自動調焦數控雷射切割器的製作方法

2023-04-30 22:16:21 1

專利名稱：自動調焦數控雷射切割器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種機械加工設備，特別是C02數控雷射切割機的雷射切割器。
背景技術：
數控雷射切割器是數控雷射切割機的主要功能部件。專利ZL200610043516. X公開了一種數控雷射切割頭，亦即數控雷射切割器，它由聯接管、鏡座盒、水冷組件、聚焦鏡座 組件、聚焦鏡片、通氣組件、調節螺母、高強度絕緣隔離套、過渡嘴和切割嘴組成，它具有比 同功率的其他雷射切割機所能切割的板材厚度更大、板材利用率更高、聚焦鏡片冷卻效果 好而不因聚焦產生熱變形等優點，但存在以下不足一是由於它的調焦方法和現有的其他 數控雷射切割器一樣，均採用手動調焦，即通過旋轉調節帶普通連接螺紋的螺母對切割器 進行調焦，調焦速度慢、效率低，準確度低、可調焦距不大(最大調節範圍為9mm)使得板材 切割範圍有限(板材最大可切割厚度約為8mm) ；二是其鏡座組件、水冷組件與吹氣組件是 獨立的功能部件，使得整個切割器結構複雜，整體體積龐大，製造成本高。

發明內容
本發明的目的是提供一種可實現平穩、高精度、高效自動調焦，調焦範圍大且聚焦 效果好從而擴大被切割板材厚度範圍，結構緊湊製作成本低的自動調焦數控雷射切割器。為實現以上目的，本發明自動調焦數控雷射切割器包括框架機構、調焦機構、鏡座 機構和由導向槽、導向鍵(配合精度為0. 005mm)及鎖緊螺釘構成的導向機構；所述框架機 構包括固定套、連接座和噴嘴，在調焦過程中是固定不動的；所述調焦機構由蝸杆、蝸輪、軸 承、梯形螺紋螺母和梯形螺紋套筒組成；所述鏡座機構包括上鏡座、聚焦鏡片、水氣座、下 鏡座和通氣座，組成切割器主體，上鏡座設有吹氣孔及吹氣槽，水氣座由上下兩部分組成， 其上設有吹氣孔及環形冷卻水槽，鏡座機構各部件由定位銷定位並通過螺杆聯接；梯形螺 紋套筒下端通過過度法蘭與上鏡座聯接，可根據調焦的需要帶動切割器主體作上下軸向運 動；導向機構設在水氣座中並以切割器的軸線為中心呈左右對稱分布，確保了切割器的平 穩傳動。蝸輪蝸杆傳動採用間隙可修正設計(ZL200720006292. 5技術)，即該蝸杆是組合 式蝸杆，它是將蝸杆螺旋線在長度方向1/2處沿蝸杆徑向分成兩段，一段帶蝸杆軸，另一段 為蝸杆套，蝸杆套裝配在蝸杆軸上；該結構可修正甚至消除由於蝸輪蝸杆的製造誤差及使 用磨損引起的傳動間隙，充分保證了蝸輪蝸杆的高傳動精度。本發明通過對雷射切割器高精度、大範圍的自動調焦設計，以及吹氣清潔與氣水 冷卻整合在上鏡座及水氣座的創新設計，可取得如下效果1設計了由蝸輪蝸杆、軸承、螺母、梯形螺紋套筒等組成的自動調焦機構，實現切割 器的自動調焦，自動化程度高。2、蝸輪蝸杆傳動採用了可修正傳動間隙的設計，傳動精度始終控制在0. 005mm的 範圍內，使切割器保持高精平穩的傳動。
3、自動調焦機構的設計使調焦範圍大幅增大(可達15mm)，板材可切割厚度增大 (最大切割厚度可達15mm)，擴大了切割範圍。4、傳動部份梯形螺紋的設計，提高了傳動的平穩性及精準度，使切割器實現平穩 升降，達到平穩高精的調焦目的。5§、上鏡座及水氣座上設計了吹氣孔，一方面實現了對聚焦鏡片進行雙重冷卻及清潔保護作用，使聚焦鏡片不易變形，提高了聚焦效果並延長了鏡片的使用壽命；另一方面 取消了原數控雷射切割器的通氣組件，切割器整體設計是圓柱形的，與方形切割器相比具 有結構緊湊、簡單省材等方面的優點，有效降低了製作成本。
四

圖1是本發明自動調焦數控雷射切割器主視剖視圖。圖2是本發明自動調焦數控雷射切割器A-A半剖視圖。
五具體實施例方式如圖1所示，本發明自動調焦數控雷射切割器包括框架機構1、調焦機構2、鏡座機 構和由導向槽3-1、導向鍵3-2、鎖緊螺釘3-3構成的導向機構3 ；所述框架機構1包括固定 套1-1、連接座1-6和噴嘴1-7 ；所述調焦機構2由蝸杆1-4、蝸輪1-5、軸承1_2、梯形螺紋 螺母1-3和梯形螺紋套筒2-1組成；所述鏡座機構包括上鏡座2-2、聚焦鏡片2-3、水氣座 2-4、下鏡座2-5和通氣座2-6，上鏡座2-2設有吹氣孔2-2. 1與吹氣槽，水氣座2_4由上下 兩部分組成，其上設有吹氣孔2-4. 1及環形冷卻水槽2-4. 2，鏡座機構各部件由定位銷定位 並通過螺杆聯接；梯形螺紋套筒2-1下端通過過度法蘭與上鏡座2-2聯接；導向機構3設在 水氣座2-4中並以切割器的軸線為中心呈左右對稱分布。蝸輪蝸杆傳動採用間隙可修正設計(ZL200720006292. 5技術)，即該蝸杆是組合 式蝸杆，它是將蝸杆螺旋線在長度方向1/2處沿蝸杆徑向分成兩段，一段帶蝸杆軸，另一段 為蝸杆套，蝸杆套裝配在蝸杆軸上；該結構可修正甚至消除由於蝸輪蝸杆的製造誤差及使 用磨損引起的傳動間隙，充分保證了蝸輪蝸杆的高傳動精度。工作時，雷射光源由雷射發生器經導光系統傳遞至雷射切割器，經梯形螺紋套 筒2-1，上鏡座2-2、聚焦鏡片2-3、水氣座2-4、下鏡座2_5、通氣座2_6後，從噴嘴1_7上 Φ 1.5mm的小孔1-7. 1射出，以形成高能量密度的雷射束4-1 ；而高壓切割輔助氣體Ar經上 鏡座2-2的吹氣孔2-2. 1與水氣座2-4的吹氣孔2-4. 1送入雷射切割器，在對聚焦鏡片2_3 進行降溫及保持鏡片清潔的同時，經通氣座2-6從噴嘴1-7上Φ 1. 5mm的小孔1-7. 1與激 光束4-1同軸輸出，輸出的輔助高壓氣體4-2與高能量密度的雷射束4-1對板材進行高精、 高質、高效地切割。當要切割不同厚度的板材時，可在計算機控制下對切割器進行自動調焦後切割。 在計算機的控制下，通過步進電機驅動蝸杆1-4蝸輪1-5轉動，從而帶動螺母1-3旋轉，通 過螺母1-3及梯形螺紋套筒2-1的螺旋運動，將旋轉運動轉化為直線運動，帶動切割器作 上下軸向運動；而設在水氣座2-4上的導向裝置3則充分保證了切割器上下升降時的平穩 性，螺釘3-3將導向鍵3-2固定在導向槽3-1內，導向鍵3-2與導向槽3_1的配合精度為 0.005mm。導向裝置3沿著切割器的軸線對稱分布，在切割器上下移動的同時起到平衡導向的作用；2-6. 1為調焦的行程Ll尺寸15mm(即通氣座2_6在連接座內腔1_6. 1的可升降範圍)，而3-4為導向鍵3-2在導向槽3-1內的行程L2尺寸為25mm，可充分保證了切割器調
焦的需要。
權利要求
一種自動調焦數控雷射切割器，包括框架機構(1)、調焦機構(2)和鏡座機構，其特徵是它還包括由導向槽(3-1)、導向鍵(3-2)和鎖緊螺釘(3-3)構成的導向機構(3)；所述框架機構(1)包括固定套(1-1)、連接座(1-6)和噴嘴(1-7)；所述調焦機構(2)由蝸杆(1-4)、蝸輪(1-5)、軸承(1-2)、梯形螺紋螺母(1-3)和梯形螺紋套筒(2-1)組成；所述鏡座機構包括上鏡座(2-2)、聚焦鏡片(2-3)、水氣座(2-4)、下鏡座(2-5)和通氣座(2-6)，上鏡座(2-2)設有吹氣孔(2-2.1)，水氣座(2-4)由上下兩部分組成，其上設有吹氣孔(2-4.1)及環形冷卻水槽(2-4.2)，鏡座機構各部件由定位銷定位並通過螺杆聯接；梯形螺紋套筒(2-1)下端通過過度法蘭與上鏡座(2-2)聯接；導向機構(3)設在水氣座(2-4)中並以切割器的軸線為中心呈左右對稱分布。
2.根據權利要求1所述自動調焦數控雷射切割器，其特徵是所述蝸杆(1-4)是組合 式蝸杆，它是將蝸杆螺旋線在長度方向1/2處沿蝸杆徑向分成兩段，一段帶蝸杆軸，另一段 為蝸杆套，蝸杆套裝配在蝸杆軸上。
全文摘要
本發明公開了一種自動調焦數控雷射切割器，包括框架機構(1)、調焦機構(2)、鏡座機構和由導向槽(3-1)、導向鍵(3-2)、鎖緊螺釘(3-3)構成的導向機構(3)；框架機構包括固定套(1-1)、連接座(1-6)和噴嘴(1-7)；調焦機構包括蝸杆(1-4)、蝸輪(1-5)、軸承(1-2)、螺母(1-3)和梯形螺紋套筒(2-1)；鏡座機構包括設有吹氣孔(2-2.1)的上鏡座(2-2)、聚焦鏡片(2-3)、由上下兩部分組成並設有吹氣孔(2-4.1)及環形冷卻水槽(2-4.2)的水氣座(2-4)、下鏡座(2-5)和通氣座(2-6)；導向機構設在水氣座中並以切割器的軸線為中心呈左右對稱分布。該結構切割器可實現高精度、高效、平穩自動調焦，調焦範圍大且聚焦效果好從而擴大被切割板材厚度範圍。
文檔編號B23K26/38GK101837517SQ20101016171
公開日2010年9月22日 申請日期2010年3月31日 優先權日2010年3月31日
發明者戴玉花, 邱祿魁 申請人:龍巖理尚精密機械有限公司