一种激光加工机构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种带有刀柄的激光加工机构，结构为：刀柄安装在框架上部，用于将多轴联动数控机床主轴与激光加工机构连接，光纤连接座固定安装在框架的一侧，用于安装传输光纤接头，将激光器发射出的激光束通过光纤传输导入到该激光加工机构内；激光加工头安装在框架的下部，其内部安装有导光系统，导光系统用于将激光束导出激光加工头至待加工工件上。该机构可以增设回转机构或/和摆动机构。激光加工机构带有标准结构的刀柄，使其与常规多轴联动数控机床的组合非常简易，大大提高了工艺柔性，可以方便地将常规的多轴联动数控机床快速转换为兼有激光加工功能的多功能机床。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于激光加工应用领域，特别涉及一种带有刀柄的激光加工机构。
技术介绍
激光加工是一种被日益广泛应用的非接触式加工方法，它是利用高功率密度激光束作用于工件，将其加热、熔化或气化从而实现切割、焊接、硬化、熔覆、变形或划线等加工目的。一个完整的激光加工系统包括控制系统，激光器，导光系统，多轴联动数控机床或机器人以及激光加工头等。现有的激光加工机床是激光器和多轴联动数控机床或机器人的组合系统，其中激光器一般为CO2激光器、Nd YAG激光器和光纤激光器。此前大部分激光加工机床都是米用CO2激光器，由于其导光系统必须采用光学镜片等所谓“硬光路系统”传输，故其导光系 统与多轴联动数控机床主轴运动机构平行，则激光加工头一般是通过固定架安装在主轴运动执行机构上。加工头的这种安装方法，决定了激光加工机床的专门化。专利申请号为200810034265.8的专利技术专利“多轴数控、双工作台激光加工系统”报告了这种CO2激光加工专用机床。与CO2激光器不同，Nd=YAG激光器可采用光纤传输。但目前行业领域内Nd:YAG激光加工机床也是作为激光加工专用机床，专利申请号为200510122655. 7的专利技术专利“一种新型激光加工机床”和专利申请号为201010240139. 5的专利技术专利“一种五轴联动激光加工机床”报告了 Nd :YAG激光器利用光纤传输方式与多轴联动数控机床组合的激光加工专用机床。光纤激光器由于其光传输过程的柔性化特性，使其既可与机器人也可与多轴联动数控机床相结合，组成专业的激光加工机床。专利申请号为201010528434. O的专利技术专利“一种多轴数控激光加工装置”即报告了一种光纤激光器与多轴数控机床以及多关节机器人三者组合的激光加工专用机床。迄今为止，激光加工机床正在工业中得到越来越广泛的应用。但大部分激光加工机床都是根据激光加工功能，设计专用的激光加工机床，形成独立的特种加工机床体系，不具备的传统机械加工的切削、铣削加工功能，而且价格昂贵。现有的激光加工机床还存在以下问题I.零部件加工范围、加工精度有限大幅面加工主要限于平面激光切割机。三维激光加工机床，特别是高精度三维激光加工机床，尺寸范围都相对较小，目前在工业中的应用范围有限。制约其发展的最主要因素可能是设备成本过高，一般企业难以接受；2.激光加工机床和常规多轴联动数控机床这两类设备部分功能相同，部分功能互补。如果能够将两者结合起来运用，或者将一台机床经过改造、整合后具备两台机床的功能，将会受到企业的特别欢迎。但是，目前国内外却没有见到与常规多轴联动数控机床如龙门铣相结合的、集成有机械加工/激光加工功能的大型设备。针对激光加工机床存在的上述问题，本技术提出了将激光加工机床与常规多轴联动数控机床相组合的技术路线将激光加工机构看成一把刀具，在激光加工机构上设有刀柄，取下多轴联动数控机床的主轴加工头，换成带有刀柄的激光加工机构，再利用光纤激光器的光传输特性，将激光束传输到该激光加工机构内。然后，通过专业设计的加工系统和软件作为控制系统，即可将常规的多轴联动数控机床快速转换为兼有激光加工功能的多功能机床。这种带有刀柄的激光加工机构可以根据实际的工艺需要，将激光加工机构内的激光加工头设计为激光焊接加工头、激光切割加工头、激光熔覆加工头和激光热处理加工头等，从而实现激光焊接、切 割和表面处理等特种加工功能。将该激光加工机构与常规的多轴联动数控机床相结合，即可成为集冷加工、热加工为一体的高性能机床。该激光加工机构主要具有以下优点I.可以将常规的多轴联动数控机床快速转换为兼有激光加工功能的多功能机械加工/激光加工机床，不但大幅度扩展与增强了原有多轴联动数控机床的功能，而且可以有效提闻设备的使用效率；2.在完成特定零部件的机械加工工艺后，可以在不拆卸工件的前提下，通过快速更换该激光加工机构内的激光加工头，根据零部件的加工特点与要求，直接实现激光切割、焊接、熔覆、淬火等加工过程，有效节省加工工序，包括零部件的拆卸、清洗、对中等步骤，大幅度提高生产效率，降低生产成本；3.该激光加工机构投入费用的增加有限，可以大幅度降低设备的购置成本，从而更好地利用当前资源，取得显著的经济效益好社会效益。4.开启了一条高效利用现有高端数控加工机床等资源的新途径，使激光加工技术能够实现与常规多轴数控机床的成功嫁接，以有限的费用增加满足企业的重大、关键需求。
技术实现思路
本技术的目的在于提出一种激光加工机构，该激光加工机构易拆装、可与多种常规多轴联动数控机床连接，快速将其转换为兼有激光加工功能的多功能机械加工/激光加工机床，工艺简单可靠，可对各种二维平面和复杂三维空间的工件进行激光加工。本技术提供的一种激光加工机构，其特征在于，该机构包括刀柄、导光系统、光纤连接座、激光加工头和框架；刀柄安装在框架上部，用于将多轴联动数控机床主轴与激光加工机构连接，光纤连接座固定安装在框架的一侧，用于安装传输光纤接头，将激光器发射出的激光束通过光纤传输导入到该激光加工机构内；激光加工头安装在框架的下部，其内部安装有导光系统，导光系统用于将激光束扩束、导出激光加工头至待加工工件上。作为上述技术方案的改进，本技术可以增设回转机构或/摆动机构；回转机构安装在框架内部，它用于控制框架以及与框架固定安装的机构内部件以Z轴为中心作回转运动。摆动机构安装在框架内部，激光加工头与摆动机构固定连接，摆动机构控制激光加工头作摆动运动。两者与机床直线运动的三个轴χ、γ、ζ轴一起，构成五轴联动系统，能够根据数控系统的指令，完成三维金属零部件的各种加工。本技术提供的激光加工机构带有标准结构的刀柄，使其与常规多轴联动数控机床的组合非常简易，大大提高了工艺柔性，可以方便地将常规的多轴联动数控机床快速转换为兼有激光加工功能的多功能机床。而将该激光加工机构取下，换上常规的铣削加工头，就又恢复为常规的多轴联动数控机床。因此，这种多功能的加工设备具有重要的实用价值。附图说明图I是本技术带有刀柄的激光加工机构的结构示意图。图2是本技术带有刀柄的两坐标激光加工机构的结构示意图。图3是回转机构的一种实例的结构示意图。 图4是摆动机构的一种实例的机构示意图。图I和图2中，I为刀柄,2为回转机构,3为摆动机构,4为导光系统,5为光纤连接座，6为激光加工头，7为框架。图3中，21为第一电机，22为小齿轮，23为大齿轮，24为主 轴。图4中，31为第二电机，32为蜗杆，33为蜗轮，34为空心轴。具体实施方式下面通过借助实施例更加详细地说明本技术，但以下实施例仅是说明性的，本技术的保护范围并不受这些实施例的限制。如图I所示，本技术所述的带有刀柄的激光加工机构包括刀柄I、导光系统4、光纤连接座5、激光加工头6和框架7。刀柄I固定安装在框架7上部，用于将多轴联动数控机床主轴与激光加工机构连接，实现多轴联动数控机床与激光加工机构的组合。光纤连接座5固定安装在框架7的一侧，用于安装传输光纤接头，将激光器发射出的激光束通过光纤传输导入到该激光加工机构内；激光加工头6安装在框架7的下部，其内部安装有导光系统4，导光系统4用于将激光束导出激光加工头6至待加工工件上。根据零件的复杂程度，可以在上述机构中增加回转机构2或摆动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曾晓雁，杜敏，李重洋，胡乾午，蒋明，段军，高明，李祥友，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：实用新型
国别省市：