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      一種五軸聯(lián)動的三維激光切割機的制作方法

      文檔序號:8520091閱讀:841來源:國知局
      一種五軸聯(lián)動的三維激光切割機的制作方法
      【專利說明】
      (一)
      技術(shù)領(lǐng)域
      [0001]本發(fā)明涉及一種五軸聯(lián)動的三維激光切割機。
      (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,已被廣泛應用于航空、航天及汽車制造等領(lǐng)域。現(xiàn)有的激光切割系統(tǒng)可應用于板材、型材、布料等平面工件的加工。平板工件由于形狀簡單采用普通的二維激光切割機即能夠加工完成,而對于三維立體工件,由于形態(tài)復雜,則必須采用三維激光切割機?,F(xiàn)有的普通三維激光切割機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)來加工立體工件。為了實現(xiàn)激光切割頭任意角度的靈活運轉(zhuǎn),就需要對激光束光路進行多次調(diào)整,通過運動合成得到激光切割頭靈活的運動軌跡,以適應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雜,光路調(diào)節(jié)麻煩,而且激光束在經(jīng)過多次光路轉(zhuǎn)換后會損失部分能量,導致切割效率降低。
      (三)

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0003]本發(fā)明為了彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供了一種可通過激光切割頭X、Y、Z軸平移運動與工作臺A軸、B軸旋轉(zhuǎn)運動的合成實現(xiàn)對三維立體工件的五軸加工、能切割出具有復雜空間曲面的異形工件、激光切割頭運動簡單、光路調(diào)節(jié)方便、激光功率損失小、切割效率高、床身和工作臺的分體式結(jié)構(gòu)可避免工作臺振動傳到激光器上、切割精度高、控制編程方便、電工裝配簡化、成本低的五軸聯(lián)動的三維激光切割機,解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。
      [0004]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
      [0005]一種五軸聯(lián)動的三維激光切割機,包括床身、工作臺、龍門架以及激光切割系統(tǒng),所述工作臺包括A軸旋轉(zhuǎn)工作臺和設于其上方的B軸旋轉(zhuǎn)工作臺,所述激光切割系統(tǒng)包括激光器、激光傳導系統(tǒng)和激光切割頭,所述龍門架通過一 Y軸平移機構(gòu)沿床身的長度方向移動,在龍門架的頂部設有一激光器安裝座,激光器設于激光器安裝座的頂部,激光器安裝座通過一 X軸平移機構(gòu)沿床身的寬度方向在龍門架的頂部移動,所述激光傳導系統(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,設于反射鏡座下方的激光切割頭安裝在一激光傳導系統(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有一立柱,所述激光傳導系統(tǒng)安裝板通過一 Z軸平移機構(gòu)沿立柱上下移動。
      [0006]所述A軸旋轉(zhuǎn)工作臺包括一 A軸機架以及驅(qū)動A軸機架在水平面旋轉(zhuǎn)的A軸驅(qū)動機構(gòu),所述B軸旋轉(zhuǎn)工作臺包括一 B軸機架以及驅(qū)動B軸機架在豎直面旋轉(zhuǎn)的B軸驅(qū)動機構(gòu)。
      [0007]所述Y軸平移機構(gòu)包括沿床身長度方向安裝在床身兩側(cè)的Y軸齒條式導軌,設于龍門架底部的Y軸驅(qū)動電機輸出軸端的齒輪與Y軸齒條式導軌相嚙合。
      [0008]所述X軸平移機構(gòu)包括沿床身寬度方向安裝在龍門架頂部的X軸齒條式導軌,一設于激光器安裝座頂部的X軸驅(qū)動電機輸出軸端的齒輪與X軸齒條式導軌相嗤合。
      [0009]所述Z軸平移機構(gòu)包括一絲杠導軌,絲杠導軌的絲桿上下兩端分別固定于立柱的頂部和底部,一設于立柱頂部的Z軸驅(qū)動電機輸出軸端的齒輪與套接在絲杠導軌的絲桿上端外側(cè)的齒輪相嚙合,絲杠導軌的滑塊與激光傳導系統(tǒng)安裝板固連。
      [0010]所述A軸驅(qū)動機構(gòu)包括一豎直設置的A軸機架傳動軸,A軸機架傳動軸的頂端與A軸機架的底部中心固連,底端通過一軸承座與一底座相連,在A軸機架傳動軸的外側(cè)套接有一 A軸傳動齒輪,A軸傳動齒輪通過一傳動帶與一 A軸驅(qū)動電機輸出軸端的主動齒輪相連。
      [0011]所述B軸驅(qū)動機構(gòu)包括水平設于B軸機架下方的一 B軸機架傳動軸,B軸機架傳動軸的兩端分別通過一對支撐桿與B軸機架的兩側(cè)相連,B軸機架傳動軸的兩端分別通過一軸承座安裝于A軸機架的頂部兩側(cè),B軸機架傳動軸的兩端伸出軸承座后分別套接有一 B軸傳動齒輪,B軸傳動齒輪通過一傳動帶與一 B軸驅(qū)動電機輸出軸端的主動齒輪相連。
      [0012]本發(fā)明的有益效果是:該五軸聯(lián)動的三維激光切割機,當切割加工時,A軸驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動安裝在A軸機架上的B軸機架在豎直面內(nèi)翻轉(zhuǎn)的同時也在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn),通過A軸旋轉(zhuǎn)工作臺和B軸旋轉(zhuǎn)工作臺的配合,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軸平移機構(gòu)推動激光器安裝座沿X軸方向移動,Y軸平移機構(gòu)推動龍門架沿Y軸方向移動,Z軸平移機構(gòu)推動激光傳導系統(tǒng)安裝板沿Z軸方向移動,通過X、Y、Z軸平移機構(gòu)的配合,將激光切割頭調(diào)節(jié)到便于切割工件的位置。在激光切割頭運動和工作臺運動的配合下,實現(xiàn)工件的五軸加工,切割出具有復雜空間曲面的異形工件。激光光束不需要進行多次光路轉(zhuǎn)換,激光功率損失小,切割效率高、精度高,同時也簡化了電工裝配,降低了生產(chǎn)成本。激光切割頭的運動簡單,控制編程方便,操控性強。此外,由于床身、工作臺采用分體式結(jié)構(gòu),可避免工作臺在運行時產(chǎn)生的振動傳到激光器上,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的加工精度。
      (四)
      【附圖說明】
      [0013]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
      [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激光傳導系統(tǒng)安裝板,8立柱,9 A軸機架,10 B軸機架,11 Y軸齒條式導軌,12 Y軸驅(qū)動電機,13 X軸齒條式導軌,14 X軸驅(qū)動電機,15絲杠導軌,16 Z軸驅(qū)動電機,17 A軸機架傳動軸,18底座,19 A軸傳動齒輪,20 A軸驅(qū)動電機,21 B軸機架傳動軸,22支撐桿,23 B軸傳動齒輪,24 B軸驅(qū)動電機。
      (五)
      【具體實施方式】
      [0018]為能清楚說明本方案的技術(shù)特點,下面通過【具體實施方式】,并結(jié)合其附圖,對本發(fā)明進行詳細闡述。
      [0019]如圖1-圖3中所示,該實施例包括床身1、工作臺、龍門架2以及激光切割系統(tǒng),所述工作臺包括A軸旋轉(zhuǎn)工作臺和設于其上方的B軸旋轉(zhuǎn)工作臺,所述激光切割系統(tǒng)包括激光器3、激光傳導系統(tǒng)和激光切割頭4,所述龍門架2通過一 Y軸平移機構(gòu)沿床身I的長度方向移動,在龍門架2的頂部設有一激光器安裝座5,激光器3設于激光器安裝座5的頂部,激光器安裝座5通過一 X軸平移機構(gòu)沿床身I的寬度方向在龍門架2的頂部移動,所述激光傳導系統(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,設于反射鏡座6下方的激光切割頭4安裝在一激光傳導系統(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的頂部設有一立柱8,所述激光傳導系統(tǒng)安裝板7通過一 Z軸平移機構(gòu)沿立柱8上下移動。
      [0020]所述A軸旋轉(zhuǎn)工作臺包括一 A軸機架9以及驅(qū)動A軸機架9在水平面旋轉(zhuǎn)的A軸驅(qū)動機
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