專利名稱：一種加工模具的激光加工中心的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
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本發(fā)明屬于機(jī)械加工中心結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的模具機(jī)械加工方法中，由于加工刀具最小半徑的限制，型腔的轉(zhuǎn)角部分刀具無(wú)法到達(dá)，造成加工的困難，因而人們常常利用形狀拷貝原理通過(guò)電火花(電脈沖)將電極的形狀復(fù)制到工件上。通常要想得到一定精度的模具三維形狀，需要按以下方法加工首先要加工制作與模具形狀相同、凹凸相反的電極(由于存在電極燒損，一般需制作兩個(gè)以上尺寸不同的電極)；然后用機(jī)械加工的方法進(jìn)行工件的預(yù)加工，去除大部分加工余量，最后再用電極完成型腔的電火花加工。這種模具加工方法，因需額外制作兩個(gè)以上電極，并需嚴(yán)格控制工作液在加工間隙中的流場(chǎng)分布，工藝復(fù)雜，制造費(fèi)用高。為此人們開(kāi)始嘗試用激光加工方法來(lái)對(duì)加工模具過(guò)程中銑削刀具無(wú)法到達(dá)的部位或精度要求高的工件，用激光進(jìn)行精整加工。為了在工件一次裝夾中完成銑削加工和精細(xì)加工，目前國(guó)內(nèi)所使用的激光加工設(shè)備都是由機(jī)械加工裝置與激光加工裝置兩部分組成，通常稱為激光加工中心，而且均為從國(guó)外引進(jìn)，不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，國(guó)內(nèi)企業(yè)難以承受，而且這類設(shè)備上的激光加工裝置其激光發(fā)生器與激光頭固定為一體，自身只能做二維加工，在做三維加工時(shí)，必須借助工作臺(tái)的上下移動(dòng)來(lái)調(diào)整，操作不便，尤其是對(duì)于重量較大的笨重工件，難以調(diào)節(jié)位置加工。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種激光頭操作靈活、不需機(jī)床移動(dòng)工作臺(tái)就可方便地對(duì)工件做三維精整加工的激光加工中心。
本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明是在機(jī)床的立柱上通過(guò)支架安裝有激光頭可上下移動(dòng)的三維激光加工裝置。
所述的三維激光加工裝置，其激光頭和激光發(fā)生器分離設(shè)置，該裝置包括有縱向安裝的匹配有直線導(dǎo)軌的絲桿以及可沿直線導(dǎo)軌上下滑動(dòng)的滑座，絲桿外端與伺服電機(jī)之間通過(guò)聯(lián)軸器直聯(lián)，激光頭安裝于滑座的底部，激光發(fā)生器安裝于支架上；為了便于測(cè)量加工的準(zhǔn)確度和精度，在滑座的下部安裝有測(cè)量裝置；所述的絲桿為滾珠絲桿，與絲桿匹配的直線導(dǎo)軌是滾動(dòng)直線導(dǎo)軌；所述的聯(lián)軸器為ROTEX-GB聯(lián)軸器。
本發(fā)明的激光加工中心集機(jī)械切削控制與激光雕刻控制于一體，可將計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、激光加工技術(shù)、銑削加工技術(shù)以及高精度和自動(dòng)化的工件定位技術(shù)相結(jié)合，加工出復(fù)雜的模具三維型面，為機(jī)加工領(lǐng)域開(kāi)辟了嶄新的道路。整個(gè)激光加工中心由普通加工中心和激光加工系統(tǒng)兩部分組成，工作時(shí)，可根據(jù)需要，先由機(jī)械部分完成大部分的機(jī)械加工，對(duì)銑削刀具無(wú)法到達(dá)的部位或精度要求高的工件，用激光頭進(jìn)行精整加工，在一次裝夾中，完成銑削加工和精細(xì)加工，不但避免了為加工不同形狀零件而反復(fù)裝夾工件的煩瑣，而且可提高復(fù)雜型面工件的加工速度，縮短加工周期，同時(shí)可提高精密成型面的加工精度。
由于激光加工裝置的激光頭與激光發(fā)生器分離設(shè)置，將激光頭單獨(dú)安裝于滑座上，可使激光頭的運(yùn)動(dòng)更加輕便靈活，便于加工時(shí)使用；激光頭Z方向的移動(dòng)通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿帶動(dòng)與之匹配的滾動(dòng)直線導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，伺服電機(jī)和絲桿用聯(lián)軸器進(jìn)行直聯(lián)，不僅簡(jiǎn)化了機(jī)器結(jié)構(gòu)，提高了傳動(dòng)精度，更使得電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)引起的振動(dòng)在此處得到衰減，進(jìn)而改善了激光系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，有利于激光器在加工中的穩(wěn)定工作。激光的X、Y兩個(gè)方向的掃描則由激光頭內(nèi)部自帶的高速振鏡掃描系統(tǒng)完成。加工時(shí)，工件可固定不動(dòng)，只需控制激光頭完成X、Y、Z三軸聯(lián)動(dòng)，就可實(shí)現(xiàn)激光立體雕刻銑削。所安裝的測(cè)量裝置用于在激光加工開(kāi)始之前，測(cè)量工件表面至激光頭的距離，確?？刂凭嚯x在激光加工聚焦范圍內(nèi)，激光加工完畢后，測(cè)量加工深度，得到準(zhǔn)確的已加工深度后，根據(jù)要求確定是否還需要加工及需要再加工的深度。
本發(fā)明省去了加工時(shí)工件的裝夾鎖緊裝置，真正體現(xiàn)了激光加工的無(wú)接觸加工特性；由于激光頭重量輕、慣性小，用激光頭快速靈活的運(yùn)動(dòng)代替大慣量的工作臺(tái)和工件的運(yùn)動(dòng)，不僅可使加工速度大大提高，同時(shí)也使工件的加工精度和定位精度得到提高。此外，本發(fā)明不受工件尺寸和重量的限制，適用于任何大型工件的加工。
下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖進(jìn)一步闡述本發(fā)明的內(nèi)容。


圖1是本發(fā)明的主視圖；圖2是本發(fā)明卸下刀庫(kù)的左視圖；圖3是圖1的I局部放大剖視圖；圖4是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖所示，本發(fā)明由普通加工中心和激光加工系統(tǒng)組成，普通加工中心部分與現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)械加工中心相同，包括有床身1和設(shè)置于床身上的滑座2以及可沿滑座2滑動(dòng)的工作臺(tái)7，在床身上固定有帶縱向?qū)к壍牧⒅?，主軸箱4通過(guò)匹配的導(dǎo)軌安裝于立柱上，主軸電機(jī)8安裝于立柱上端，立柱的一側(cè)裝有刀庫(kù)3。在立柱上安裝有一支架5，激光加工系統(tǒng)安裝于支架5上。激光加工裝置的構(gòu)成如下選擇大導(dǎo)程、高精度的滾珠絲桿12，該滾珠絲桿12由伺服電機(jī)14驅(qū)動(dòng)，伺服電機(jī)14和滾珠絲桿12之間用ROTEX-GB聯(lián)軸器15進(jìn)行直聯(lián)。在滾珠絲桿12上匹配滾動(dòng)直線導(dǎo)軌，再設(shè)置可沿直線導(dǎo)軌上下移動(dòng)的滑座13，將激光頭10固定安裝在滑座13的底部。激光發(fā)生器9安裝于支架5上。為了便于在激光加工之前，測(cè)量工件表面至激光頭的距離，確保控制距離在激光加工聚焦范圍內(nèi)，以及激光加工完畢后，測(cè)量加工深度，在滑座的下部安裝有測(cè)量裝置11。加工工件時(shí)，先由普通加工中心完成大部分的機(jī)械加工，對(duì)銑削刀具無(wú)法到達(dá)的部位或精度要求高的工件，用激光頭進(jìn)行精整加工，在一次裝夾中，完成銑削加工和精細(xì)加工。加工過(guò)程中，工作臺(tái)和工件均保持不動(dòng)，只需控制激光頭完成X、Y、Z三軸聯(lián)動(dòng)，就可實(shí)現(xiàn)激光立體加工。激光頭Z方向的移動(dòng)通過(guò)伺服電機(jī)14驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿12帶動(dòng)與之匹配的直線導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，X、Y兩個(gè)方向的掃描則由激光頭內(nèi)部自帶的高速振鏡掃描系統(tǒng)完成，為已有技術(shù)。加工時(shí)激光的掃描軌跡通過(guò)數(shù)控裝置來(lái)控制。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，使用方便靈活，造價(jià)低，特別適用于模具及各種復(fù)雜型面的加工。
權(quán)利要求
1.一種加工模具的激光加工中心，它包括有床身(1)和設(shè)置于床身上的滑座(2)以及可沿滑座(2)滑動(dòng)的工作臺(tái)(7)，在床身上固定有帶縱向?qū)к壍牧⒅?6)，主軸箱(4)通過(guò)匹配的導(dǎo)軌安裝于立柱上，主軸電機(jī)(8)安裝于立柱上端，立柱的一側(cè)裝有刀庫(kù)(3)，其特征在于，在立柱上通過(guò)支架(5)安裝有激光頭可上下移動(dòng)的三維激光加工裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加工模具的激光加工中心，其特征是，所述的三維激光加工裝置，其激光頭(10)和激光發(fā)生器(9)分離設(shè)置，該裝置包括有縱向安裝的匹配有直線導(dǎo)軌的絲桿(12)以及可沿直線導(dǎo)軌上下滑動(dòng)的滑座(13)，絲桿(12)外端與伺服電機(jī)(14)之間通過(guò)聯(lián)軸器(15)直聯(lián)，激光頭(10)安裝于滑座(13)的底部，激光發(fā)生器(9)安裝于支架(5)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種加工模具的激光加工中心，其特征在于，在滑座的下部安裝有測(cè)量裝置(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種加工模具的激光加工中心，其特征在于，所述的絲桿(12)為滾珠絲桿，與絲桿匹配的直線導(dǎo)軌是滾動(dòng)直線導(dǎo)軌。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種加工模具的激光加工中心，其特征在于，所述的聯(lián)軸器(15)為ROTEX-GB聯(lián)軸器。
全文摘要
一種加工模具的激光加工中心，本發(fā)明是在機(jī)床的立柱上通過(guò)支架安裝有激光頭可上下移動(dòng)的三維激光加工裝置。本發(fā)明集機(jī)械切削控制與激光雕刻控制于一體，可加工出復(fù)雜的模具三維型面，其激光頭操作靈活、不需機(jī)床移動(dòng)工作臺(tái)就可方便地對(duì)工件做三維精整加工，實(shí)現(xiàn)在一次裝夾中，完成銑削加工和精細(xì)加工，不但避免了為加工不同形狀零件而反復(fù)裝夾工件的煩瑣，而且可提高復(fù)雜型面工件的加工速度，縮短加工周期，同時(shí)可提高精密成型面的加工精度。
文檔編號(hào)B23Q41/00GK1559754SQ20041002194
公開(kāi)日2005年1月5日 申請(qǐng)日期2004年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月26日
發(fā)明者張永寧, 楊鐘麟, 周玉蘭, 杜偉, 蔣杰, 李鶴云, 高敏, 陳驥, 楊薇 申請(qǐng)人:云南省機(jī)械研究設(shè)計(jì)院