[發(fā)明專(zhuān)利]一種雙工位薄壁管材的激光微加工設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210016767.4
• 申請(qǐng)日: 2012-01-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103212861A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏志凌;寧軍;夏發(fā)平;馬秀云
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 昆山思拓機(jī)器有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B23K26/38
• 分類(lèi)號(hào): B23K26/38;B23K26/42;B23K26/08
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于薄壁管材激光微加工領(lǐng)域，涉及一種激光加工設(shè)備，特別涉及一種雙工位薄壁管材的激光微加工設(shè)備。

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背景技術(shù)

激光微加工是利用光的能量經(jīng)過(guò)透鏡聚焦后在焦點(diǎn)上達(dá)到很高的能量密度，靠光熱效應(yīng)來(lái)加工的。?激光加工不需要工具、加工速度快、表面變形小，可加工各種材料。用激光束對(duì)材料進(jìn)行各種加工，如打孔、切割、劃片、焊接、熱處理等。?某些具有亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)的物質(zhì)，在外來(lái)光子的激發(fā)下會(huì)吸收光能，使處于高能級(jí)原子的數(shù)目大于低能級(jí)原子的數(shù)目——粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，若有一束光照射，光子的能量等于這兩個(gè)能相對(duì)應(yīng)的差，這時(shí)就會(huì)產(chǎn)生受激輻射，輸出大量的光能。

激光微加工由于加工效率高、切割殘?jiān)佟⒎墙佑|加工、易實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的自動(dòng)化等特點(diǎn)，因而成為薄壁管材加工的主要方法。

現(xiàn)有的薄壁管材激光微加工設(shè)備通常為單工位，單個(gè)操作工操作的形式，設(shè)備占地面積大，生產(chǎn)效率低，不利于生產(chǎn)成本的控制。

有鑒于此，如今迫切需要一種生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品成本低的薄壁管材的激光微加工設(shè)備。

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發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術(shù)缺陷之一，特別是解決現(xiàn)有單工位薄壁管材激光微加工設(shè)備占地面積大，生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品成本高的問(wèn)題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出了一種雙工位薄壁管材的激光微加工設(shè)備，包括兩個(gè)加工工位，每個(gè)加工工位獨(dú)立加工不同的工件；每個(gè)加工工位設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸、直線(xiàn)軸、激光切割頭、輔助高壓氣體供氣單元、Z軸模塊、激光發(fā)生器、準(zhǔn)直擴(kuò)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(hù)鏡、聚焦鏡；

所述旋轉(zhuǎn)軸包括電機(jī)、聯(lián)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(dòng)軸承、軸套、拉桿，拉桿為中空結(jié)構(gòu)；所述外殼的一端設(shè)置拉桿蓋、拉桿座，另一端設(shè)置端蓋；所述拉桿蓋、拉桿座之間設(shè)有活塞、軸套、滾動(dòng)軸承；活塞的兩側(cè)分別設(shè)有第一氣腔、第二氣腔，第一氣腔、第二氣腔分別設(shè)有出入口，通過(guò)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(shè)置于拉桿的一端，穿過(guò)端蓋露出一部分；夾頭通過(guò)從旋轉(zhuǎn)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(lián)軸器將電機(jī)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(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)最終帶動(dòng)拉桿軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；

所述旋轉(zhuǎn)軸用于夾持薄壁管材，并帶動(dòng)薄壁管材高精度旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸的底座安裝在直線(xiàn)軸的動(dòng)板上，可沿直線(xiàn)軸進(jìn)給；直線(xiàn)軸和旋轉(zhuǎn)軸組成了激光加工設(shè)備的精密二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)；?

兩個(gè)激光切割頭安裝在各自的Z軸模塊上，兩個(gè)Z軸模塊分別安裝在基準(zhǔn)上，可手動(dòng)或者自動(dòng)實(shí)現(xiàn)在Z軸模塊的上下直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，從而能夠根據(jù)不同管徑調(diào)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(shí)在加工過(guò)程中能夠隨時(shí)根據(jù)激光光斑的變化調(diào)整噴嘴與加工薄壁管材表面的距離；?

所述激光發(fā)生器所發(fā)出的激光束經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡形成水平激光束，而后與照明光源發(fā)射的光同時(shí)入射至45°反射鏡，45°反射鏡對(duì)水平激光束全反射，并對(duì)照明光45°增透，激光束垂直入射到聚焦鏡上；透過(guò)聚焦鏡的激光束經(jīng)過(guò)保護(hù)鏡在焦點(diǎn)處聚成一極小的光斑，光斑在加工平臺(tái)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(diào)整時(shí)觀察光斑聚焦情況，同時(shí)在加工過(guò)程中隨時(shí)查看加工情況，并對(duì)加工過(guò)程全程錄像；

所述微加工設(shè)備還包括控制系統(tǒng)；所述控制系統(tǒng)包括用于控制兩個(gè)加工工位上的直線(xiàn)軸、旋轉(zhuǎn)軸和Z軸模塊的運(yùn)動(dòng)控制單元，以及用于控制激光發(fā)生器的激光控制單元；所述控制系統(tǒng)與直線(xiàn)軸、旋轉(zhuǎn)軸、Z軸模塊、激光發(fā)生器、CCD連接。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，將兩個(gè)加工工位的二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)分別安裝在天然花崗巖材質(zhì)制作的基準(zhǔn)上；該二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)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(shí)現(xiàn)全閉環(huán)控制；所述兩個(gè)Z軸模塊分別安裝在天然花崗巖的基準(zhǔn)上。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述微加工設(shè)備包括水平工作面、與水平工作面垂直設(shè)置的立柱；兩個(gè)加工工位的二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)分別安裝在水平工作面上，兩個(gè)Z軸模塊分別安裝在立柱上。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述控制系統(tǒng)控制集成于一體，或者包括兩個(gè)子控制系統(tǒng)，分別控制兩個(gè)加工工位上的直線(xiàn)軸、旋轉(zhuǎn)軸、Z軸模塊、激光發(fā)生器。