一種三維雷射加工裝置的製作方法

2023-06-16 21:28:26

專利名稱：一種三維雷射加工裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於利用雷射進行機械加工的加工裝置結構技術領域。
背景技術：
在材料加工領域，雷射以其高功率、高能量及良好的聚焦性能和柔性無接觸加工等優越性，已在機械加工方面得到極其廣泛的應用。通過控制雷射焦點在金屬表面的運動軌跡、運動速度及功率密度，使之連續完成由點成線，再由線至面的運動掃描，可以實現對材料的點、線、平面及複雜型面的加工。目前國內生產和使用的雷射加工設備其雷射頭與雷射發生器固定連接為一體，一般只能實現X、Y兩軸聯動，完成點、線和平面加工。少數能實現三維加工的雷射加工設備，X、Y、Z方向的移動全部由工作檯完成，或者雷射束只完成X、Y方向的掃描，Z軸的移動靠工作檯的升降來實現。笨重的工作檯加上大型工件的運動，不僅使得雷射加工的速度降低，而且影響工件的定位精度和加工精度。對於一些重量過大的特大型工件，甚至由於工作檯難以上下移動而不能採用雷射加工。

發明內容
本實用新型的目的正是為了克服上述現有技術的不足而提供一種加工時工作檯和工件不動而只是雷射頭移動，讓雷射輸出頭做多維靈活掃描，以方便靈活地實現各種複雜型面加工的一種三維雷射加工裝置。
本實用新型的目的是通過如下技術方案實現的。
本三維雷射加工裝置其雷射頭和雷射發生器分離設置，在雷射發生器內部從上至下依次設置有第一全反鏡、聚光腔、Q開關、部分輸出鏡和擴束鏡；在雷射頭內部沿橫向依次設置有第二全反鏡、掃描振鏡和聚焦鏡；雷射頭安裝於可上下移動的滑座上，雷射發生器安裝於支架上。
第二全反鏡在雷射頭內部與水平面呈45°角設置；滑座安裝於匹配有直線導軌的絲杆上，可沿直線導軌上下滑動，絲杆外端與伺服電機之間通過聯軸器直聯；在滑座的下部安裝有測量裝置。
本實用新型將雷射頭與雷射發生器分離設置，將雷射頭單獨安裝於滑座上，使雷射頭的運動更加輕便靈活，便於加工時使用；雷射頭Z方向的移動通過伺服電機驅動絲杆帶動與之匹配的直線導軌運動來實現，伺服電機和絲杆用聯軸器進行直聯，不僅簡化了機器結構，提高了傳動精度，更使得電機轉動引起的振動在此處得到衰減，進而改善了雷射系統的動態特性，有利於雷射器在加工中的穩定工作。在雷射發生器內經第一全反鏡、聚光腔、Q開關、部分輸出鏡和擴束鏡產生的垂直方向的直線光束，經過呈45°角設置的第二全反鏡的反射後，沿水平方向入射到掃描振鏡，通過伺服電機控制掃描振鏡，以控制雷射束的出射方向，再經聚焦鏡聚焦後，可實現X、Y兩個方向的掃描。加工時，工件可固定不動，只需控制雷射頭完成X、Y、Z三軸聯動，就可實現雷射立體雕刻銑削。所安裝的測量裝置用於在雷射加工開始之前，測量工件表面至雷射頭的距離，確保控制距離在雷射加工聚焦範圍內，雷射加工完畢後，測量加工深度，得到準確的已加工深度後，根據要求確定是否還需要加工及需要再加工的深度。
本實用新型省去了加工時工件的裝夾鎖緊裝置，真正體現了雷射加工的無接觸加工特性；將雷射頭和雷射發生器分離設置，使得單獨的雷射頭部分重量輕、慣性小，利用雷射頭快速靈活的運動代替大慣量的工作檯和工件的運動，不僅可使加工速度大大提高，同時也使工件的加工精度和定位精度得到提高。此外，本實用新型不受工件尺寸和重量的限制，適用於任何大型工件的加工。
下面結合說明書附圖進一步闡述本實用新型的內容。


圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2是本實用新型的剖視圖。
具體實施方式
首先，選擇大導程、高精度的滾珠絲杆3，該滾珠絲杆3由伺服電機7驅動，伺服電機7和滾珠絲杆3之間用ROTEX-GB聯軸器4進行直聯。在滾珠絲杆3上匹配滾動直線導軌9，再設置可沿直線導軌上下移動的滑座2，將雷射頭1固定安裝在可上下移動的滑座2的底部。雷射發生器6另外安裝於支架5上，該支架根據加工場地的實際情況可以單獨設置，也可安裝在工具機立柱上。在雷射發生器6內部從上至下依次設置第一全反鏡8、聚光腔9、Q開關10、部分輸出鏡11和擴束鏡12；在雷射頭1內部沿橫向依次設置有第二全反鏡14、掃描振鏡15和聚焦鏡16，將第二全反鏡14在雷射頭內部與水平面呈45°角設置。為了便於在雷射加工之前，測量工件表面至雷射頭的距離，確保控制距離在雷射加工聚焦範圍內，以及雷射加工完畢後，測量加工深度，在滑座的下部安裝有測量裝置13。加工工件時，工作檯和工件均保持不動，只需控制雷射頭完成X、Y、Z三軸聯動，就可實現雷射立體加工。雷射頭Z方向的移動通過伺服電機7驅動滾珠絲杆3帶動與之匹配的直線導軌9運動來實現，X、Y兩個方向的掃描則由雷射頭內部的掃描振鏡15和聚焦鏡16配合完成。加工時雷射的掃描軌跡通過數控裝置來控制。本實用新型使用方便靈活，特別適用於模具及各種複雜型面的加工。
權利要求1.一種三維雷射加工裝置，包括有雷射頭(1)和雷射發生器(6)，其特徵在於，雷射頭(1)和雷射發生器(6)分離設置，在雷射發生器(6)內部從上至下依次設置有第一全反鏡(8)、聚光腔(9)、Q開關(10)、部分輸出鏡(11)和擴束鏡(12)；在雷射頭(1)內部沿橫向依次設置有第二全反鏡(14)、掃描振鏡(15)和聚焦鏡(16)；雷射頭(1)安裝於可上下移動的滑座(2)上，雷射發生器(6)安裝於支架(5)上。
2.根據權利要求1所述的一種三維雷射加工裝置，其特徵在於，第二全反鏡(14)在雷射頭內部與水平面呈45°角設置。
3.根據權利要求1所述的一種三維雷射加工裝置，其特徵在於，滑座(2)安裝於匹配有直線導軌的絲杆(3)上，可沿直線導軌上下滑動，絲杆(3)外端與伺服電機(7)之間通過聯軸器(4)直聯。
4.根據權利要求1所述的一種三維雷射加工裝置，其特徵在於，在滑座(2)的下部安裝有測量裝置(13)。
專利摘要一種三維雷射加工裝置，其雷射頭(1)和雷射發生器(6)分離設置，在雷射發生器內部從上至下依次設置有第一全反鏡(8)、聚光腔(9)、Q開關(10)、部分輸出鏡(11)和擴束鏡(12)；在雷射頭內部沿橫向依次設置有第二全反鏡(14)、掃描振鏡(15)和聚焦鏡(16)；雷射頭安裝於可上下移動的滑座(2)上，雷射發生器安裝於支架(5)上。本實用新型加工工件時可使工作檯和工件保持不動而只是雷射頭移動，雷射頭做多維靈活掃描，可方便靈活地實現各種複雜型面的三維加工，大大提高加工速度、加工精度和定位精度，適用於任何大型工件的加工。
文檔編號B23K26/04GK2688439SQ200420033059
公開日2005年3月30日 申請日期2004年2月26日 優先權日2004年2月26日
發明者張永寧, 楊鍾麟, 周玉蘭, 杜偉, 李鶴雲, 陳驥, 高敏 申請人:雲南省機械研究設計院