一種五軸聯(lián)動(dòng)的三維激光切割機(jī)的制作方法
【專利說(shuō)明】
(一)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種五軸聯(lián)動(dòng)的三維激光切割機(jī)。
(二)
【背景技術(shù)】
[0002]激光切割技術(shù)作為一種高質(zhì)量、高精度、高效率的加工方法，已被廣泛應(yīng)用于航空、航天及汽車制造等領(lǐng)域?，F(xiàn)有的激光切割系統(tǒng)可應(yīng)用于板材、型材、布料等平面工件的加工。平板工件由于形狀簡(jiǎn)單采用普通的二維激光切割機(jī)即能夠加工完成，而對(duì)于三維立體工件，由于形態(tài)復(fù)雜，則必須采用三維激光切割機(jī)。現(xiàn)有的普通三維激光切割機(jī)通常是采用激光切割頭在三維空間內(nèi)任意角度、任意位置的旋轉(zhuǎn)來(lái)加工立體工件。為了實(shí)現(xiàn)激光切割頭任意角度的靈活運(yùn)轉(zhuǎn)，就需要對(duì)激光束光路進(jìn)行多次調(diào)整，通過(guò)運(yùn)動(dòng)合成得到激光切割頭靈活的運(yùn)動(dòng)軌跡，以適應(yīng)具有各種曲面的立體工件加工。這種三維激光切割頭的控制程序復(fù)雜，光路調(diào)節(jié)麻煩，而且激光束在經(jīng)過(guò)多次光路轉(zhuǎn)換后會(huì)損失部分能量，導(dǎo)致切割效率降低。
(三)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種可通過(guò)激光切割頭X、Y、Z軸平移運(yùn)動(dòng)與工作臺(tái)A軸、B軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的合成實(shí)現(xiàn)對(duì)三維立體工件的五軸加工、能切割出具有復(fù)雜空間曲面的異形工件、激光切割頭運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)單、光路調(diào)節(jié)方便、激光功率損失小、切割效率高、床身和工作臺(tái)的分體式結(jié)構(gòu)可避免工作臺(tái)振動(dòng)傳到激光器上、切割精度高、控制編程方便、電工裝配簡(jiǎn)化、成本低的五軸聯(lián)動(dòng)的三維激光切割機(jī)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。
[0004]本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種五軸聯(lián)動(dòng)的三維激光切割機(jī)，包括床身、工作臺(tái)、龍門架以及激光切割系統(tǒng)，所述工作臺(tái)包括A軸旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)和設(shè)于其上方的B軸旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，所述激光切割系統(tǒng)包括激光器、激光傳導(dǎo)系統(tǒng)和激光切割頭，所述龍門架通過(guò)一 Y軸平移機(jī)構(gòu)沿床身的長(zhǎng)度方向移動(dòng)，在龍門架的頂部設(shè)有一激光器安裝座，激光器設(shè)于激光器安裝座的頂部，激光器安裝座通過(guò)一 X軸平移機(jī)構(gòu)沿床身的寬度方向在龍門架的頂部移動(dòng)，所述激光傳導(dǎo)系統(tǒng)包括一反射鏡座，反射鏡座豎直放置的直角側(cè)面與激光器出口相連，設(shè)于反射鏡座下方的激光切割頭安裝在一激光傳導(dǎo)系統(tǒng)安裝板上，激光切割頭的軸線與反射鏡座的出射軸線共線，在激光器安裝座的頂部設(shè)有一立柱，所述激光傳導(dǎo)系統(tǒng)安裝板通過(guò)一 Z軸平移機(jī)構(gòu)沿立柱上下移動(dòng)。
[0006]所述A軸旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)包括一 A軸機(jī)架以及驅(qū)動(dòng)A軸機(jī)架在水平面旋轉(zhuǎn)的A軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述B軸旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)包括一 B軸機(jī)架以及驅(qū)動(dòng)B軸機(jī)架在豎直面旋轉(zhuǎn)的B軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0007]所述Y軸平移機(jī)構(gòu)包括沿床身長(zhǎng)度方向安裝在床身兩側(cè)的Y軸齒條式導(dǎo)軌，設(shè)于龍門架底部的Y軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸端的齒輪與Y軸齒條式導(dǎo)軌相嚙合。
[0008]所述X軸平移機(jī)構(gòu)包括沿床身寬度方向安裝在龍門架頂部的X軸齒條式導(dǎo)軌，一設(shè)于激光器安裝座頂部的X軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸端的齒輪與X軸齒條式導(dǎo)軌相嗤合。
[0009]所述Z軸平移機(jī)構(gòu)包括一絲杠導(dǎo)軌，絲杠導(dǎo)軌的絲桿上下兩端分別固定于立柱的頂部和底部，一設(shè)于立柱頂部的Z軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸端的齒輪與套接在絲杠導(dǎo)軌的絲桿上端外側(cè)的齒輪相嚙合，絲杠導(dǎo)軌的滑塊與激光傳導(dǎo)系統(tǒng)安裝板固連。
[0010]所述A軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一豎直設(shè)置的A軸機(jī)架傳動(dòng)軸，A軸機(jī)架傳動(dòng)軸的頂端與A軸機(jī)架的底部中心固連，底端通過(guò)一軸承座與一底座相連，在A軸機(jī)架傳動(dòng)軸的外側(cè)套接有一 A軸傳動(dòng)齒輪，A軸傳動(dòng)齒輪通過(guò)一傳動(dòng)帶與一 A軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸端的主動(dòng)齒輪相連。
[0011]所述B軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括水平設(shè)于B軸機(jī)架下方的一 B軸機(jī)架傳動(dòng)軸，B軸機(jī)架傳動(dòng)軸的兩端分別通過(guò)一對(duì)支撐桿與B軸機(jī)架的兩側(cè)相連，B軸機(jī)架傳動(dòng)軸的兩端分別通過(guò)一軸承座安裝于A軸機(jī)架的頂部?jī)蓚?cè)，B軸機(jī)架傳動(dòng)軸的兩端伸出軸承座后分別套接有一 B軸傳動(dòng)齒輪，B軸傳動(dòng)齒輪通過(guò)一傳動(dòng)帶與一 B軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸端的主動(dòng)齒輪相連。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:該五軸聯(lián)動(dòng)的三維激光切割機(jī)，當(dāng)切割加工時(shí)，A軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)安裝在A軸機(jī)架上的B軸機(jī)架在豎直面內(nèi)翻轉(zhuǎn)的同時(shí)也在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，通過(guò)A軸旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)和B軸旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的配合，把工件需要切割的部分旋轉(zhuǎn)到方便加工的位置或角度。另一方面，X軸平移機(jī)構(gòu)推動(dòng)激光器安裝座沿X軸方向移動(dòng)，Y軸平移機(jī)構(gòu)推動(dòng)龍門架沿Y軸方向移動(dòng)，Z軸平移機(jī)構(gòu)推動(dòng)激光傳導(dǎo)系統(tǒng)安裝板沿Z軸方向移動(dòng)，通過(guò)X、Y、Z軸平移機(jī)構(gòu)的配合，將激光切割頭調(diào)節(jié)到便于切割工件的位置。在激光切割頭運(yùn)動(dòng)和工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的配合下，實(shí)現(xiàn)工件的五軸加工，切割出具有復(fù)雜空間曲面的異形工件。激光光束不需要進(jìn)行多次光路轉(zhuǎn)換，激光功率損失小，切割效率高、精度高，同時(shí)也簡(jiǎn)化了電工裝配，降低了生產(chǎn)成本。激光切割頭的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)單，控制編程方便，操控性強(qiáng)。此外，由于床身、工作臺(tái)采用分體式結(jié)構(gòu)，可避免工作臺(tái)在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)傳到激光器上，從而保證激光傳輸?shù)姆€(wěn)定性，良好的光束質(zhì)量可保證激光切割機(jī)的加工精度。
(四)
【附圖說(shuō)明】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0014]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為圖1的左視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3為圖1的右視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中，I床身，2龍門架，3激光器，4激光切割頭，5激光器安裝座，6反射鏡座，7激光傳導(dǎo)系統(tǒng)安裝板，8立柱，9 A軸機(jī)架，10 B軸機(jī)架，11 Y軸齒條式導(dǎo)軌，12 Y軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)，13 X軸齒條式導(dǎo)軌，14 X軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)，15絲杠導(dǎo)軌，16 Z軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)，17 A軸機(jī)架傳動(dòng)軸，18底座，19 A軸傳動(dòng)齒輪，20 A軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)，21 B軸機(jī)架傳動(dòng)軸，22支撐桿，23 B軸傳動(dòng)齒輪，24 B軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
(五)
【具體實(shí)施方式】
[0018]為能清楚說(shuō)明本方案的技術(shù)特點(diǎn)，下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】，并結(jié)合其附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述。
[0019]如圖1-圖3中所示，該實(shí)施例包括床身1、工作臺(tái)、龍門架2以及激光切割系統(tǒng)，所述工作臺(tái)包括A軸旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)和設(shè)于其上方的B軸旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，所述激光切割系統(tǒng)包括激光器3、激光傳導(dǎo)系統(tǒng)和激光切割頭4，所述龍門架2通過(guò)一 Y軸平移機(jī)構(gòu)沿床身I的長(zhǎng)度方向移動(dòng)，在龍門架2的頂部設(shè)有一激光器安裝座5，激光器3設(shè)于激光器安裝座5的頂部，激光器安裝座5通過(guò)一 X軸平移機(jī)構(gòu)沿床身I的寬度方向在龍門架2的頂部移動(dòng)，所述激光傳導(dǎo)系統(tǒng)包括一反射鏡座6，反射鏡座6豎直放置的直角側(cè)面與激光器3出口相連，設(shè)于反射鏡座6下方的激光切割頭4安裝在一激光傳導(dǎo)系統(tǒng)安裝板7上，激光切割頭4的軸線與反射鏡座6的出射軸線共線，在激光器安裝座5的頂部設(shè)有一立柱8，所述激光傳導(dǎo)系統(tǒng)安裝板7通過(guò)一 Z軸平移機(jī)構(gòu)沿立柱8上下移動(dòng)。
[0020]所述A軸旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)包括一 A軸機(jī)架9以及驅(qū)動(dòng)A軸機(jī)架9在水平面旋轉(zhuǎn)的A軸驅(qū)動(dòng)機(jī)