一种多轴数控激光加工设备及其加工方法技术

本发明专利技术涉及高精密雕刻加工领域，公开了一种多轴数控激光加工设备及其加工方法，以实现高精度和高效率的加工，降低加工件的报废率，并提高激光加工的自动化程度；本发明专利技术的用于产生激光束的激光器模块，用于控制激光器模块在垂直方向上移动的控制组件，用于装夹待加工的加工件并控制加工件旋转和在水平方向上的移动的工件装夹支座，以及用于划分轴向，并控制激光器模块、控制组件、以及工件装夹支座在相应的轴向上运动的数控机床模块，其中，工件装夹支座安装在机床主体上，激光器模块安装在工件装夹支座的上方，控制组件与激光器模块相连，数控机床模块分别与激光器模块、控制组件、工件装夹支座连接。

A Multi-axis NC Laser Machining Equipment and Its Processing Method

The invention relates to the field of high precision engraving processing, and discloses a multi-axis numerical control laser processing equipment and its processing method, in order to realize high precision and high efficiency processing, reduce the scrap rate of the processed parts, and improve the automation degree of laser processing. The laser module for generating laser beam is used to control the control module of the laser module moving in the vertical direction. The clamping support for clamping the workpiece to be processed and controlling the rotation and movement of the workpiece in the horizontal direction, as well as the numerical control machine tool module for dividing the axes and controlling the movement of the laser module, the control module and the workpiece clamping support in the corresponding axes, in which the workpiece clamping support is installed on the main body of the machine tool and the laser module is installed on the workpiece clamping support. Above the seat, the control module is connected with the laser module, and the NC machine tool module is connected with the laser module, the control module and the workpiece clamping support respectively.

【技术实现步骤摘要】
一种多轴数控激光加工设备及其加工方法
本专利技术涉及高精密雕刻加工领域，尤其涉及一种多轴数控激光加工设备及其加工方法。
技术介绍
在汽车工业和航空航天工业中，高精密雕刻加工占据着非常重要的位置，目前在工业应用上主要采用传统的机械雕刻加工，但是，传统的机械雕刻加工存在加工精度不高、效率低等问题，随着技术的快速发展，传统的机械雕刻加工已不能满足于新的工艺研发和生产。目前，出现了激光雕刻技术，其中，激光雕刻是通过激光所产生的巨大能量直接将材料熔化或者气化,通过与数控系统的配合从而达到我们零件想要的雕刻加工目的，但是，已有的激光器加工设备，大多存在雕刻加工的加工精度不高，效率不高等问题。因此，如何解决复杂曲面的雕刻加工，提高工业中的雕刻加工的加工精度和效率是一个急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种多轴数控激光加工设备及其加工方法，以实现针对复杂曲面的高精度和高效率的加工，降低加工件的报废率，并提高激光加工的自动化程度。为实现上述目的，本专利技术提供了一种多轴数控激光加工设备，包括机床主体，还包括：激光器模块，用于产生激光束；控制组件，用于控制所述激光器模块在垂直方向上移动；工件装夹支座，用于装夹待加工的加工件，还用于控制加工件旋转和在水平方向上的移动；数控机床模块，用于划分轴向，将所述激光器模块的垂直移动方向划分为Z轴，将所述工件装夹支座所在的水平方向划分为X轴，平面内垂直于所述X轴的方向为Y轴，将加工件旋转的方向划分为C轴；所述数控机床模块还用于控制所述激光器模块和所述工件装夹支座在相应的轴向上运动；所述工件装夹支座安装在所述机床主体上，所述激光器模块安装在所述工件装夹支座的上方，所述控制组件与所述激光器模块相连，所述数控机床模块分别与所述激光器模块、所述控制组件、以及所述工件装夹支座连接。优选地，所述激光器模块包括激光器、安装在所述激光器出射位置用于聚焦激光束的聚焦器件、以及用于控制所述激光器开启或关闭的开关，所述数控机床与所述开关相连，并通过所述开关控制所述激光器的开启或关闭。优选地，所述激光器为单模固体皮秒激光器，所述单模固体皮秒激光器的脉冲波长为1064nm、532nm或355nm，平均功率的范围为10W至100W。优选地，所述激光器为单模光纤激光器，所述单模光纤激光器的波长为1064nm或1080nm，平均功率为10W至3000W。优选地，所述控制组件包括用于控制所述激光器模块在垂直方向上移动的升降机构，所述升降机构与所述激光器模块连接。优选地，所述升降机构为导轨滑台。优选地，所述工件装夹支座包括旋转轴，所述旋转轴用于连接待加工工件，并带动所述待加工工件旋转。作为一个总的技术构思，本专利技术还提供一种应用于上述多轴数控激光加工设备的加工方法，包括以下步骤：S1：在数控机床模块中设定包含加工点位的待加工信息；S2：数控机床模块控制工件装夹支座在C轴上按设定速度进行匀速旋转，根据所述待加工信息控制工件装夹支座在X轴和Y轴上移动到需加工的位置；S3：数控机床模块实时检测工件装夹支座旋转的角度信息，当工件装夹支座的角度信息符合待加工信息中的加工点位时，数控机床模块控制激光器模块开启工作，产生激光束对待加工件进行雕刻，以实现对加工件的某一圈加工；S4：数控机床模块调整工件装夹支座在X轴和Y轴上的位置，控制组件调整激光器模块在Z轴上的位置，返回S3继续加工，直至加工完整个待加工件。优选地，所述S2中，所述数控机床模块控制工件装夹支座在C轴上按设定速度进行匀速旋转之前还包括步骤：数控机床模块控制工件装夹支座以一定加速度加速至所述设定速度。优选地，所述多轴数控激光加工设备还包括用于实时检测工件装夹支座旋转的角度信息的编码盘，所述数控机床模块通过所述码盘获取所述工件装夹支座旋转的角度信息。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供一种多轴数控激光加工设备及其加工方法，包括用于产生激光束的激光器模块，用于控制激光器模块在垂直方向上移动的控制组件，用于装夹待加工的加工件，还用于控制加工件旋转和在水平方向上的移动的工件装夹支座，用于划分轴向，并控制激光器模块和工件装夹支座在相应的轴向上运动的数控机床模块；工件装夹支座安装在机床主体上，激光器模块安装在工件装夹支座的上方，控制组件与激光器模块相连，数控机床模块分别与激光器模块、控制组件、以及工件装夹支座连接；能实现针对复杂曲面的高精度和高效率的加工，降低加工件的报废率，并提高激光加工的自动化程度。下面将参照附图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术优选实施例的多轴数控激光加工设备结构示意图；图2是本专利技术优选实施例的轴向划分情况示意图。附图标记：1、激光器模块；2、控制组件；3、工件装夹支座；4、数控机床模块。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本专利技术专利申请说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等类似词语不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。实施例1参见图1，本实施例提供一种多轴数控激光加工设备，包括机床主体，还包括：激光器模块1，用于产生激光束；控制组件2，用于控制激光器模块1在垂直方向上移动；工件装夹支座3，用于装夹待加工的加工件，还用于控制加工件旋转和在水平方向上的移动；数控机床模块4，用于划分轴向，如图2所示，将激光器模块1的垂直移动方向划分为Z轴，将工件装夹支座3所在的水平方向划分为X轴，平面内垂直于X轴的方向为Y轴，将加工件旋转的方向划分为C轴；数控机床模块4还用于控制激光器模块1和工件装夹支座3在相应的轴向上运动；工件装夹支座3安装在机床主体上，激光器模块1安装在工件装夹支座3的上方，控制组件2与激光器模块1相连，数控机床模块4分别与激光器模块1、控制组件2、以及工件装夹支座3连接。上述的多轴数控激光加工设备，能实现复杂曲面表面的高精度和高效率雕刻加工，降低加工件的报废率，并提高激光加工的自动化程度。作为本实施例优选的实施方式，激光器模块1包括激光器、安装在激光器出射位置用于聚焦激光束的聚焦器件、以及用于控制激光器开启或关闭的开关，数控机床与开关相连，并通过开关控制激光器的开启或关闭。本实施例中，采用聚焦镜作为聚焦器件，通过聚焦镜将激光器产生的激光束进行聚焦后作用于待加工件，可以更好地达到雕刻的效果。作为本实施例优选的实施方式，激光器为单模固体皮秒激光器，单模固体皮秒激光器的脉冲波长可以为1064nm、532nm或355nm，平均功率的范围为10W至100W。单模固体皮秒激光加工称为光学冷加工，其热影响区小，对材料附加破坏极少。且在皮秒激光器的作用下，切口光滑平整，图案孔边距最小可达0.15mm，加工深度为0.5mm。作为可变换的实施方式，激光器还可以为光纤激光器，可选地，单模光纤激光器的波长可以为1064nm或1080nm，平均功率为10W至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多轴数控激光加工设备，包括机床主体，其特征在于，还包括：激光器模块(1)，用于产生激光束；控制组件(2)，用于控制所述激光器模块(1)在垂直方向上移动；工件装夹支座(3)，用于装夹待加工的加工件，还用于控制加工件旋转和在水平方向上的移动；数控机床模块(4)，用于划分轴向，将所述激光器模块(1)的垂直移动方向划分为Z轴，将所述工件装夹支座(3)所在的水平方向划分为X轴，平面内垂直于所述X轴的方向为Y轴，将加工件旋转的方向划分为C轴；所述数控机床模块(4)还用于控制所述激光器模块(1)和所述工件装夹支座(3)在相应的轴向上运动；所述工件装夹支座(3)安装在所述机床主体上，所述激光器模块(1)安装在所述工件装夹支座(3)的上方，所述控制组件(2)与所述激光器模块(1)相连，所述数控机床模块(4)分别与所述激光器模块(1)、所述控制组件(2)、以及所述工件装夹支座(3)连接。

【技术特征摘要】
1.一种多轴数控激光加工设备，包括机床主体，其特征在于，还包括：激光器模块(1)，用于产生激光束；控制组件(2)，用于控制所述激光器模块(1)在垂直方向上移动；工件装夹支座(3)，用于装夹待加工的加工件，还用于控制加工件旋转和在水平方向上的移动；数控机床模块(4)，用于划分轴向，将所述激光器模块(1)的垂直移动方向划分为Z轴，将所述工件装夹支座(3)所在的水平方向划分为X轴，平面内垂直于所述X轴的方向为Y轴，将加工件旋转的方向划分为C轴；所述数控机床模块(4)还用于控制所述激光器模块(1)和所述工件装夹支座(3)在相应的轴向上运动；所述工件装夹支座(3)安装在所述机床主体上，所述激光器模块(1)安装在所述工件装夹支座(3)的上方，所述控制组件(2)与所述激光器模块(1)相连，所述数控机床模块(4)分别与所述激光器模块(1)、所述控制组件(2)、以及所述工件装夹支座(3)连接。2.根据权利要求1所述的多轴数控激光加工设备，其特征在于，所述激光器模块(1)包括激光器、安装在所述激光器出射位置用于聚焦激光束的聚焦器件、以及用于控制所述激光器开启或关闭的开关，所述数控机床与所述开关相连，并通过所述开关控制所述激光器的开启或关闭。3.根据权利要求2所述的多轴数控激光加工设备，其特征在于，所述激光器为单模固体皮秒激光器，所述单模固体皮秒激光器的脉冲波长为1064nm、532nm或355nm，平均功率的范围为10W至100W。4.根据权利要求2所述的多轴数控激光加工设备，其特征在于，所述激光器为单模光纤激光器，所述单模光纤激光器的波长为1064nm或1080nm，平均功率为10W至3000W。5.根据权利要求1所述的多轴数控激光加工设备，其特征在于，所述控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭少峰，陈燧，韩良华，江厚满，许波，
申请(专利权)人：湖南大科激光有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43