[發明專利]一種雙工位薄壁管材的激光微加工設備

有效

• 申請號: 201210016767.4
• 申請日: 2012-01-19
• 公開（公告）號: CN103212861A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 魏志凌;寧軍;夏發平;馬秀云
• 申請（專利權）人: 昆山思拓機器有限公司
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/42;B23K26/08
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1.一種雙工位薄壁管材的激光微加工設備，其特征在于，包括兩個加工工位，每個加工工位獨立加工不同的工件；

每個加工工位設有旋轉軸、直線軸、激光切割頭、輔助高壓氣體供氣單元、Z軸模塊、激光發生器、準直擴束鏡、照明光源、45°反射鏡、CCD；所述激光切割頭包括激光噴嘴、保護鏡、聚焦鏡；

所述旋轉軸包括電機、聯軸器、蝸桿、蝸輪、拉桿模塊、外殼、端蓋、夾頭；所述拉桿模塊包括拉桿蓋、活塞、拉桿座、滾動軸承、軸套、拉桿，拉桿為中空結構；所述外殼的一端設置拉桿蓋、拉桿座，另一端設置端蓋；所述拉桿蓋、拉桿座之間設有活塞、軸套、滾動軸承；活塞的兩側分別設有第一氣腔、第二氣腔，第一氣腔、第二氣腔分別設有出入口，通過出入口充放氣,?所述出入口連接輔助高壓氣體供氣單元；所述夾頭設置于拉桿的一端，穿過端蓋露出一部分；夾頭通過從旋轉軸靠近拉桿蓋的一端擰入拉桿模塊的另一端螺紋孔中；所述聯軸器將電機的輸出軸和蝸桿軸連接，蝸桿與蝸輪配合，所述蝸輪與拉桿共軸，蝸輪軸即為拉桿軸；電機的轉動最終帶動拉桿軸旋轉運動；

所述旋轉軸用于夾持薄壁管材，并帶動薄壁管材高精度旋轉，旋轉軸的底座安裝在直線軸的動板上，可沿直線軸進給；直線軸和旋轉軸組成了激光加工設備的精密二維運動平臺；?

兩個激光切割頭安裝在各自的Z軸模塊上，兩個Z軸模塊分別安裝在基準上，可手動或者自動實現在Z軸模塊的上下直線運動，從而能夠根據不同管徑調整激光噴嘴下沿距離薄壁管材最表面的距離，控制待加工薄壁管材聚焦光斑的能量分布，同時在加工過程中能夠隨時根據激光光斑的變化調整噴嘴與加工薄壁管材表面的距離；?

所述激光發生器所發出的激光束經過準直擴束鏡形成水平激光束，而后與照明光源發射的光同時入射至45°反射鏡，45°反射鏡對水平激光束全反射，并對照明光45°增透，激光束垂直入射到聚焦鏡上；透過聚焦鏡的激光束經過保護鏡在焦點處聚成一極小的光斑，光斑在加工平臺上的薄壁管材表面使工件瞬間汽化，再配合輔助高壓氣體供氣單元提供的輔助切割氣體將汽化的金屬吹走；

所述CCD接收從45°反射鏡反射的光，CCD用以在激光光斑位置調整時觀察光斑聚焦情況，同時在加工過程中隨時查看加工情況，并對加工過程全程錄像；

所述微加工設備還包括控制系統；所述控制系統包括用于控制兩個加工工位上的直線軸、旋轉軸和Z軸模塊的運動控制單元，以及用于控制激光發生器的激光控制單元；所述控制系統與直線軸、旋轉軸、Z軸模塊、激光發生器、CCD連接。

2.如權利要求1所述的雙工位薄壁管材的激光微加工設備，其特征在于，將兩個加工工位的二維運動平臺分別安裝在天然花崗巖材質制作的基準上；該二維運動平臺集管材裝夾與材料處理于一體，采用高分辨率光柵尺和高精度編碼器位置反饋實現全閉環控制；所述兩個Z軸模塊分別安裝在天然花崗巖的基準上。

3.如權利要求2所述的雙工位薄壁管材的激光微加工設備，其特征在于，所述微加工設備包括水平工作面、與水平工作面垂直設置的立柱；兩個加工工位的二維運動平臺分別安裝在水平工作面上，兩個Z軸模塊分別安裝在立柱上。

4.如權利要求1所述的雙工位薄壁管材的激光微加工設備，所述控制系統控制集成于一體，或者包括兩個子控制系統，分別控制兩個加工工位上的直線軸、旋轉軸、Z軸模塊、激光發生器。

5.如權利要求1至4之一所述的雙工位薄壁管材的激光微加工設備，其特征在于，所述控制系統安裝于PC機中或安裝于手持移動終端中，PC機或手持移動終端通過控制線纜與直線軸、旋轉軸、Z軸模塊、激光發生器、CCD連接。

6.如權利要求1至4之一所述的雙工位薄壁管材的激光微加工設備，其特征在于，所述活塞包括活塞套、活塞內套，其中活塞套、活塞內套設有0形密封圈密封。

7.如權利要求1至4之一所述的雙工位薄壁管材的激光微加工設備，其特征在于，所述端蓋與外蓋之間設有端內蓋；所述旋轉軸裝置包括底座，所述外殼設置于該底座上。

8.如權利要求1至4之一所述的雙工位薄壁管材的激光微加工設備，其特征在于，所述拉桿為中空無縫管。

9.如權利要求1至4之一所述的雙工位薄壁管材的激光微加工設備，其特征在于，所述拉桿的一端設有拉桿旋鈕，可手動旋轉拉桿。

10.如權利要求1至4之一所述的雙工位薄壁管材的激光微加工設備，其特征在于，所述旋轉軸在夾緊管材時，對第一氣腔充氣，高壓氣體會推動拉桿模塊朝第一方向運動，從而帶動外殼、端內蓋和端蓋一起朝第一方向運動，直到端蓋的內圓錐面與夾頭的外圓錐面緊貼為止，端蓋繼續向第一方向運動，導致彈性夾頭收緊，將管材抱住，保持該狀態，管材將一直被夾頭抱緊；

需要松開管材時，為第二氣腔充氣、第一氣腔放氣，高壓氣體帶動拉桿模塊朝第二方向運動從而推動外殼、端內蓋和端蓋朝第二方向運動，進而使得彈性夾頭的外圓錐面與端蓋的內圓錐面相脫離，保持松開狀態，此時彈性夾頭依靠自身的彈性回復力保持松開狀態，管材將被松開。