述第三定位塊固定設(shè)置于所述載臺上與所述第二固定塊相鄰的一側(cè)；所述第一定位組件設(shè)置于所述載臺上與所述第一定位塊相對的一側(cè)，所述第二定位組件設(shè)置于所述載臺上與所述第三定位塊相對的一側(cè)；所述第一定位組件和所述第二定位組件均包括氣缸、移動定位塊以及彈性元件；所述移動定位塊與所述待加工產(chǎn)品為滑動連接；所述移動定位塊用于在所述第一氣缸充氣時由所述氣缸支撐遠(yuǎn)離所述載臺，所述彈性元件用于在所述氣缸放氣時收縮使得所述第一定位塊靠近所述載臺并固定所述待加工產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光加工設(shè)備，其特征在于，所述載臺為真空載臺。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光加工設(shè)備，其特征在于，所述定位治具還包括水冷裝置；所述第一面板內(nèi)設(shè)有水冷腔；所述水冷裝置用于降低所述定位治具的溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光加工設(shè)備，其特征在于，所述定位治具還包括第二面板、旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)、高度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)以及固定結(jié)構(gòu)；所述第二面板設(shè)置于所述第一面板上未設(shè)置載臺的一側(cè)，且通過高度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)以及固定結(jié)構(gòu)與所述第一面板連接；所述旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述第二面板上一頂角位置處，用于旋轉(zhuǎn)所述第二面板到合適位置；所述高度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)用于調(diào)節(jié)所述第一面板至預(yù)設(shè)高度并通過所述固定結(jié)構(gòu)固定。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光加工設(shè)備，其特征在于，所述高度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)為螺紋副，所述固定結(jié)構(gòu)為并行設(shè)置的至少兩個的彈性元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光加工設(shè)備，其特征在于，所述定位治具還包括移動座，所述移動座與所述第二面板接觸，用于調(diào)節(jié)所述定位治具的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光加工設(shè)備，其特征在于，還包括直線運(yùn)動平臺；所述定位治具設(shè)置于所述直線運(yùn)動平臺上；所述定位治具與所述直線運(yùn)動平臺為可移動連接；所述定位治具隨所述直線運(yùn)動平臺的移動而移動；所述直線運(yùn)動平臺設(shè)置有第一工位治具組以及第二工位治具組；所述第一工位治具組與所述第二工位治具組沿所述直線運(yùn)動平臺的長度方向依次設(shè)置；所述第一工位治具組和所述第二工位治具組上的定位治具的個數(shù)均與所述振鏡掃描裝置的個數(shù)一一對應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光加工設(shè)備，其特征在于，還包括激光煙霧凈化系統(tǒng)和冷水機(jī)組；所述激光煙霧凈化系統(tǒng)用于凈化激光加工過程中產(chǎn)生的粉塵；所述冷水機(jī)組用于對所述激光加工設(shè)備進(jìn)行冷卻降溫。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求1-8中任意一項(xiàng)所述的激光加工設(shè)備的激光加工方法，包括步驟: 通過激光控制器啟動激光器，并接入控制系統(tǒng)； 啟動所述控制系統(tǒng)，對所述控制系統(tǒng)進(jìn)行初始化； 繪制加工圖案并進(jìn)行加工參數(shù)的選擇； 將待加工產(chǎn)品放置于第一定位治具組中的定位治具的載臺上； 對定位治具中的第一定位組件的氣缸放氣使得第一定位組件中的移動定位塊在彈性元件的收縮作用下向所述待加工產(chǎn)品靠攏并將所述待加工產(chǎn)品固定于所述第一定位塊、第二定位塊以及所述第一定位組件之間； 對第二定位組件的氣缸放氣使得第二定位組件中的移動定位塊在彈性元件的收縮作用下向所述待加工產(chǎn)品靠攏，并將所述待加工產(chǎn)品固定于所述第一定位塊、所述第二定位塊、所述第三定位塊、所述第一定位組件、以及所述第二定位組件之間，完成對待加工產(chǎn)品的定位； 對產(chǎn)品進(jìn)行加工。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光加工方法，其特征在于，還包括步驟: 在對第一定位治具組中的定位治具中的產(chǎn)品進(jìn)行加工時，將待加工產(chǎn)品固定于第二定位治具中，并等待第一定位治具組中的產(chǎn)品加工完成； 將加工完成的第一定位治具從加工位置處移出，同時將第二定位治具組運(yùn)動到加工位置處進(jìn)行加工，完成一輪加工。
【文檔編號】B23K26/00GK104227248SQ201410348522
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年7月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月21日
【發(fā)明者】高昆, 李成, 葉樹鈴, 李瑜, 呂晨曦, 朱冬, 胡曉剛, 高云峰 申請人:深圳市大族激光科技股份有限公司