專利名稱：單柱移動式飛行光路數(shù)控激光加工機(jī)床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型產(chǎn)品是用于對金屬進(jìn)行激光熱處理、熔覆、焊接和切割的單柱移動式飛行光路數(shù)控激光加工機(jī)床，該機(jī)床特別適用于長、大、重型軸類的外表面激光加工。
較先進(jìn)的多使工件不動而讓激光輸出頭做多維靈活的運(yùn)動，成為具有5軸或6軸的柔性加工系統(tǒng)，它代替了笨重的床身及大型工件運(yùn)動。
光束沿X、y、Z方向的變化運(yùn)動也稱為飛行光路，飛行光路機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)一般有1.龍門架式(雙柱橫梁)龍門架不動(或動)，橫梁Y向運(yùn)動，導(dǎo)光頭Z向運(yùn)動，工作臺X向運(yùn)動(或不動)。
2.單柱懸臂式單立柱和懸臂不動，導(dǎo)光頭Y、Z向運(yùn)動工作臺旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和(或)X向運(yùn)動。
3.機(jī)座懸臂式機(jī)座不動，懸臂X向運(yùn)動，導(dǎo)光頭Y、Z向運(yùn)動和(或)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
據(jù)檢索查新，國內(nèi)使用的激光加工機(jī)床尚有某些局限，有懸臂單獨(dú)移動的，懸臂與其相連的機(jī)身分開，用于切割和焊接金屬板等；有懸臂可在0-90°范圍搖動的，立柱不動。
近年間，對大型軸類及軋輥進(jìn)行強(qiáng)化處理，其采用的設(shè)備大多是改裝如龍門架式加工機(jī)、軋輥機(jī)床等通用化的設(shè)備，前者是在直線運(yùn)動的工作臺上加裝減速卡盤夾持工件旋轉(zhuǎn)，只能加工較小的工件，可加工的直徑＜Φ200mm。后者加裝導(dǎo)光系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)，氣、水、冷卻系統(tǒng)等，成本費(fèi)用特高，可加工工件最大不過Φ600×200mm，而且工件吊裝不便。隨著產(chǎn)品開發(fā)擴(kuò)大和生產(chǎn)現(xiàn)場的需要，必須設(shè)計(jì)制造一種既滿足使用且性能優(yōu)異的新型激光加工機(jī)床。
本實(shí)用新型解決技術(shù)問題時是按下述方案實(shí)現(xiàn)的包括懸臂、單立柱、總操作控制臺、床身、工作臺和外光路、數(shù)控及輔助裝置。其中，單立柱上部與懸臂垂直連為一整體，單立柱下部與床身呈橫向即X方向活動相連；懸臂上聯(lián)有呈縱向即Y方向和呈垂向即Z方向活動相連的導(dǎo)光裝置；設(shè)有激光束伸縮式防護(hù)套，其左端與導(dǎo)光裝置連接，其靠近右端的套體通過支架固定在懸臂上，其右端裝有中間反射鏡，激光束光路是由中間反射鏡經(jīng)伸縮式防護(hù)套傳輸給導(dǎo)光裝置的激光輸出頭。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下主要優(yōu)點(diǎn)一是能加工較大的工件，特別是能加工超長、超大、超重工件(如軋輥，大直徑管子)。
二是能加工較復(fù)雜的工件和便于起吊工件，從而給工件的加工帶來方便。
三是結(jié)構(gòu)簡單，制作成本低，便于生產(chǎn)和推廣。


圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1的右視圖。
圖3是圖1的俯視圖。
本實(shí)用新型產(chǎn)品為單柱懸臂移動式，它與上述1(龍門架式)不同之處為非龍門架式而是單立柱，與上述2(單柱懸臂式)、3(機(jī)座懸臂式)不同之處為立柱與懸臂為整體式，立柱是可移動的。設(shè)計(jì)制造本產(chǎn)品的目的，在于運(yùn)用一種輕型的激光機(jī)床去解決超長、超大、超重工件(如軋輥，大直徑管子)的激光加工問題，當(dāng)對卡盤附件稍作變動，也可加工大型的法蘭平面。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)如圖1、圖2、圖3所示，包括懸臂3、單立柱5、總操作控制臺6、床身7、工作臺12和外光路、數(shù)控及輔助裝置。其中，單立柱5上部與懸臂3垂直連為一整體，單立柱下部與床身7呈橫向即X方向活動相連；懸臂上聯(lián)有呈縱向即Y方向和呈垂向即Z方向活動相連的導(dǎo)光裝置2；設(shè)有激光束伸縮式防護(hù)套16，其左端與導(dǎo)光裝置2連接，其靠近右端的套體通過支架17固定在懸臂上，其右端裝有中間反射鏡4，激光束光路是由中間反射鏡經(jīng)伸縮式防護(hù)套傳輸給導(dǎo)光裝置的激光輸出頭1。
上述單立柱，其下部通過滾珠導(dǎo)軌副11與床身7呈橫向即X方向活動相連。
上述懸臂是通過滾珠導(dǎo)軌副連接導(dǎo)光裝置的，其中，懸臂是通過其內(nèi)部的滾珠導(dǎo)軌副15呈縱向即Y方向與導(dǎo)光裝置的的移動機(jī)構(gòu)活動相連，導(dǎo)光裝置是通過其內(nèi)部的滾珠導(dǎo)軌副14與激光輸出頭1呈垂向即Z方向活動相連。
上述總操作控制臺固定在單立柱上。
可見光同軸瞄準(zhǔn)裝置8是可以垂直移動的，它裝在單立柱5的頂部上，用在機(jī)床運(yùn)行前調(diào)校各反射鏡使激光束處于正確的光軸位置?？ūP減速裝置10安裝在工作臺12上，另一端有可調(diào)支架13，工作臺12不動(與地面固定)，卡盤和支架卡持軸類工件，并使工件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
本產(chǎn)品的床身、立柱、懸臂都是焊接結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)上加大懸臂的剛度減輕其質(zhì)量，導(dǎo)光裝置為掛扣式精密活動聯(lián)接，所有這些，得以消除導(dǎo)光頭可能產(chǎn)生的振動。
主要技術(shù)規(guī)格a.五軸四聯(lián)動多功能式，可滿足主體工件(長×寬×高≤7500mm×800mm×800mm或長度×直徑≤7500mm×Φ300mm)表面激光加工；b.加工特性X軸行程 3500mm， 移動速度0-100mm/s， 重復(fù)精度0.3mmY軸行程 1200mm， 移動速度0-100mm/s， 重復(fù)精度0.1mmZ軸行程 700mm， 移動速度0-80mm/s， 重復(fù)精度0.2mm臥式旋轉(zhuǎn)卡盤Φ630mm，轉(zhuǎn)速0-20rpm，任意可調(diào)傾斜旋轉(zhuǎn)卡盤Φ250mm，轉(zhuǎn)速0-20rpm，傾角0-90°c.數(shù)控軟件可實(shí)現(xiàn)對平面、柱面及其它復(fù)雜曲面的編程自動加工；d.透射式及反射式聚焦系統(tǒng)，可互換，可對工件進(jìn)行窄帶加工(帶寬2-7mm)，寬帶掃描系統(tǒng)可對工件進(jìn)行寬帶加工(帶寬12-25mm)。
設(shè)計(jì)的自動送粉器9，專用于熔覆加工時(利用高能密度的激光束使落在基材表面的合金粉末熔化而與基材表面相互熔合)對工件表面輸送粉末，現(xiàn)有的送粉器不外乎自重式和氣動式兩種，而氣動式的缺點(diǎn)較多，粉末浪費(fèi)大，本送粉器屬自重式送粉裝置。
轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速決定了粉末的流量。作為附件的送粉器，其特點(diǎn)在于1.Φ65mm無級調(diào)速電機(jī)與蝸輪減速器是一個整體，外型尺寸最小(長×寬×高235mm×175mm×230mm)。
2.無噴嘴，毋需輔助氣體。
本實(shí)用新型的工作過程是單立柱5籍助底部兩側(cè)精密接觸的滾珠導(dǎo)軌副11沿床身7移動；導(dǎo)光裝置2又通過滾珠導(dǎo)軌副沿懸臂3移動，同理，激光輸出頭1可以垂直上下移動；中間反射鏡4使激光束經(jīng)伸縮式防護(hù)套16傳輸給導(dǎo)光裝置。如此，激光束便完成了X、Y、Z三維運(yùn)動。工作者坐在總操作控制臺6上隨立柱移動，便于目視加工狀態(tài)。總操作臺除控制飛行光路的運(yùn)動外，同時，還控制激光開閉，控制水冷機(jī)組的運(yùn)行；控制熔覆合金粉末的自動送粉器9及寬帶掃描系統(tǒng)；顯示各種工況，并具有故障報警功能。
權(quán)利要求1.一種用于對金屬進(jìn)行激光熱處理、熔覆、焊接和切割的單柱移動式飛行光路數(shù)控激光加工機(jī)床，包括懸臂(3)、單立柱(5)、總操作控制臺(6)、床身(7)、工作臺(12)和外光路、數(shù)控及輔助裝置，其特征是單立柱(5)上部與懸臂(3)垂直連為一整體，單立柱下部與床身(7)呈橫向即X方向活動相連；懸臂(3)上聯(lián)有呈縱向即Y方向和呈垂向即Z方向活動相連的導(dǎo)光裝置(2)；設(shè)有激光束伸縮式防護(hù)套(16)，其左端與導(dǎo)光裝置(2)連接，其靠近右端的套體通過支架(17)固定在懸臂上，其右端裝有中間反射鏡(4)，激光束光路是由中間反射鏡經(jīng)伸縮式防護(hù)套傳輸給導(dǎo)光裝置的激光輸出頭(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單柱移動式飛行光路數(shù)控激光加工機(jī)床，其特征是所述的單立柱(5)，其下部通過滾珠導(dǎo)軌副(11)與床身(7)呈橫向即X方向活動相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單柱移動式飛行光路數(shù)控激光加工機(jī)床，其特征是所述的懸臂(3)通過滾珠導(dǎo)軌副連接導(dǎo)光裝置(2)，其中，懸臀是通過其內(nèi)部的滾珠導(dǎo)軌副(15)呈縱向即Y方向與導(dǎo)光裝置的的移動機(jī)構(gòu)活動相連，導(dǎo)光裝置是通過其內(nèi)部的滾珠導(dǎo)軌副(14)與激光輸出頭(1)呈垂向即Z方向活動相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單柱移動式飛行光路數(shù)控激光加工機(jī)床，其特征是所述的工作臺(12)是固定在地面上，其兩端分別裝有夾持工件的卡盤減速裝置(10)和可調(diào)支架(13)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單柱移動式飛行光路數(shù)控激光加工機(jī)床，其特征是所述的工件是長×寬×高≤7500mm×800mm×800mm或長度×直徑≤7500mm×Φ300mm的工件。
專利摘要本實(shí)用新型是一種單柱移動式飛行光路數(shù)控激光加工機(jī)床,包括懸臂(3)、單立柱(5)、總操作控制臺(6)、床身(7)、工作臺(12)和外光路、數(shù)控及輔助裝置。其中,單立柱(5)上部與懸臂(3)垂直連為一整體,單立柱下部與床身(7)呈橫向即X方向活動相連;懸臂(3)上聯(lián)有呈縱向即Y方向和呈垂向即Z方向活動相連的導(dǎo)光裝置(2);設(shè)有激光束伸縮式防護(hù)套(16),其左端與導(dǎo)光裝置(2)連接,其靠近右端的套體通過支架(17)固定在懸臂上,其右端裝有中間反射鏡(4),激光束光路是由中間反射鏡經(jīng)伸縮式防護(hù)套傳輸給導(dǎo)光裝置的激光輸出頭(1)。本實(shí)用新型具有能夠加工較大、較復(fù)雜的工件,以及結(jié)構(gòu)簡單、制作成本低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B23K26/00GK2495407SQ0121246
公開日2002年6月19日 申請日期2001年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月19日
發(fā)明者陶興啟, 陳云, 寧春祥, 曹澤華, 王漢康, 劉永耀 申請人:沈陽大陸激光成套設(shè)備有限公司