激光切割机的外光路等光程系统技术方案

激光切割机的外光路等光程系统，包括激光发生器、反射镜、光学补偿机构、移动横梁、直线滚珠导轨、滑块、Ｘ轴伺服电机、Ｘ轴滚珠丝杆、Ｙ轴伺服电机、Ｙ轴滚珠丝杆、Ｙ轴滑板、聚焦镜、切割头和数控系统，其特征是在激光发生器和切割头之间的外光路部分，设置光学补偿机构，移动横梁和Ｙ轴滑板分别在数控系统控制下沿Ｘ轴和Ｙ轴上进行直线、插补运动，光学补偿机构在数控系统控制随移动横梁和Ｙ轴滑板的运动做沿Ｘ轴方向的同步运动。这种外光路等光程系统为带光路数控补偿功能的外光路，切割时在切割区任意位置的光程都是恒定的，切割时切割光斑直径始终是恒定的，因此激光光束质量稳定，切割速度快，提高激光机的切割效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光切割机，特别涉及激光切割机的外光路系统。
技术介绍
激光加工切割工艺的应用始于20世纪70年代初，激光切割机是把激光 器产生的激光做为一种刀具通过外光路导光系统，引至板材表面，对板材进行切割和焊接。 由于其切割端面质量好、速度快、精度高、效率高等优点，已在多种行业获得了广泛应用。现有激光切割机的外光路系统的形式，主要分为固定光路、混合光路及简单的飞 行光路，固定光路的激光切割机工作形式为切割头不动，工件放在一垂直的双层滑台上，随 着滑台的X，Y两轴的插补，实现工件的任意形状的切割；混合光路的激光切割机工作形式 为切割头可移动，工件放在一 X轴运动的滑台上，随着滑台的及切割头的运动，实现两轴的 插补，从而实现工件的任意形状的切割。但由于这两种光路结构形式的切割机采用工件随 着工作台的运动而移动，负载的惯量大，因此不能高速切割，工作效率低。而简单的飞行光 路可实现工件不动，切割头移动，满足工件任意形状的切割，但是由于在切割区任意位置的 光程都是变化的，光斑直径始终是变化的，因此光束质量不稳定。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种激光切割机的外光路等光程系统，这种外光 路等光程系统为带光路数控补偿功能的外光路，切割时在切割区任意位置的光程都是恒定 的，切割时切割光斑直径始终是恒定的，因此激光光束质量稳定，切割速度快，提高激光机 的切割效率。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的激光切割机的外光路等光程系统， 包括激光发生器、反射镜、光学补偿机构、移动横梁、直线滚珠导轨、滑块、X轴伺服电机、X 轴滚珠丝杆、Y轴伺服电机、Y轴滚珠丝杆、Y轴滑板、聚焦镜、切割头和数控系统，其特征是 在激光发生器和切割头之间的外光路部分，设置光学补偿机构，移动横梁和Y轴滑板分别 在数控系统控制下沿X轴和Y轴上进行直线、插补运动，光学补偿机构在数控系统控制随移 动横梁和Y轴滑板的运动做沿X轴方向的同步运动。上述技术方案中所说的反射镜，包括激光发生器到切割头之间的外光路上设置的 五片反射镜，其中第一片反射镜固定在与激光发生器平行位置的梁体上，第二片反射镜和 第三片反射镜固定在沿X轴方向运动的光学补偿机构上，第四片反射镜安装在沿X轴运动 的移动横梁上，第五片反射镜固定在随切割头沿Y轴方向运动的Y轴滑板上，将激光束反射 到切割头上的聚焦镜。上述技术方案中所说的光学补偿机构，包括滑板、第二片反射镜、第三片反射镜、 伺服电机、滚珠丝杆、导轨和滑块，第二片反射镜和第三片反射镜固定在滑板上，伺服电机 驱动滚珠丝杆带动滑板在数控系统的控制下通过滑块在导轨上沿X轴方向运动。上述技术方案中所说的移动横梁，固定在滑块上，通过数控系统的控制，在X轴伺 服电机的驱动下沿X轴方向在直线滚珠导轨上运动。上述技术方案中所说的Y轴滑板，固定在滑块上，通过数控系统的控制，在Y轴伺 服电机的驱动下沿Y轴方向在直线滚珠导轨上运动，切割头安装在Y轴滑板上，同时沿Y轴 滑板又可上下运动。上述技术方案的基本思路是数控系统控制X轴伺服电机和Y轴伺服电机驱动移动横梁和Y轴滑板在直线滚珠导轨上作相应的运动，同时数控系统又根据X轴和Y轴的位 置控制光学补偿机构随移动横梁和Y轴滑板的运动不断的前进后退，使切割区域内任一位 置从激光发生器发出的激光束反射到聚焦镜到达切割头的总光程不变，任一点的光束直径 都是一致的。本专利技术的优点是一、补偿精度高，响应快；二、切割参数稳定，切割质量稳定；三、 提高其切割能力，充分发挥激光器的性能；四、操作者调整切割工艺简单。附图说明图1是本专利技术激光切割机的光路结构的结构示意图。图2是本专利技术激光切割机的光路结构的工作原理图(近点的任一点的光程)。图3是本专利技术激光切割机的光路结构的工作原理图(远点的任一点的光程)。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。这种激光切割机的外光路等光程系统如图1所示，包括激光发生器(1)、第一片反 射镜(2)、光学补偿机构(3)、移动横梁(4)、第四片反射镜(5)、第五片反射镜(6)、聚焦镜(7)、切割头(8)、直线滚珠导轨(9)、滑块(10)、X轴伺服电机(11)、X轴滚珠丝杆(12)、Y 轴伺服电机(13)、Y轴滚珠丝杆(14)、Υ轴滑板(15)和数控系统(16)。该系统的光学补偿 机构⑶包括滑板(17)、第二片反射镜(18)、第三片反射镜(19)、伺服电机(20)、滚珠丝杆 (21)、导轨(22)和滑块(23)。这种激光切割机的外光路等光程系统具体实施方式是，激光发生器(1)安装在激 光切割机机床上或固定在地面上，第一片反射镜(2)固定在与激光发生器(1)平行的位置， 在切割时，数控系统(16)控制X轴伺服电机(11)带动X轴滚珠丝杆(12)运动使移动横梁 (4)在直线滚珠导轨(9)上在X轴方向定位，Y轴伺服电机(13)带动Y轴滚珠丝杆(14)运 动使Y轴滑板(15)在Y轴方向定位，数控系统(16)根据移动横梁(4)和Y轴滑板(15)在 X，Y两轴的位置，将操作命令发送给光学补偿机构(3)，光学补偿机构(3)的第二片反射镜和第三片反射镜(19)所固定的滑板(17)在伺服电机(20)带动滚珠丝杆(21)驱动下 在导轨(22)上在X轴方向定位，激光发生器(1)发出激光束照射到第一片反射镜(2)上， 激光束从第一片反射镜(2)沿X轴方向反射到第二片反射镜(18)再反射到第三片反射镜，第三片反射镜(19)将激光束沿X轴方向反射到第四片反射镜(5)，第四片反射镜(5) 固定在移动横梁(4)的端头，第四片反射镜(5)将激光束沿Y轴方向反射到沿移动横梁(4) 移动的Y轴滑板(15)上的第五片反射镜(6)，激光束通过第五片反射镜(6)反射到切割头(8)上的聚焦镜(7)上，通过聚焦实现切割加工。整个光路的总光程长度是A+B+C，这个值 为恒定值。图2是本专利技术的光路结构的工作原理图，在切割头(8)近点的任一点工作时，这时 激光发生器(1)发出的激光束通过第一片反射镜(2)照射到第二片反射镜(18)上，距离为 X1,第二片反射镜(18)将激光束反射到第三片反射镜(19)，距离为H，第三片反射镜(19)将 激光束反射到第四片反射镜(5)，距离为X2,第四片反射镜(5)将激光束反射到第五片反射 镜(6)，距离为Y1,因为H为一个固定值，此时的光程长度为X^XfY1之和。图3是本专利技术的光路结构的工作原理图，在切割头(8)远点的任一点工作时，激光 发生器(1)发出的激光束通过第一片反射镜(2)照射到第二片反射镜(18)上，距离为X3, 第二片反射镜(18)将激光束反射到第三片反射镜(19)，距离为H，第三片反射镜(19)将激 光束反射到第四片反射镜(5)，距离为X4,第四片反射镜(5)将激光束反射到第五片反射镜(6)，距离为Y2，此时的光程长度为X3+X4+Y2之和。 整个光路的光程长度是A+B+C，这个值为恒定值，因此XfXJY1 = Χ3+Χ4+Υ2，所以不 管移动横梁⑷和Y轴滑板(15)怎样移动，光学补偿机构⑶会在数控系统(16)控制下 在X轴方向定位，从激光发生器(1)发出的激光束，在切割区域内任一点的光束直径都是一 致的。权利要求激光切割机的外光路等光程系统，包括激光发生器、反射镜、光学补偿机构、移动横梁本文档来自技高网...

【技术保护点】
激光切割机的外光路等光程系统，包括激光发生器、反射镜、光学补偿机构、移动横梁、直线滚珠导轨、滑块、Ｘ轴伺服电机、Ｘ轴滚珠丝杆、Ｙ轴伺服电机、Ｙ轴滚珠丝杆、Ｙ轴滑板、聚焦镜、切割头和数控系统，其特征是在激光发生器和切割头之间的外光路部分，设置光学补偿机构，移动横梁和Ｙ轴滑板分别在数控系统控制下沿Ｘ轴和Ｙ轴上进行直线、插补运动，光学补偿机构在数控系统控制随移动横梁和Ｙ轴滑板的运动做沿Ｘ轴方向的同步运动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵剑，黄兴义，夏小川，
申请(专利权)人：青岛科瑞特激光设备有限公司，
类型：发明
国别省市：95[中国|青岛]