專利名稱：木工用激光直線切割機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及木工加工設(shè)備的領(lǐng)域，特別是適用于裝飾、家具加工 行業(yè)薄片料加工的激光切割機。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的裝飾和家具加工行業(yè)，切割木料一般是用鋸條、圓盤鋸片， 它們在木制品行業(yè)里已經(jīng)使用了相當長的時間，占有很重要的地位，但其還是有很多的缺陷，如切割時粉塵大、噪音大、鋸路寬。用激光器切割 可以克服了傳統(tǒng)木制品鋸切加工的不足，其切割原理是激光束通過聚焦鏡 使能量聚集，材料吸收能量瞬間汽化，形成微小的孔， 一般割孔的直徑 0. 2mm ~ 0. 4mm。工件通過送料臺與激光束形成相對運動，形成一條很窄 的切割縫隙。與傳統(tǒng)的鋸條、圓盤鋸片相比，激光切割的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在 以下幾點1、切割時，沒有機械應力；2、切割產(chǎn)生的噪音?。?、切割 產(chǎn)生的粉塵比較少；4、切割的割縫比較窄， 一般O. 2 ~ 0. 4mm。但是， 國內(nèi)的激光器由于技術(shù)的限制，其功率一般是十瓦級、百瓦級的，切割木 制品時，單組激光發(fā)生器的切割深度僅為幾毫米，切割能力、切割效率遠 遠滿足不了實際生產(chǎn)的需求。而國外的高功率激光發(fā)生器，其功率是千瓦 級的，激光束可直接加工切割25mm左右深度的木材，加工的速度約為 lm/min,但其價格昂貴，每臺數(shù)以百萬元計， 一般是國內(nèi)激光器價格的一 百倍左右，并且后續(xù)服務費用也相當昂貴。因此，技術(shù)和價格的因素限制 了環(huán)保、節(jié)能的激光器在木工行業(yè)的推廣、應用。實用新型內(nèi)容本實用新型的目的就是要克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提出一種通過化 整為零的方式而降低設(shè)備制造成本，使價格成本低，而切割深度大、加工 精度高、切割效率高的木工用激光直線切割機。本實用新型的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的木工用激光直線切割 機，包括有激光切割機構(gòu)和送料機構(gòu)，激光切割機構(gòu)包括有機架、裝于機 架上的激光發(fā)生器、固定激光發(fā)生器的支座、裝于機架前部的激光頭及其 45度反射鏡、聚焦鏡，送料機構(gòu)是常規(guī)的X軸和Y軸二維直線運動XY軸 送料機構(gòu)，其上設(shè)有氣動夾具，被加工工件由氣動夾具固定，由XY軸送 料機構(gòu)帶動，可相對機架前部的激光頭作X軸方向的直線推進和作Y軸方 向的進給，其特征在于機架上設(shè)有多組功率為十一一百瓦級的激光發(fā)生器及其激光頭、45度反射鏡、聚焦鏡，各激光頭沿X軸方向排列在被加 工工件的上方或下方或上下方，同時發(fā)出切割激光束，且各激光頭發(fā)出的 激光束中心點處于同 一切割平面上，而各激光頭的聚焦鏡的焦距呈連續(xù)階 梯狀遞增設(shè)置，焦距遞增的量小于等于前一組激光頭的激光束的切割深 度。進一步地，為節(jié)省空間，提高切割效率，激光頭沿X軸方向分別排列 在被加工工件的上方和下方，上下方之間的激光頭發(fā)出的激光束中心點處于同一切割平面且必須左右錯開，避免上下激光束對撞。為了控制成本和 切割的速度，功率為十一一百瓦級的激光發(fā)生器以2 — 12組為好，并可 根據(jù)被加工工件的切割深度大小而增減數(shù)量或功率。為了避免各激光器要 調(diào)不同聚焦鏡焦距的麻煩，也可以是各激光頭的聚焦鏡的焦距完全相同， 只是各激光頭的聚焦鏡距被加工工件的物理位置呈階梯狀遞減排布，遞減 的高度差正好是前一組激光頭的激光束的切割深度。為了加工的簡便、安 全，XY軸送料機構(gòu)包括有工作臺、工作臺上的X軸導軌、Y軸導軌、X軸 托架，固定在X軸托架上的X軸電機，與X軸電機傳動配合的X軸齒條； Y軸電機，與Y軸電機傳動連接的Y軸絲桿、Y軸龍門架；Y軸電機釆用 步進電機，X軸電4/L采用變頻電機。這樣的設(shè)計，本實用新型具有明顯的優(yōu)點和優(yōu)勢1、 材料的利用率高由于激光束的切割縫只有0.2鵬~ 0.4mm,割 縫損失極少，可提高材料的利用率，提高經(jīng)濟效益。2、 雖然單個激光發(fā)生器對材料的切割能力有限，切割深度N約為 3-5mm,但多個數(shù)十瓦級或百瓦級的激光發(fā)生器同時并用，總體的切割深 度可提高多倍，達50mm或以上，還可提高切割的生產(chǎn)效率。3、 加工精度高本實用新型控制X軸、Y軸電機驅(qū)動，X軸電機驅(qū)動 齒輪進料精度可達到lmm， Y軸電機驅(qū)動絲桿精度可達到0. lmm。這樣的 精度可以滿足木材加工行業(yè)的要求。4、 本實用新型切割的特點是激光頭固定不動，通過送料機構(gòu)帶被加 工工件自動送料，被加工工件與切割機構(gòu)形成相對運動，而達到切割目 的，人機分離，操控簡單、安全，可減少工傷事故的發(fā)生。5、 與國外同等水平的設(shè)備對比，本實用新型既能達到行業(yè)的要求， 又比較經(jīng)濟實用，無須使用昂貴的千瓦級激光發(fā)生器，其成本僅為國外同 等切割能力的激光切割設(shè)備的百分之一左右。


圖l是本實用新型的立體示意圖； 圖2是激光束開始切割工件的示意圖； 圖3是圖2的A向局部視圖； 圖4是激光束切割工件過程的示意圖； 圖5是圖4的B向局部視圖； 圖6是激光束將工件割離的示意圖； 圖7是圖6的C向局部視圖。
具體實施方式
參見圖1,本實施例包括激光切割機構(gòu)和XY軸送料機構(gòu)兩大部分。激光切割機構(gòu)是本專利的核心部分，激光發(fā)生器3釆用的是國產(chǎn)的 60瓦激光發(fā)生器，所配套的激光電源與冷卻系統(tǒng)均采用國產(chǎn)的配件，是 常規(guī)技術(shù)。本實施例激光切割機構(gòu)包括八組同等功率60瓦的激光發(fā)生器 3、八個激光頭4及其45度反射鏡41和聚焦鏡42,八組激光發(fā)生器3分 別裝在支座2上，支座2通過螺絲鎖在機架1上，激光發(fā)生器3的激光頭 4固定在片幾架1前部，且分成兩列對稱分布在^皮加工工件9的上方和下 方，上下兩列各四個激光頭4安裝時，各激光頭4發(fā)出的激光束31中心 點要處于同一切割平面上，且左右位置需錯開，避免激光對撞。八組激光 發(fā)生器3是同時發(fā)出切割激光束31的，激光發(fā)生器3發(fā)出的激光束31垂 直進入激光頭4孔洞的中心，通過45度反射鏡41改變方向，再垂直射入 安裝在激光頭4里面的聚焦鏡42，調(diào)整聚焦鏡42的上下位置，改變激光 束31集聚焦點，可保證每束激光的能量都能集中在工件9的特定深度位 置上。而各激光頭4的聚焦鏡42的焦距呈連續(xù)階梯狀遞增設(shè)置，焦距遞 增的大小與前一組激光頭4的激光束31切割深度相等。旋轉(zhuǎn)激光頭4上 的螺桿，可調(diào)整聚焦4竟42的上下焦距，焦距遞增的量也可以略小于前一 組激光束31的切割深度。XY軸送料機構(gòu)用于帶動工件9作X軸方向的直線推進和作Y軸方向 的進給，Y軸導軌6固定在送料臺17上，Y軸龍門架U跨在Y軸導軌6 上，通過Y軸電機14旋轉(zhuǎn)絲桿13,可帶動Y軸龍門架15作Y軸方向移 動進給，從而控制工件9切割需要的厚度。X軸導軌8安裝在Y軸龍門架 15上，X軸托架12安裝在X軸導軌8上，X軸電機10通過齒輪與齒條7 形成相對運動，帶動X軸托架12移動，工件9通過氣動夾緊裝置11固定在X軸托架12上。X軸電機10采用變頻電機，進料精度可達到lmm,主 要是帶動工件9進行X軸方向直線運動，經(jīng)過激光頭4進行激光切割。Y 軸電機14釆用步進電機，帶動工件9進行循環(huán)進給，驅(qū)動絲桿精度可達 到0. lmm。電路控制箱16固定在送料臺17上，用于控制激光電路與各電 機運動，屬于常規(guī)技術(shù)。參見圖2 —圖7，以切割總深度為8N=40mm的被加工木料工件9為 例，在XY軸送料機構(gòu)的氣動夾緊裝置11上裝固好工件9， XY軸送料機構(gòu) 啟動，工件9沿X軸方向直線移動。對于工件9的上表面，首先經(jīng)過第一 組激光頭4A,第一組激光頭4A發(fā)出的激光束31在工件9上實施由上而 下切割，形成割縫，割縫的深度為N-5mm,由于各激光頭4發(fā)出的激光束 31中心點均處于同一切割平面上，當工件9接著進入、經(jīng)過第三組激光 頭4C后，通過預先調(diào)節(jié)聚焦鏡42的焦距，在上一深度為N的割縫基礎(chǔ) 上，第三組激光頭4C的激光束31再向下切割，切割的深度同為N,形成 深度為2N的割縫，接著，工件9進入并通過第五組激光頭4E，也是通過 預調(diào)聚焦鏡42的焦距，在上兩次形成的深度為2N的割縫的基礎(chǔ)上第五組 激光頭4E的激光束31再向下切割，切割的深度為N，以此類推，當工件 9進入第七組激光頭4G時，其激光束31切割的深度也為N,如此，上面 四組激光頭由上而下切地在同 一切割平面的產(chǎn)生的割縫總切割深度為 4N;與此同時，對于工件9的下表面，類似的過程同時發(fā)生，工件9沿X 軸方向直線移動時，工件9的下表面同樣經(jīng)過第二組激光頭4B、第四組 激光頭4D、第六組激光頭4F、第八組激光頭卩H的四束激光先后的由下而 上的切割，下面四組激光頭與上面四組激光頭均處于同一切割平面上，切 割的總深度也是4N,這樣，工件9沿X軸方向經(jīng)過八組激光頭4后，在 同一切割平面上總共被切割而產(chǎn)生的割縫總深度為8N=40mm, XY軸送料機 構(gòu)的X軸電機10帶動工件9走完一個行程后，工件9便被完全切割開。 XY軸送料機構(gòu)復位，Y軸電機14啟動，帶動工件9作Y軸方向的進給， 進行下一周期切割，如此循環(huán)。本實施例中，N其實是單組激光頭4激光 束31對于木材的最大切割深度，對于國產(chǎn)的60瓦激光發(fā)生器而言，單組 切割深度N的值大約是3—5咖。換句話說，本實施例可加工木材工件的 最大深度是40鵬，如果被加工木材工件的厚度大于40mm，則必須換上更大功率的激光頭或者增加激光發(fā)生器、激光頭的數(shù)量。因此，可根據(jù)被加 工工件的切割深度大小而增減激光發(fā)生器、激光頭的數(shù)量，如4組、6組、12組、16組等。對于多組激光頭4的布置，上述實施例中是各組激光頭4的位置處于 同一基準線，但聚焦鏡的焦距各不相同，激光束的切割深度由聚焦鏡42 調(diào)節(jié)。除上述實施例外，也可以采取另外的方式，即各激光頭的聚焦鏡的 焦距完全相同，只是各激光頭距被加工工件的直線位置呈階梯狀遞減排 布，遞減的高度差正好是前一組激光頭的激光束的切割深度N。這同樣可以實現(xiàn)高效、精確的切割加工。當然，這里僅列舉了兩種較佳的實施方式，其它等同、類同的構(gòu)造均 應屬于本專利的保護范疇，這里不再贅述。
權(quán)利要求1、木工用激光直線切割機，包括有激光切割機構(gòu)和送料機構(gòu)，激光切割機構(gòu)包括有機架、裝于機架上的激光發(fā)生器、固定激光發(fā)生器的支座、裝于機架前部的激光頭及其45度反射鏡、聚焦鏡，送料機構(gòu)是常規(guī)的X軸和Y軸二維直線運動XY軸送料機構(gòu)，其上設(shè)有氣動夾具，被加工工件由氣動夾具固定，由XY軸送料機構(gòu)帶動，可相對機架前部的激光頭作X軸方向的直線推進和作Y軸方向的進給，其特征在于機架上設(shè)有多組功率為十——百瓦級的激光發(fā)生器及其激光頭、45度反射鏡、聚焦鏡，各激光頭沿X軸方向排列在被加工工件的上方或下方或上下方，同時發(fā)出切割激光束，且各激光頭發(fā)出的激光束中心點處于同一切割平面上，而各激光頭的聚焦鏡的焦距呈連續(xù)階梯狀遞增設(shè)置，焦距遞增的量小于等于前一組激光頭的激光束切割深度。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的木工用激光直線切割機，其特征是激光頭 沿X軸方向分別排列在被加工工件的上方和下方，上下方之間的激光頭發(fā) 出的激光束中心點處于同一切割平面且必須左右錯開，避免上下激光束對 撞。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的木工用激光直線切割機，其特征是功 率為十一一百瓦級的激光發(fā)生器以2 — 12組為好，并可根據(jù)被加工工件 的切割深度大小而增減數(shù)量或功率。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的木工用激光直線切割機，其特征是各激光 頭的聚焦鏡的焦距完全相同，只是各激光頭的聚焦一鏡距^皮加工工件的物理 位置呈階梯狀遞減排布，遞減的高度差正好是前一組激光頭的激光束的切 割深度。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的木工用激光直線切割機，其特征是XY軸送 料機構(gòu)包括有工作臺、工作臺上的X軸導軌、Y軸導軌、X軸托架，固定 在X軸托架上的X軸電機，與X軸電機傳動配合的X軸齒條；Y軸電機， 與Y軸電機傳動連接的Y軸絲桿、Y軸龍門架；Y軸電機采用步進電機，X 軸電機釆用變頻電機。
專利摘要本實用新型公開了一種木工用激光直線切割機，包括有激光切割機構(gòu)和二維直線運動XY軸送料機構(gòu)，激光切割機構(gòu)包括有機架、激光發(fā)生器、支座、激光頭及其45度反射鏡、聚焦鏡，特別之處是機架上設(shè)有多組功率為十-百瓦級的激光發(fā)生器及其激光頭、45度反射鏡、聚焦鏡，各激光頭沿X軸方向排列在被加工工件的上方或下方或上下方，同時發(fā)出切割激光束，且各激光頭發(fā)出的激光束中心點處于同一切割平面上，而各激光頭的聚焦鏡的焦距呈連續(xù)階梯狀遞增設(shè)置，焦距遞增的量小于等于前一組激光頭的激光束切割深度，這樣的設(shè)計，具有生產(chǎn)、價格成本低，加工精度高，切割效率高等優(yōu)點，十分適合裝飾、家具加工行業(yè)封邊料、薄片料的直線切割加工。
文檔編號B27M1/00GK201105469SQ20072019370
公開日2008年8月27日 申請日期2007年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月25日
發(fā)明者陳偉良 申請人:陳偉良