本发明专利技术公开了一种五轴联动激光加工机床，包括底座(1)和床身(2)两部分。床身(2)包括安装于底座(1)的立柱模块(3)和平台模块(4)两个模块，立柱模块(3)包括Z轴子模块(8)和A轴回转运动模块(9)，Z轴模块上有竖直方向运动的Z轴溜板(46)，溜板上安装有A轴回转运动模块(9)，激光头(70)安装于A轴末端，随A轴回转。平台模块(4)部分由一个XY工作台(11)和安装于该工作台之上的C轴回转运动模块(10)组成。C轴由力矩电机驱动(52)，C轴上设有回转工作台(53)，工件通过专用夹具呈立式安装于回转工作台。本发明专利技术结构布局新颖、尺寸紧凑、加工精度高，同时能显著提高加工效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光加工领域，是一种五轴激光加工机床，能用于普通零件和各种复 杂曲面零件的表面打孔和雕刻。
技术介绍
现代激光加工机床是激光加工技术与数控机床的结合，最简单的激光加工机床， 将机床主轴及刀具替换为激光头即可形成。但由于激光加工工艺又有雕刻、打孔、切割、焊 接等不同的工艺形式，对相应的激光加工机床又有不同的要求，再加上激光加工无切削力 且有高速高效的特征，这对机床的性能也提出了很高的要求。用于叶片表面打孔的激光打孔技术，因具有高精度、高效率以及对叶片损伤小的 特点，而被逐步推广。然而该技术的发展和应用一方面要依赖于高能激光技术的发展，另一 方面要有适应这项技术的激光加工机床。尤其对叶片表面微孔群的加工，其加工精度和效 率则更依赖于机床的性能。然而现有的大部分激光加工机床，是将传统机床技术与激光加 工技术的简单结合，并未充分考虑激光加工本身的技术特征，限制了加工的精度和效率。与本专利技术相近的已有技术，多为三轴激光加工机床，用于零件表面孔加工的五轴 联动激光加工机床市场上也有成熟产品，这其中以DMG公司的LASERTEC 80型激光打孔机 床与本专利技术最为相近，该机床设有X、Y、Z、B、C五个运动轴，具有一定的先进性。但该机床 空间布局开阔、占地面积大，而且工件采用水平装夹，一方面受重力悬臂效应的影响，加工 精度有所降低；另一方面给排屑带来一定困难，影响打孔效果；同时，给工人操作带来一定 不便，影响生产效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种结构新颖、尺寸紧凑、运行稳定性好、节约生产成本、同 时具有很高加工精度和加工效率的五轴联动激光加工机床。为达到以上目的，本专利技术是采取如下技术方案予以实现的—种五轴联动激光加工机床，包括底座和安装于其上方的床身，其特征在于所述 床身包括立柱模块和平台模块两部分；立柱模块和平台模块之间通过定位板定位；所述立 柱模块包含沿竖直方向运动的Z轴运动子模块以及安装于Z轴运动子模块的Z轴溜板之上 的A轴旋转模块，激光发射头安装于A轴一端；平台模块包括一个由X轴子模块和Y轴子模 块组成的XY双轴工作台，以及安装于X轴子模块的溜板之上的C轴回转模块。上述方案中，所述Z轴运动子模块包括Z轴立柱，Z轴立柱上设置有导轨安装面，Z 轴导轨安装于所述安装面；Z轴溜板安装于可沿Z轴导轨滑动的Z轴滑块之上。所述A轴旋转模块包括伺服电机及与其安装为一体的减速器，联轴器，安装于Z轴 溜板上的驱动轴支座及其中的驱动轴，所述伺服电机由电机支架固定于Z轴溜板上；驱动 轴一端通过一个联轴器与减速器输出轴相连，另一端安装有转盘，转盘上安装转接板；激光 发射头安装于转接板上。所述 X轴子模块和Y轴子模块结构相同，Y轴子模块固定于底座之上，X轴子模块 安装于Y轴子模块的Y轴溜板上，运动方向相互垂直；所述X、Y轴子模块均设置有导轨安装 面和丝杠安装孔，导轨安装面用于安装导轨；丝杠安装孔用于安装丝杠。所述C轴回转模块包括基座，基座上安装有力矩电机，力矩电机上设有回转工作 台，所述基座安装于χ轴子模块的χ轴溜板之上。回转工作台上设置有用于夹持工件的夹 具，回转工作台中间设有定位中心孔，用于装夹过程中的定位；工件立式装夹于夹具之上。所述X、Y、Z轴运动子模块上均安装有直线光栅反馈元件，采用全闭环控制；所述A 轴旋转模块、C轴回转模块的驱动电机上均设有高精度编码器，采用半闭环控制。激光发射头采用JK300型激光器，具有红外辅助对刀功能。本专利技术的优点及特色有1、机床整体采用模块化设计，分床身模块和底座模块，X、Y、Z、A、C轴都可视为相 互独立的运动模块。该设计方法为机床的设计和加工提供了便利，在加工过程中，可先保证 各个模块本身性能，再考虑各个模块之间的关系。机床更容易获得优良的综合性能。2、总体布局上，采用了质量分散的原则，防止各部分的负载重量过大，影响综合性 能。X、Y、Z、A、C五个运动轴中，A轴子模块安装于Z轴模块的溜板之上，构成立柱模块；C 轴子模块安装于XY轴工作台之上构成平台模块。与采用双轴回转工作台的结构相比，重量 更加分散。对串联结构中的上游模块带来的负载也更小，机床的性能也就更容易保证。3、结构新颖，尺寸紧凑。布局上充分考虑激光曲面加工的特征，对空间的利用更为 合理；结构设计中，Z轴立柱、XY轴床身均采用了高比强度的结构，使整体的重量减轻。4、工件采用立式装夹，一方面可以防止由重力引起的悬臂效应影响加工精度；另 一方面更便于加工过程中的排屑；同时便于工人操作、提高了装夹效率。5、回转运动轴定位精度高。设计中有A轴和C轴两个回转轴。A轴采用了伺服电 机加减速器的驱动形式，一方面增强了驱动力矩，另一方面提高了定位精度。C轴采用力矩 电机驱动，力矩电机本身具有定位精度高，驱动力矩大的特点，从而保证了回转工作台的定 位精度。6、激光器所发射激光束可控性强、精度高，并设有红外辅助对刀功能，保证了对刀 的精度和效率。7、整机具有高精度的特性。上述的1-6条优点，从不同角度保证了机床的性能和 定位精度，再加上直线运动轴采用了成熟的控制技术，同样可以达到极高的定位精度。因 此，整机定位精度很高，加工精度可达10um。8、整机具有高效率的特性。首先，各个进给运动轴都有较高的加速度和速度；其 次，机床布局合理，减少了空进给；另外，工件采用了立式装夹，提高了操作效率；同时辅助 对刀功能，也能显著提高对刀效率。以下结合附图及具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。附图说明图1为本专利技术五轴联动激光加工机床整体结构示意图。图2为图1中的立柱模块示意图。图3为图1中的Z轴子模块结构示意图。图4为图1中的A轴旋转模块结构示示意图。图5为图1中的平台模块示意图。图6为图5中的X轴子模块示意图。图7为图5中的Y轴子模块示意图。图8为X、Y轴子模块基座的结构示意图。图9为图5中的C轴旋转模块示意图。图1至图9中1_底座，2-床身，3-立柱模块，4-平台模块，5-定位板，6-X轴子模块，7-Y轴子模块，8-Z轴子模块，9-A轴旋转模块，IO-C轴旋转模块，Il-XY双轴工作台， 12-导轨安装面，13-丝杠安装孔，20-X轴基座，21-X轴导轨，22-X轴导轨滑块，23-X轴丝 杠，24-X轴丝杠螺母，25-X轴丝杠螺母支座，26-X轴溜板，27-X轴光栅反馈元件，28-X轴联 轴器，29-X轴伺服电机，30-Y轴基座，31-Y轴导轨，32-Y轴导轨滑块，33-Y轴丝杠，34-Y轴 丝杠螺母，35-Y轴丝杠螺母支座，36-Y轴溜板，37-Y轴光栅反馈元件，38-Y轴联轴器，39-Y 轴伺服电机，40-Z轴基座，41-Z轴导轨，42-Z轴导轨滑块，43-Z轴丝杠，44-Z轴丝杠螺母， 45-Z轴丝杠螺母支座，46-Z轴溜板，47-Z轴光栅反馈元件，48-Z轴联轴器，49-Z轴伺服电 机，50-Z轴安装支座，51-C轴基座，52-C轴力矩电机，53-回转工作台，60-A轴伺服电机， 61-A轴减速器，62-A轴电机支座，63-A轴联轴器，64-A轴驱动轴，65-A轴驱动轴支座，66-A 轴转盘，67-A轴转接板，70-激光发射头，71-夹具，72-工件。具体实施例方式如图1所示一种五轴联动激光加工机床，它包括底座1和床身2两部分本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种五轴联动激光加工机床，包括底座（１）和安装于其上方的床身（２），其特征在于：所述床身（２）包括立柱模块（３）和平台模块（４）两部分；立柱模块（３）和平台模块（４）之间通过定位板（５）定位；所述立柱模块（３）包含沿竖直方向运动的Ｚ轴运动子模块（８）以及安装于Ｚ轴运动子模块（８）的Ｚ轴溜板（４６）之上的Ａ轴旋转模块（９），激光发射头（７０）安装于Ａ轴一端；平台模块（４）包括一个由Ｘ轴子模块和Ｙ轴子模块组成的ＸＹ 轴工作台（１１），以及安装于Ｘ轴子模块的溜板（２６）之上的Ｃ轴回转模块（１０）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王恪典，邵明平，陶涛，许睦旬，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87
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