[實用新型]雙工位懸臂式薄壁管材的激光微加工設備

有效

• 申請號: 201220024866.2
• 申請日: 2012-01-19
• 公開（公告）號: CN202506975U
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 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: B23K26/36
• 分類號: B23K26/36;B23K26/08;B23K26/14;B23K26/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于薄壁管材激光微加工領域，涉及一種激光加工設備，特別涉及一種雙工位懸臂式薄壁管材的激光微加工設備。

背景技術

激光微加工是利用光的能量經過透鏡聚焦后在焦點上達到很高的能量密度，靠光熱效應來加工的。?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。用激光束對材料進行各種加工，如打孔、切割、劃片、焊接、熱處理等。?某些具有亞穩態能級的物質，在外來光子的激發下會吸收光能，使處于高能級原子的數目大于低能級原子的數目——粒子數反轉，若有一束光照射，光子的能量等于這兩個能相對應的差，這是就會產生受激輻射，輸出大量的光能。

激光微加工由于加工效率高、切割殘渣少、非接觸加工、易實現加工過程的自動化等特點，因而成為薄壁管材加工的主要方法。

現有的薄壁管材激光微加工設備通常為單工位，單個操作工操作的形式，設備占地面積大，生產效率低，不利于生產成本的控制。

有鑒于此，如今迫切需要一種生產效率高、產品成本低的薄壁管材的激光微加工設備。

實用新型內容

本實用新型的目的旨在至少解決上述技術缺陷之一，特別是解決現有單工位薄壁管材激光微加工設備占地面積大，生產效率低，產品成本高的問題。

為達到上述目的，本實用新型提出了一種雙工位懸臂式薄壁管材的激光微加工設備，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；所述微加工設備包括水平工作臺、垂直設置于該水平工作臺上的立柱；兩個加工工位的二維運動平臺分別安裝在水平工作臺上，立柱包括一懸臂，懸臂的兩側分別設置兩個加工工位的Z軸模塊；

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。

在本實用新型的一個實施例中，所述微加工設備包括若干方鋼管支撐腿、與支撐腿下端連接的調整墊腳。

在本實用新型的一個實施例中，所述水平工作臺為天然花崗巖材質，將兩個加工工位的二維運動平臺分別安裝在水平工作臺的基準上；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；立柱為天然花崗巖材質，所述兩個Z軸模塊分別安裝在立柱的基準上。