本发明专利技术涉及激光加工机器，特别是一种用于借助于激光束加工工件的机器。光纤终止于光输出头（２７）处，光输出头（２７）定义蒸发材料的激光束的光轴。光输出头（２７）刚性附连到框架（４９）或者激光头的壳，从而使得在激光头围绕水平枢转轴线（Ｂ）进行旋转的过程中所述光输出头保持一体化紧固到所述框架或壳。通过蒸发材料在加工区域中产生的受污染空气由吸嘴（３７）进行收集，在激光加工头围绕水平轴线（Ｂ）进行旋转的过程中由激光加工头驱动吸嘴（３７）。清洁干燥气流通过吹嘴（３５）注入加工区域，同样在激光加工头（８）围绕水平轴（Ｂ）进行旋转的过程中由激光加工头（８）驱动吹嘴（３５）。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种借助于激光束用来加工工件的机器。
技术介绍
现在，存在于利用聚焦的激光 束从工件的表面蒸发材料的过程得到非常广泛的应 用。在这种类型的加工中，激光束由两个回转反射镜(steering mirror)进行反射，这两个 回转反射镜能够围绕两个正交轴非常迅速地进行旋转，所述回转反射镜的旋转由计算机根 据位于平面内的光栅进行控制。该方法广泛用于在平面上雕刻图案。通过激光源生成大功 率激光束，在该激光源的出口处生成的激光束通过光纤和一系列静态或旋转反射镜以及其 它光学组件垂直传导至待处理的表面。多数工业应用针对需要以非常高的精细控制和精度 雕刻某工件的表面的加工和模具制造领域。通过对由激光束照明的区域进行突然加热以蒸 发一部分材料去除材料。当激光束到达待加工工件时的最后直径小于50 μ m。在连续层中 执行操作。激光束使用扫描装置(通常称作检流计扫描仪(galvo-scarmer)，由两个回转反 射镜组合，这两个回转反射镜能够围绕两个正交轴非常迅速进行旋转)扫描尺寸限于几个 厘米的多边形内的工件。对多边形进行定义以使得当以后处理给定的多边形的表面时待处 理的表面位于激光束的焦点公差内，由此确保加工均勻。这两个回转反射镜由此能够仅仅 覆盖有限的角振幅。这种有限扫描振幅要求关于待处理的工件周期性地对激光头进行重新 定位和重新定向。为了处理任何3D布局的工件，需要采用至少五轴机器。另外，该机器包 括例如几何测量传感器、接触探针和相机，其中，当上述部件进行工作时可以相对于待加工 的工件精确定位和定向激光头。在所有类型的三维表面(包括凹面区)上执行材料去除。在任何3D表面上生成 纹理的方法尤其存在于将表面分割成相邻多边形内的多个受限部分表面。在 Rheinisch-Westfalische Tchnische Hochschule Aachen 由 Johannes Mario Kordt 出品的题目为Near-net-shape laser beamstructuring for plastic injection moulds”的论文中，在章节5. 1中描述了类似的雕刻机器。基于MIKR0N-HSM 600U型的五轴 架构的机器适用于处理重大约100公斤并且尺寸限于250 X 250 X 250mm3的工件。在一侧， 待加工的工件固定在沿两个正交旋转轴B和C以及一个直线轴X进行回转和移动的工作台 上。在另一侧，激光器扫描头由直线轴Z进行支承，该轴自身沿最后直线轴Y移动。由于支 架的柔性，这种机器结构不是用于加工质量大于200公斤的重工件的理想布置。此外，工件 的大小受到支架的大小的限制。
技术实现思路
本专利技术通过一种架构解决上述的缺点，这种架构包括至少三个正交直线轴和两个 彼此垂直旋转轴，并且使得激光加工头围绕水平轴旋转以及使得待处理的工件围绕垂直轴 旋转。这种结构提供了高水平的准确性，这是因为移动工件的重量和体积不会产生可变挠 曲以及激光加工头的工作条件实质上保持固定。应该注意激光源经由沿终止于光输出头的索道进行退绕的光纤传递能量即激光，该光输出头定义激光束的光轴，该激光束在它的 路径的端部蒸发材料。本专利技术提出的激光加工机器的特别特征在于这个光输出头的一种特 殊布置，光输出头必须刚性安装到框架或激光头的壳并且保持一体化紧固到所述框架或壳 从而确保在激光头围绕水平回转轴进行旋转的过程中激光束总是稳定的。提出的激光加工头还包括吸嘴，用于吸取通过蒸发材料在加工区域中产生的污染 气体和灰尘，通过一种新颖方式设计这个吸嘴从而跟随激光头围绕它的水平轴的旋转。该 机器还包括吹嘴，用于将清洁干燥气流注入到加工区域。这个吹嘴也一体化紧固到激光加 工头即当激光加工头围绕水平轴进行旋转时它与所述头作为整体一起进行旋转。附图说明基于独立权利要求中的特征和更加详细解释本专利技术的下文描述以及附图可以清 楚其它的优点，这些附图如下图1是激光加工机器的整体的透视图。在这个附图中示出了重要元件而没有示出 保护操作员所需的外部车体或金属片；图2是围绕机器的轴B进行回转并且连接到沿Z轴移动的装置的激光头的透视 图。在这个表示中，激光头与它的金属片、壳和/或保护盖安装在一起；图3是置于激光头内部的部件的透视图。在这个表示中，已经去除了壳和激光头。 所述壳的大小象征性地由标号40表示；图4是壳部分敞开的从后面看去的激光头的透视图； 图5与图4类似，但是引入了用于支承并旋转激光加工头的元件；图6是用于将激光头安装到机器的结构的装置、张力和扭力应变减轻装置和污染 空气汲取装置的透视图。在这个表示中，已经去除了在图3、图4和图5中可见的激光头； 以及图7、图8和图9是在不同观察角的图6的变型。 具体实施例方式在图1中示意性所示的加工工具安装在非常稳定的框架上，该框架由固定了垂直 台柱2的宽水平基座1构成。在台柱2的前面，两个垂直导轨3和4沿机器的垂直轴Z引 导车架5的移动，通过伺服电机16驱动螺杆6进行旋转使得车架5进行移动。如在这幅图 中所示，车架5支承水平圆筒15，水平圆筒15的端部刚性地连接到板7以支承激光头8，该 激光头8被设计为围绕与圆筒15的对称的轴对应的水平轴B进行回转。然而，在直线轴的 不同布置以及某些较小尺寸的机器的情况下，可以省去水平圆筒15。在第二种情况下，板7 直接连接到车架5 (图2以及图6到图9)，回转激光头8构成机器的核心部件。大功率激光 源90 (未示出)安装在车架5的后面。这个激光源90产生激光束，该激光束由光纤24进 行传输。光纤24沿索道系统(未示出)进行退绕直到激光头8的入口。在这点上，从图3 可以看出，光纤24终止于光输出头27中，光输出头27 —体化紧固到激光头8。接下来，从 光输出头27输出的激光束由两个固定反射镜28和39偏转到安装在激光头8内的检流计 扫描仪25。在激光束传播的终点，激光束扫描待处理的工件的表面。如上所述，由于所述扫描限于几厘米的周长，所以为了延长作用于工件的激光束的周长，机器的旋转和直线轴X、Y、 Z、B和C用于周期性修改激光头关于工件的相对位置以及能够接入到待处理的工件的所有 区域。四个导轨9安装在框架1的水平基座的上部上，用于支承车架10，车架10沿水平 轴Y进行移动，通过由伺服电机20驱动螺杆11移动车架10。两个其它的水平导轨12安装 在车架10的上部上，与四个导轨9垂直。水平导轨12支承车架13，车架13沿机器的X轴 进行移动，通过伺服电机22驱动螺杆23移动车架13。车架13支承工作台14，待处理的工 件固定到工作台14上。这个工作台14围绕垂直轴C旋转，隐藏了它的驱动电机。图1还示出了压缩空气干燥设备21和用于通过吸嘴吸取空气并且对由吸嘴吸取 的空气进行过滤的另一个设备19。当需要激光源90的大功率时，设备18用于冷却激光源 90。重点强调框架的宽水平基座1与四个导轨9相关联构成了非常稳定的结构，能 够用于支承非常重的工件而不会出现过度弯曲，而不管工作空间XY内工件的位置如何。此 夕卜，有利的是，非常重的工件可以围绕水平轴(C)进行旋转而非围绕水平轴(A或B)。这使 得机器可以以恒定弯矩进行工作并且结构发生最小变形。这是为什么决定围绕重要水平旋 转轴(B)本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种旨在借助于一种在待处理的工件的表面处导致一部分材料发生局部蒸发的聚焦激光束来加工任何三维工件的机器：所述机器的架构包括三个正交直线轴线（Ｘ、Ｙ、Ｚ）和两个彼此垂直的旋转轴线（Ｂ、Ｃ），从而使得能够围绕水平轴线（Ｂ）而旋转一种激光加工头（８）、以及围绕垂直轴线（Ｃ）而旋转一种待加工的工件；激光束（２６）在激光加工头（８）的出口处由检流计扫描仪（２５）进行反射，所述检流计扫描仪（２５）包括能够围绕两个垂直轴线进行快速枢转的两个回转反射镜；激光束（２６）由激光源（９０）产生；所述激光源经由沿索道系统退绕解开的光纤（２４）来向激光加工头传送它的能量；所述光纤终止于光输出头（２７）处，光输出头（２７）定义出对材料进行蒸发的激光束的光轴；激光加工头（８）包括框架（４９）和壳；激光加工头（８）周期性地重新定位和重新回转以便到达待处理的工件的新区域，其特征在于：光输出头（２７）刚性附连到框架（４９）或者到激光加工头的壳，从而使得在激光头围绕水平枢转轴线（Ｂ）进行旋转的过程中所述光输出头保持一体化地紧固到所述框架或壳；通过对材料进行蒸发而在加工区域中得以产生的受污染气体由吸嘴（３７）进行收集，在激光加工头围绕水平轴线（Ｂ）进行旋转的过程中由激光加工头驱动吸嘴（３７）；清洁干燥气流借助于吹嘴（３５）而得以注入到加工区域内，同样在激光加工头（８）围绕水平轴线（Ｂ）进行旋转的过程中由激光加工头（８）驱动吹嘴（３５）。...
【技术特征摘要】
CH 2009-9-25 01478/091.一种旨在借助于一种在待处理的工件的表面处导致一部分材料发生局部蒸发的聚 焦激光束来加工任何三维工件的机器所述机器的架构包括三个正交直线轴线(Χ、γ、ζ)和两个彼此垂直的旋转轴线(B、C)， 从而使得能够围绕水平轴线(B)而旋转一种激光加工头(8)、以及围绕垂直轴线(C)而旋转 一种待加工的工件；激光束(26)在激光加工头(8)的出口处由检流计扫描仪(25)进行反射，所述检流计 扫描仪(25)包括能够围绕两个垂直轴线进行快速枢转的两个回转反射镜；激光束(26)由激光源(90)产生；所述激光源经由沿索道系统退绕解开的光纤(24)来向激光加工头传送它的能量；所述光纤终止于光输出头(27)处，光输出头(27)定义出对材料进行蒸发的激光束的 光轴；激光加工头(8)包括框架(49)和壳；激光加工头(8)周期性地重新定位和重新回转以便到达待处理的工件的新区域，其特征在于光输出头(27)刚性附连到框架(49)或者到激光加工头的壳，从而使得在激光头围绕 水平枢转轴线(B)进行旋转的过程中所述光输出头保持一体化地紧固到所述框架或壳；通过对材料进行蒸发而在加工区域中得以产生的受污染气体由吸嘴(37)进行收集， 在激光加工头围绕水平轴线(B)进行旋转的过程中由激光加工头驱动吸嘴(37)；清洁干燥气流借助于吹嘴(35)而得以注入到加工区域内，同样在激光加工头(8)围绕 水平轴线(B)进行旋转的过程中由激光加工头(8)驱动吹嘴(35)。2.根据权利要求1所述的机器，其特征在于在激光加工头(8)围绕水平轴线(B)进 行旋转的过程中，无行动时，接触探针(31)和/或CCD相机(33)是利用激光加工头(8)驱 动的。3.根据权利要求1所述的机器，其特征在于激光加工头(8)配备有一种旨在用...
【专利技术属性】
技术研发人员：DC帕加内利，
申请(专利权)人：阿杰查米莱斯股份有限公司，查米莱斯科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]
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