專利名稱：三維激光加工機械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種三維切削、磨削加工機械，尤其涉及具有五軸聯(lián)動功能的三維切削、磨削加工機械。
背景技術(shù)：
2011年初至今，申請人致力于對激光切割機械研發(fā)過程中，曾在2011-5 2012-2提出多項三維五軸數(shù)控激光切割機的技術(shù)方案。如“2011. 5. 16.的一種復(fù)合驅(qū)動技術(shù)的數(shù)控激光切割機201110125783. 2和一種搭載型并聯(lián)數(shù)控激光切割機201110125789. X”、“2011. 8. 16.的一種少自由度并聯(lián)五軸數(shù)控激光切割機、201110234063. X和一種三維五軸數(shù)控激光切割機201110234262.0”等等。前述多個技術(shù)方案的共性是采用了并聯(lián)設(shè)計理念，相對于目前主要依賴進口的激光切割機市場而言，能大幅度降低廣大用戶的購置成本。但目前國內(nèi)尚有中低端客戶，前述并聯(lián)設(shè)計的設(shè)備即便成本已大幅度降低，但這些中低端
實用新型內(nèi)容本實用新型針對以上問題，提供了一種能實現(xiàn)三維五軸聯(lián)動，且成本低廉的三維激光加工機械。本實用新型的技術(shù)方案是包括機身、旋轉(zhuǎn)工作臺，所述機身包括相互垂直的底板和立板，所述旋轉(zhuǎn)工作臺水平地設(shè)置在所述底板上，還包括水平設(shè)置的橫梁、水平滑板、Z向座、工作頭座和擺動工作頭；在所述立板的上部水平設(shè)置有導(dǎo)軌一，所述橫梁的端頭設(shè)有與所述導(dǎo)軌一適配的導(dǎo)槽一，所述橫梁的導(dǎo)槽一與導(dǎo)軌一活動連接；所述橫梁的一個側(cè)面上設(shè)有水平設(shè)置的導(dǎo)軌二，所述水平滑板背面設(shè)有與所述導(dǎo)軌二適配的導(dǎo)槽二，所述水平滑板的導(dǎo)槽二與導(dǎo)軌二活動連接；所述水平滑板的正面設(shè)有垂直于水平面的導(dǎo)軌三，所述Z向座的背面設(shè)有與所述導(dǎo)軌三適配的導(dǎo)槽三，所述Z向座的導(dǎo)槽三與導(dǎo)軌三活動連接；所述工作頭座固定連接在所述Z向座正面的下部；所述擺動工作頭通過鉸軸連接在所述工作頭座的底部，所述鉸軸與所述橫梁上導(dǎo)軌一的方向一致。所述工作頭為激光切割頭、銑削頭或磨削頭。本實用新型的工作臺能夠相對于底板進行旋轉(zhuǎn)，即繞Z軸旋轉(zhuǎn)(a);橫梁能夠相對于立板直線移動，即沿X軸直線運動；水平滑板能相對于橫梁直線移動，即沿Y軸直線運動；Z向座能相對于水平滑板直線移動，即沿Z軸直線運動；最后，工作頭能對于工作頭座做繞Y軸旋轉(zhuǎn)運動(擺動￠)。在各運動部位均設(shè)有相應(yīng)的驅(qū)動電機，各驅(qū)動電機均由一控制器所控制，即實現(xiàn)在三維空間內(nèi)的五軸聯(lián)動運動。相對于并聯(lián)設(shè)計的相應(yīng)機械而言，本實用新型制作更簡單、成本更低廉，進行產(chǎn)業(yè)化的前景更好，能夠大范圍服務(wù)于用戶，提升社會整體的生產(chǎn)技術(shù)水平。

圖I是本實用新型的立體示意圖一，圖2是本實用新型的立體示意圖二，圖3是本實用新型的立體示意圖三，圖4是本實用新型使用狀態(tài)參考圖一， 圖5是本實用新型使用狀態(tài)參考圖二，圖6是本實用新型使用狀態(tài)參考圖三；圖中I是底板，2是立板，21是導(dǎo)軌一，3是橫梁，31是導(dǎo)軌二，32是導(dǎo)槽一，4是Z向座，42是導(dǎo)槽三，5是水平滑板，51是導(dǎo)軌三，52是導(dǎo)槽二，6是工作頭座，61是擺動工作頭，62是激光軌跡，7是工作臺，8是工件一，81是孔槽一，82是孔槽二，9是工件二，90是切割縫；在圖I中以虛線方式表示出XYZ三維坐標(biāo)系。
具體實施方式
本實用新型如圖1-3所示，包括機身、旋轉(zhuǎn)工作臺7，所述機身包括相互垂直的底板I和立板2，所述旋轉(zhuǎn)工作臺7水平地設(shè)置在所述底板I上，還包括水平設(shè)置的橫梁3、水平滑板5、Z向座4、工作頭座6和擺動工作頭61 ；在所述立板2的上部水平設(shè)置有導(dǎo)軌一 21，所述橫梁3的端頭設(shè)有與所述導(dǎo)軌一21適配的導(dǎo)槽一 32，所述橫梁3的導(dǎo)槽一 32與導(dǎo)軌一 21活動連接；所述橫梁3的一個側(cè)面上設(shè)有水平設(shè)置的導(dǎo)軌二 31，所述水平滑板5背面設(shè)有與所述導(dǎo)軌二 31適配的導(dǎo)槽二 52，所述水平滑板5的導(dǎo)槽二 52與導(dǎo)軌二 31活動連接；所述水平滑板5的正面設(shè)有垂直于水平面的導(dǎo)軌三51，所述Z向座4的背面設(shè)有與所述導(dǎo)軌三51適配的導(dǎo)槽三42，所述Z向座4的導(dǎo)槽三42與導(dǎo)軌三51活動連接；所述工作頭座6固定連接在所述Z向座4正面的下部；所述擺動工作頭61通過鉸軸連接在所述工作頭座6的底部，所述鉸軸與所述橫梁3上導(dǎo)軌一 21的方向一致。所述擺動工作頭61為激光切割頭。圖1-6中以加載激光切割頭為例，圖中62所顯示的為激光軌跡。同時工作頭61不僅可以是激光切割頭，還可以是裝夾指狀、球狀刀具的銑削頭或磨削頭；用于實現(xiàn)不同場合的切削加工。以加載激光切割頭的本實用新型為例本實用新型使用狀態(tài)一如圖4所示，對工件一 8 (臥式裝夾)斜面上的孔槽一 81的加工。將工件一 8放在旋轉(zhuǎn)工作臺7上，利用工作頭61在ZOY平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運動和直線運動、的復(fù)合即能完成該加工。本實用新型使用狀態(tài)二如圖5所示，對工件一 8 (臥式工件)曲面上的孔槽二 82的加工。將工件一 8放在旋轉(zhuǎn)工作臺7上，利用工作頭61在ZOY平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運動和直線運動，以及在Z向上的直線運動的復(fù)合即能完成該加工。本實用新型使用狀態(tài)三如圖6所示，對工件二 9 (立式裝夾)的加工，利用工作頭61在ZOY平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運動和直線運動、以及工作臺7的轉(zhuǎn)動的復(fù)合，即能完成切割縫90的加工。此外，本實用新型的設(shè)備還能適應(yīng)復(fù)雜結(jié)構(gòu)工件(空間曲面的表面)的預(yù)定位加工。第一種情況是利用激光束在工件空間曲面的表面上進行類似樣沖的定心作用，加工出多個小通孔，多個小通孔構(gòu)成切割輪廓，再采用其它切割形式，沿輪廓進行切割；第二種情況是在空間曲面的表面打孔。本實用新型的特點如下I)、切割時定位更加方便、快捷。2)、無需加工昂貴、制造難度大的三維激光切割頭。一個擺動軸，實現(xiàn)的難度是很小的。無需三維旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的前提下，實現(xiàn)了三維五軸激光切割。只需要一個簡單的切割 頭擺動機構(gòu)。切IllJ頭旋轉(zhuǎn)機構(gòu)機構(gòu)復(fù)雜，切IllJ頭上管線很多，各易纏繞，旋轉(zhuǎn)角度要垂直軸+-360°，水平軸+-90°才能保證切割到整個下半個球面。而擺動角度正負90度時就可以完成切割，結(jié)構(gòu)被大幅度簡化了?？梢詳U展成為復(fù)合的加工中心。更換不同型號的轉(zhuǎn)盤又可以具有不同的功能。—個擺動機構(gòu)的研發(fā)制造成本與激光頭旋轉(zhuǎn)機構(gòu)相比要簡單容易得多了。各個關(guān)節(jié)運動的驅(qū)動機構(gòu)都是相當(dāng)簡單就容易實現(xiàn)的。3)、隨動控制極其簡單，在XOZ平面二軸運動的合成即可。而不需要復(fù)雜的五軸聯(lián)動來實現(xiàn)，也不需要專門的隨動機構(gòu)。簡單的運算合成合成。Uwx=UwXsina ；Uwx=UwX cos a 04)、現(xiàn)有機床改造即可。5)、同時可以更加容易地進行方管、圓管切割、異性管件的切割、橢圓管的切割。尤其是對石油管路的最有很大難度的腮型縫的切割具有無可比擬的方便性，具有更好的柔性。6)、安裝、更換不同的旋轉(zhuǎn)臺(卡盤)、工裝家具，就可以擴展功能、加工范圍。7)、或者將切割頭部分更換成為切削刀具，也可以擴展成為切削機床使用。這些特點都是其它其它結(jié)構(gòu)形式的機床所不具備的。8)、擺動軸線方向和Y軸平行。
權(quán)利要求1.三維激光加工機械，包括機身、旋轉(zhuǎn)工作臺，所述機身包括相互垂直的底板和立板，所述旋轉(zhuǎn)工作臺水平地設(shè)置在所述底板上，其特征在于，還包括水平設(shè)置的橫梁、水平滑板、Z向座、工作頭座和擺動工作頭； 在所述立板的上部水平設(shè)置有導(dǎo)軌一，所述橫梁的端頭設(shè)有與所述導(dǎo)軌一適配的導(dǎo)槽一，所述橫梁的導(dǎo)槽一與導(dǎo)軌一活動連接； 所述橫梁的一個側(cè)面上設(shè)有水平設(shè)置的導(dǎo)軌二，所述水平滑板背面設(shè)有與所述導(dǎo)軌二適配的導(dǎo)槽二，所述水平滑板的導(dǎo)槽二與導(dǎo)軌二活動連接； 所述水平滑板的正面設(shè)有垂直于水平面的導(dǎo)軌三，所述Z向座的背面設(shè)有與所述導(dǎo)軌三適配的導(dǎo)槽三，所述Z向座的導(dǎo)槽三與導(dǎo)軌三活動連接； 所述工作頭座固定連接在所述Z向座正面的下部； 所述擺動工作頭通過鉸軸連接在所述工作頭座的底部，所述鉸軸與所述橫梁上導(dǎo)軌一的方向一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三維激光加工機械，其特征在于，所述工作頭為激光切割頭、銑削頭或磨削頭。
專利摘要三維激光加工機械。涉及具有五軸聯(lián)動功能的三維切削、磨削加工機械。提供了一種能實現(xiàn)三維五軸聯(lián)動，且成本低廉的三維激光加工機械。包括機身、旋轉(zhuǎn)工作臺，所述機身包括相互垂直的底板和立板，所述旋轉(zhuǎn)工作臺水平地設(shè)置在所述底板上，還包括水平設(shè)置的橫梁、水平滑板、Z向座、工作頭座和擺動工作頭；本實用新型的工作臺能夠相對于底板進行旋轉(zhuǎn)，即繞Z軸旋轉(zhuǎn)(α)；橫梁能夠相對于立板直線移動，即沿X軸直線運動；水平滑板能相對于橫梁直線移動，即沿Y軸直線運動；Z向座能相對于水平滑板直線移動，即沿Z軸直線運動；最后，工作頭能對于工作頭座做繞Y軸旋轉(zhuǎn)運動(擺動β)。本實用新型制作更簡單、成本更低廉，進行產(chǎn)業(yè)化的前景更好。
文檔編號B23K26/00GK202479693SQ20122011281
公開日2012年10月10日 申請日期2012年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月22日
發(fā)明者周鵬飛, 潘殿生, 胡金龍 申請人:江蘇揚力數(shù)控機床有限公司