專利名稱：三維激光切割機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及數(shù)控激光機的驅(qū)動機構(gòu)，尤其涉及一種三維五軸驅(qū)動機構(gòu)的激光切割機。
背景技術(shù)：
激光切割工藝由于其速度快、切割縫窄、熱影響區(qū)域小、切割邊緣垂直度好、切邊光滑、切割材料范圍廣等諸多優(yōu)點，在很多領(lǐng)域應用越來越廣。隨著激光應用技術(shù)的發(fā)展，三維空間曲線的激光切割以其先進、靈活、適應性強等特點，在國外的汽車、航空航天等諸多領(lǐng)域都取得了廣泛的應用。使用三維激光切割，不僅可以節(jié)省樣板及工裝設(shè)備，還大大縮
短了生產(chǎn)周期。目前大多數(shù)三維五軸機床的各軸驅(qū)動的方式越來越多元化，大多采用混聯(lián)、并聯(lián)等驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動激光頭，對固定工作臺上的工件進行加工。混聯(lián)、并聯(lián)機構(gòu)等新的設(shè)計方案日新月異，但是隨著這些新的驅(qū)動方式的運用，機床的機構(gòu)也越變的復雜，機床體積也越變的腫大，對數(shù)控系統(tǒng)的要求也越變的提高，從而機床的造價、生產(chǎn)周期、高素質(zhì)的操作員工等眾多不利因素在無形中增加了巨大的生產(chǎn)與使用成本。

實用新型內(nèi)容本實用新型針對以上問題，提供了一種構(gòu)思簡潔、剛性好、精度高、造價低的三維激光切割機。本實用新型的技術(shù)方案是包括機架、Y軸托板、Z軸托板、切割頭旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、激光切割頭；還包括龍門式機架、X軸工作臺和X軸工作臺驅(qū)動機構(gòu)；所述的龍門式機架由左立柱、右立柱、橫梁剛性聯(lián)接而成，所述左立柱和右立柱分別固定連接在所述機架的兩側(cè)；在所述橫梁的一個側(cè)面設(shè)有Y軸導軌，所述Y軸托板與所述Y軸導軌活動連接；所述X軸工作臺通過所述X軸工作臺驅(qū)動機構(gòu)活動連接在所述機架上，沿所述X軸向?qū)崿F(xiàn)直線往復運動；且所述X軸工作臺位于所述橫梁的下方。所述Y軸托板是通過Y軸托板驅(qū)動機構(gòu)與所述Y軸導軌活動連接的；所述Y軸托板驅(qū)動機構(gòu)包括Y軸絲杠、Y軸絲杠螺母和Y軸滑枕；所述Y軸滑枕和所述Y軸絲杠螺母固定設(shè)置在所述Y軸托板的背面；所述Y軸絲杠活動連接在所述橫梁的側(cè)面；所述Y軸滑枕與所述Y軸導軌活動連接；所述Y軸絲杠螺母與所述Y軸絲杠活動連接；實現(xiàn)Y軸托板相對于橫梁的Y軸運動。所述Z軸托板是通過Z軸托板驅(qū)動機構(gòu)與所述Y軸托板活動連接的；所述Z軸托板驅(qū)動機構(gòu)包括Z軸絲杠、Z向絲杠螺母和Z向滑枕；所述Y軸托板的正面設(shè)有Z軸導軌；所述Z向滑枕和所述Z向絲杠螺母固定設(shè)置在所述Z軸托板的背面；所述Z軸絲杠活動連接在所述Y軸托板的正面；所述Z向滑枕與所述Z軸導軌活動連接；所述Z向絲杠螺母與所述Z軸絲杠活動連接；實現(xiàn)Z軸托板相對于Y軸托板的Z向運動。[0013]所述激光切割頭通過所述切割頭旋轉(zhuǎn)機構(gòu)連接在所述Z軸托板底部；所述切割頭旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括C軸連接座、C軸旋轉(zhuǎn)裝置、直角轉(zhuǎn)換機構(gòu)和A軸旋轉(zhuǎn)裝置；所述C軸連接座具有垂直于水平面的中間通孔，所述C軸連接座水平地固定連接在所述Z軸托板的底部；所述C軸旋轉(zhuǎn)裝置具有垂直于水平面的中間通孔和樞接孔，所述C軸旋轉(zhuǎn)裝置固定連接在所述C軸連接座底面上；所述直角轉(zhuǎn)換機構(gòu)具有垂直于水平面的樞接套和直角通道，以及軸線水平的輸出端口 ；在所述直角轉(zhuǎn)換機構(gòu)內(nèi)設(shè)有反射鏡一；所述直角轉(zhuǎn)換機構(gòu)通過其樞接套與C軸旋轉(zhuǎn)裝置的樞接孔樞接；所述A軸旋轉(zhuǎn)裝置具有軸線水平的A軸旋轉(zhuǎn)裝置輸入端、軸線垂直于水平面的A軸旋轉(zhuǎn)裝置輸出端、直角通道和反射鏡二 ；所述激光切割頭固定連接在所述A軸旋轉(zhuǎn)裝置的輸出端端口上。本實用新型現(xiàn)對于現(xiàn)有激光切割機來說，X向運動由原先的橫梁運動來實現(xiàn)，改進為工作臺運動來實現(xiàn)。這不是對現(xiàn)有技術(shù)簡單的動、靜機構(gòu)的轉(zhuǎn)換，而是大大降低了 X向運動的驅(qū)動能耗以及提高了 X向運動的動作精度。本實用新型打破了高數(shù)控化、高科技化、高復雜化的發(fā)展思想，采用了構(gòu)思簡潔、剛性好、精度高、慣性小的簡單五軸結(jié)構(gòu)。相對現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)，本實用新型的方案技術(shù)已相對成熟，可實現(xiàn)功能的數(shù)控系統(tǒng)也比較成熟，精度可長久保證，安裝調(diào)試快捷，使用廠家操作維護也簡單方便，大幅度降低了機床的生產(chǎn)及使用成本。

圖I是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖一，圖2是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖二，圖3是本實用新型的工作狀態(tài)參考圖，圖4是本實用新型激光頭實現(xiàn)C、A軸旋轉(zhuǎn)運動的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中I. I是機架，I. 2是左立柱，I. 3是右立柱，I. 4是橫梁；2是直角轉(zhuǎn)換機構(gòu)，2. I是直角轉(zhuǎn)換機構(gòu)的樞接套，2. 2是直角轉(zhuǎn)換機構(gòu)的輸出端，
2.3是直角通道，2. 4是反射鏡一；3是激光切割頭，4是光束；X是X軸，X. I是X軸工作臺，X. 2是X軸絲杠，X. 3是X軸導軌，X. 4是X軸驅(qū)動電機，X. 5是X軸同步帶；Y是Y軸，Y. I是Y軸托板，Y. 2是Y軸絲杠，Y. 3是Y軸導軌；Z是Z軸，Z. I是Z軸托板，Z. I. I是C軸連接座，Z. 2是Z軸絲杠，Z. 3是Z軸導軌； C是C軸，C. I是C軸旋轉(zhuǎn)裝置；A是A軸，A. I是A軸旋轉(zhuǎn)裝置，A. I. I是A軸旋轉(zhuǎn)裝置輸入端，A. I. 2是A軸旋轉(zhuǎn)裝置輸出端，A. I. 3是直角通道，A. 2是反射鏡二 ；在圖1、2、3中標示了 X、Y、Z運動坐標方向。
具體實施方式
本實用新型如圖1-4所示包括機架I. 1、Y軸托板Y. 1、Ζ軸托板Ζ. I、切割頭旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、激光切割頭3 ;還包括龍門式機架、X軸工作臺X. I和X軸工作臺驅(qū)動機構(gòu)；所述的龍門式機架由左立柱I. 2、右立柱I. 3、橫梁I. 4剛性聯(lián)接而成，所述左立柱I. 2和右立柱I. 3分別固定連接在所述機架I. I的兩側(cè)；在所述橫梁I. 4的一個側(cè)面設(shè)有Y軸導軌Y. 3，所述Y軸托板Y. I與所述Y軸導軌Y. 3活動連接；所述X軸工作臺X. I通過所述X軸工作臺X. I的驅(qū)動機構(gòu)活動連接在所述機架I. I
上，沿所述X軸向?qū)崿F(xiàn)直線往復運動；且所述X軸工作臺X. I位于所述橫梁I. 4的下方。X軸工作臺X. I的驅(qū)動機構(gòu)包括X軸驅(qū)動電機X. 4、X軸同步帶X. 5、X軸絲杠X. 2、X軸導軌X. 3等，利用X軸驅(qū)動電機X. 4和X軸同步帶X. 5驅(qū)動位置固定在底座上的絲杠螺母轉(zhuǎn)動，再通過絲杠螺母驅(qū)動X軸絲杠X. 2直線運動，X軸絲杠X. 2連接在X軸工作臺X. I的底面，最終帶動X軸工作臺X. I作直線往復運動。所述Y軸托板Y. I是通過Y軸托板驅(qū)動機構(gòu)與所述Y軸導軌Y. 3活動連接的；所述Y軸托板驅(qū)動機構(gòu)包括Y軸絲杠Y. 2、Y軸絲杠螺母和Y. 3及Y軸滑枕；所述Y軸滑枕和所述Y軸絲杠螺母固定設(shè)置在所述Y軸托板Y. I的背面；所述Y軸絲杠Y. 2活動連接在所述橫梁I. 4的側(cè)面；所述Y軸滑枕與所述Y軸導軌活動連接；所述Y軸絲杠螺母與所述Y軸絲杠Y. 2活動連接；實現(xiàn)Y軸托板Y. I相對于橫梁I. 4的Y軸運動。所述Z軸托板Ζ. I是通過Z軸托板驅(qū)動機構(gòu)與所述Y軸托板Y. I活動連接的；所述Z軸托板驅(qū)動機構(gòu)包括Z軸絲杠Ζ. 2、Z向絲杠螺母和Z向滑枕；所述Y軸托板Y. I的正面設(shè)有Z軸導軌；所述Z向滑枕和所述Z向絲杠螺母固定設(shè)置在所述Z軸托板Ζ. I的背面；所述Z軸絲杠Ζ. 2活動連接在所述Y軸托板Y. I的正面；所述Z向滑枕與所述Z軸導軌活動連接；所述Z向絲杠螺母與所述Z軸絲杠Ζ. 2活動連接；實現(xiàn)Z軸托板Ζ. I相對于Y軸托板Y. I的Z向運動。所述激光切割頭3通過所述切割頭旋轉(zhuǎn)機構(gòu)連接在所述Z軸托板Ζ. I的底部；所述切割頭旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括C軸連接座Ζ. I. I、C軸旋轉(zhuǎn)裝置C. I、直角轉(zhuǎn)換機構(gòu)2和A軸旋轉(zhuǎn)裝置Α. I ;所述C軸連接座Ζ. I. I具有垂直于水平面的中間通孔，所述C軸連接座Ζ. I. I水平地固定連接在所述Z軸托板Ζ. I的底部；所述C軸旋轉(zhuǎn)裝置C. I具有垂直于水平面的中間通孔和樞接孔，所述C軸旋轉(zhuǎn)裝置C. I固定連接在所述C軸連接座Ζ. I. I底面上；所述直角轉(zhuǎn)換機構(gòu)2具有垂直于水平面的樞接套2. I和直角通道2. 3，以及軸線水平的輸出端口 2. 2 ;在所述直角轉(zhuǎn)換機構(gòu)內(nèi)設(shè)有反射鏡一 2. 4 ;所述直角轉(zhuǎn)換機構(gòu)通過其樞接套I. I與C軸旋轉(zhuǎn)裝置的樞接孔樞接；所述A軸旋轉(zhuǎn)裝置Α. I具有軸線水平的A軸旋轉(zhuǎn)裝置輸入端Α. I. I、軸線垂直于水平面的A軸旋轉(zhuǎn)裝置輸出端Α. I. 2、直角通道Α. I. 3和反射鏡二 Α. 2 ；[0047]所述激光切割頭3固定連接在所述A軸旋轉(zhuǎn)裝置的輸出端A. I. 2的端口上。實現(xiàn)了下述兩動作一、直角轉(zhuǎn)換機構(gòu)2相對于C軸連接座Z. I. I和C軸旋轉(zhuǎn)裝置C. I的旋轉(zhuǎn)運動(C軸);二、A軸旋轉(zhuǎn)裝置A. I相對于直角轉(zhuǎn)換機構(gòu)2的旋轉(zhuǎn)動作(A軸)。最終實現(xiàn)了五軸聯(lián)動。本激光切割機的激光流向為激光光源由外部激光發(fā)生器產(chǎn)生，通過外部光路輸送到C軸連接座Z. I. I的中間通孔，光線直線通過所述C軸連接座Z. I. I的中間通孔、所訴C軸旋轉(zhuǎn)裝置C. I的中間通孔，進入所述直角通道2.3，并落在所述反射鏡片一 2.4的表面，由于所述反射鏡片一 2. 4的反射功能，所述光路進行90°反射，穿出所述直角通道2. 3并直線進入所訴A軸旋轉(zhuǎn)裝置A. I的直角通道A. I. 3，并落在所述反射鏡片二 A. 2的表面，由于
所述反射鏡片二 A. 2的反射功能，所述光路再次進行90°反射，穿出所述直角通道A. 1.3，直線進入所述激光切割頭3，通過所述激光切割頭聚焦于工件表面實現(xiàn)切割。
權(quán)利要求1.三維激光切割機，包括機架、Y軸托板、Z軸托板、切割頭旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、激光切割頭；其特征在于，還包括龍門式機架、X軸工作臺和X軸工作臺驅(qū)動機構(gòu)； 所述的龍門式機架由左立柱、右立柱、橫梁剛性聯(lián)接而成，所述左立柱和右立柱分別固定連接在所述機架的兩側(cè)； 在所述橫梁的一個側(cè)面設(shè)有Y軸導軌，所述Y軸托板與所述Y軸導軌活動連接； 所述X軸工作臺通過所述X軸工作臺驅(qū)動機構(gòu)活動連接在所述機架上,沿所述X軸向?qū)崿F(xiàn)直線往復運動；且所述X軸工作臺位于所述橫梁的下方。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三維激光切割機，其特征在于，所述Y軸托板是通過Y軸托板驅(qū)動機構(gòu)與所述Y軸導軌活動連接的；所述Y軸托板驅(qū)動機構(gòu)包括Y軸絲杠、Y軸絲杠螺母和Y軸滑枕； 所述Y軸滑枕和所述Y軸絲杠螺母固定設(shè)置在所述Y軸托板的背面；所述Y軸絲杠活動連接在所述橫梁的側(cè)面；所述Y軸滑枕與所述Y軸導軌活動連接；所述Y軸絲杠螺母與所述Y軸絲杠活動連接；實現(xiàn)Y軸托板相對于橫梁的Y軸運動。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三維激光切割機，其特征在于，所述Z軸托板是通過Z軸托板驅(qū)動機構(gòu)與所述Y軸托板活動連接的；所述Z軸托板驅(qū)動機構(gòu)包括Z軸絲杠、Z向絲杠螺母和Z向滑枕；所述Y軸托板的正面設(shè)有Z軸導軌； 所述Z向滑枕和所述Z向絲杠螺母固定設(shè)置在所述Z軸托板的背面；所述Z軸絲杠活動連接在所述Y軸托板的正面；所述Z向滑枕與所述Z軸導軌活動連接；所述Z向絲杠螺母與所述Z軸絲杠活動連接；實現(xiàn)Z軸托板相對于Y軸托板的Z向運動。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三維激光切割機，其特征在于，所述激光切割頭通過所述切割頭旋轉(zhuǎn)機構(gòu)連接在所述Z軸托板底部；所述切割頭旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括C軸連接座、C軸旋轉(zhuǎn)裝置、直角轉(zhuǎn)換機構(gòu)和A軸旋轉(zhuǎn)裝置； 所述C軸連接座具有垂直于水平面的中間通孔，所述C軸連接座水平地固定連接在所述Z軸托板的底部； 所述C軸旋轉(zhuǎn)裝置具有垂直于水平面的中間通孔和樞接孔，所述C軸旋轉(zhuǎn)裝置固定連接在所述C軸連接座底面上； 所述直角轉(zhuǎn)換機構(gòu)具有垂直于水平面的樞接套和直角通道，以及軸線水平的輸出端口 ；在所述直角轉(zhuǎn)換機構(gòu)內(nèi)設(shè)有反射鏡一；所述直角轉(zhuǎn)換機構(gòu)通過其樞接套與C軸旋轉(zhuǎn)裝置的樞接孔樞接； 所述A軸旋轉(zhuǎn)裝置具有軸線水平的A軸旋轉(zhuǎn)裝置輸入端、軸線垂直于水平面的A軸旋轉(zhuǎn)裝置輸出端、直角通道和反射鏡二 ； 所述激光切割頭固定連接在所述A軸旋轉(zhuǎn)裝置的輸出端端口上。
專利摘要三維激光切割機。涉及數(shù)控激光機的各軸驅(qū)動。構(gòu)思簡潔、剛性好、精度高、造價低。包括機架、Y軸托板、Z軸托板、切割頭旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、激光切割頭；還包括龍門式機架、X軸工作臺和X軸工作臺驅(qū)動機構(gòu)；X軸工作臺與所述Y軸托板都活動連接在龍門式機架上；Z軸托板與Y軸托板活動連接；激光切割頭通過切割頭旋轉(zhuǎn)機構(gòu)連接在Z軸托板底部。本實用新型打破了高數(shù)控化、高科技化、高復雜化的發(fā)展思想，采用了構(gòu)思簡潔、剛性好、精度高、慣性小的簡單五軸結(jié)構(gòu)。相對現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)，本實用新型的思想技術(shù)已相對成熟，可實現(xiàn)功能的數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)成熟，精度可長久保證，安裝調(diào)試快捷，使用廠家操作維護也簡單方便，大幅度降低了生產(chǎn)及使用成本。
文檔編號B23K26/08GK202571608SQ201220251898
公開日2012年12月5日 申請日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者胡金龍, 周鵬飛, 翟東升 申請人:江蘇揚力數(shù)控機床有限公司