[發(fā)明專利]一種激光切割機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710759081.7
• 申請日: 2015-11-09
• 公開（公告）號: CN107570885B
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鐘勝波;李芝春
• 申請（專利權(quán)）人: 常州科樂為數(shù)控科技有限公司
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明實施例公開一種激光機，其包括具有中空軸結(jié)構(gòu)的雙擺頭，其中采用差動諧波減速機+解耦齒輪來對雙擺頭進(jìn)行運動解耦，同時采用三級旋轉(zhuǎn)軸、四級反射鏡片結(jié)構(gòu)來優(yōu)化光路，以及采用電容傳感器+音圈電機結(jié)構(gòu)來提高切割頭隨動調(diào)高裝置的響應(yīng)速度，這樣可從多方面來提高激光切割機的綜合性能。

本發(fā)明為申請人于2015年11月09日提出的申請?zhí)枮椤?01510757120.0”、名稱為“具有中空軸結(jié)構(gòu)的雙擺頭及激光切割機”的中國發(fā)明專利申請的分案申請，其全部內(nèi)容結(jié)合于本申請之中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光切割技術(shù)，尤其涉及三維多軸數(shù)控激光切割技術(shù)，更具體來說是一種具有中空軸結(jié)構(gòu)的雙擺頭及激光切割機。

背景技術(shù)

激光切割技術(shù)具有切割尺寸精度高、切口無毛刺、切縫不變形、切割速度快且不受加工形狀限制等特點，目前已越來越多地應(yīng)用于機械加工領(lǐng)域。三維激光切割更是以其先進(jìn)、靈活、快速的特點，在航空航天、汽車工業(yè)等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。使用三維激光切割技術(shù)，不僅可以節(jié)省樣板及工裝設(shè)備，還可以大大縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。

為了保證切割質(zhì)量，三維激光切割機應(yīng)滿足以下要求：其一，是激光束始終和被切割工件的切割曲線保持垂直；其二，是激光束焦點和工件表面的相對位置保持不變，即割嘴和工件表面的距離始終保持一致；其三，是簡單快捷地反映三維曲線的特征并將其轉(zhuǎn)換為激光切割數(shù)據(jù)。這不僅是三維激光切割設(shè)計必須解決的重要問題，也是三維激光切割技術(shù)在實際應(yīng)用中最復(fù)雜的一步。

三維激光切割機一般采用飛行光路設(shè)計，即加工過程中工件不動，靠激光切割頭運動來完成。典型的激光切割頭是三維五軸聯(lián)動的，各軸之間的關(guān)系如圖1所示：激光切割頭除相對于工件坐標(biāo)系X、Y、Z軸快速相對運動外，還有C軸擺臂的旋轉(zhuǎn)、B軸擺頭的擺動及激光切割頭的法向(A 軸)隨動。當(dāng)旋轉(zhuǎn)C軸或B軸時，割嘴中心點在工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)應(yīng)保持不變，即：割嘴中心不動，激光切割頭圍繞割嘴中心運動；移動割嘴中心時，激光切割頭才可以相應(yīng)進(jìn)行運動。由于激光切割頭涉及多種運動，其運動控制較為復(fù)雜，需要采用十分復(fù)雜的算法才可以滿足要求。

參見圖2，為一種現(xiàn)有激光切割機的結(jié)構(gòu)示意圖。該激光切割機具有安裝于雙擺頭上的激光切割頭，其包括C軸電機01、C軸鏡座02、配重體03、B軸電機04、B軸鏡座05、防碰撞裝置06 和切割頭07等部件：C軸電機01和B軸電機04均為DD電機(Direct Driver，直接驅(qū)動電機)，其中C軸電機01用于驅(qū)動C軸旋轉(zhuǎn)，B軸電機04用于驅(qū)動B軸擺動；配重體03用于平衡切割頭07在B軸的偏轉(zhuǎn)力矩。通過C軸的旋轉(zhuǎn)及B軸的擺動，切割頭07可以加工0-45度范圍的各種單邊V型和I型坡口。該激光切割頭裝置存在明顯的缺陷：例如，旋轉(zhuǎn)C軸時，B軸會聯(lián)動，使得切割頭07的割嘴方位發(fā)生移動，重新找準(zhǔn)十分困難，由此影響切割效率與切割質(zhì)量；再如，調(diào)整切割頭07割嘴與工件之間的距離時需要整體移動C軸與B軸，因質(zhì)量大，導(dǎo)致切割頭07隨動響應(yīng)慢、效率低；又如，C軸電機01和B軸電機04需要采用中空電機，其價格較高。

目前，已有產(chǎn)品對此進(jìn)行了改進(jìn)，其采用了沒有耦合運動的雙擺頭結(jié)構(gòu)來調(diào)整激光切割頭的位置，使得C軸旋轉(zhuǎn)與B軸擺頭可以獨立地進(jìn)行控制。但這種無耦合運動的雙擺頭存在一定的問題；一方面，整個激光切割機的運動控制及刀具路徑規(guī)劃實現(xiàn)起來較為困難；另一方面，要求使用中空電機、中空減速機及編碼器，否則難以實現(xiàn)中空軸結(jié)構(gòu)，由于定制這些中空部件的價格很高，不利于降低生產(chǎn)成本。

有鑒于此，有必要研發(fā)一種新型的具有中空軸的雙擺頭結(jié)構(gòu)，以更好地滿足三維激光切割機總體設(shè)計的要求。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明實施例的目的在于提供一種價格低、適應(yīng)性強，并且便于實現(xiàn)運動控制及刀具規(guī)劃的具有中空旋轉(zhuǎn)軸雙擺頭的激光切割機。