專利名稱：三維激光切割機床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及激光加工設(shè)備，特別是涉及一種三維激光切割機床。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的三維激光切割機床大多采用工作臺移動、定梁式龍門結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)一般只能用于加工幅面較小的工件，而且因為要驅(qū)動重量較大的工作臺，所以其定位速度和動態(tài)響應(yīng)較差。有國外廠家采用懸臂式結(jié)構(gòu)，雖然在X、Y、Z三軸定位速度和動態(tài)響應(yīng)上有很大提高，但加工幅面比工作臺移動、定梁式龍門結(jié)構(gòu)的更小。所以，目前的三維激光切割機床對超出機床行程范圍的長形工件不能實現(xiàn)多次定位切割，不能滿足像航天工業(yè)等領(lǐng)域的大型三維工件的高質(zhì)量切割需求。

實用新型內(nèi)容基于此，有必要提供一種三維激光切割機床，該機床能夠?qū)崿F(xiàn)對大型的長工件的高質(zhì)量切割。一種三維激光切割機床，包括至少四個基臺、固定在所述基臺上的X軸左縱梁與X軸右縱梁、滑動固定于X軸左縱梁與X軸右縱梁上的Y軸橫梁、滑動固定于Y軸橫梁上且可沿Z軸方向運動的垂直運動部分及固定于垂直運動部分上的激光切割頭，所述激光切割頭可跟隨垂直運動部分沿X軸方向、Y軸方向與Z軸方向運動，并具有繞Z軸方向旋轉(zhuǎn)的C軸和繞X軸方向擺動的A軸。在其中一個實施例中，所述三維激光切割機床還包括至少兩個連接X軸左縱梁與X軸右縱梁上的X軸輔助加強梁。在其中一個實施例中，所述X軸左縱梁與X軸右縱梁上分別設(shè)有X軸左縱梁導(dǎo)軌、X軸右縱梁導(dǎo)軌及分別滑動固定于所述X軸左縱梁導(dǎo)軌與X軸右縱梁導(dǎo)軌上的X軸左滑座與X軸右滑座，所述Y軸橫梁固定于所述X軸左滑座與所述X軸右滑座上。在其中一個實施例中，所述Y軸橫梁上設(shè)有Y軸導(dǎo)軌及滑動固定于所述Y軸導(dǎo)軌上的Y軸滑座，所述垂直運動部分固定于所述Y軸滑座上。在其中一個實施例中，所述垂直運動部分包括Z軸滑座，所述Z軸滑座上設(shè)有Z軸導(dǎo)軌，所述Z軸滑座通過所述Z軸導(dǎo)軌滑動固定于所述Y軸滑座上，所述激光切割頭固定于所述Z軸滑座上。在其中一個實施例中，所述三維激光切割機床還包括為滑動運動提供動力的驅(qū)動裝置及與驅(qū)動裝置相連的驅(qū)動齒條，所述驅(qū)動裝置設(shè)置在所述X軸左滑座、X軸右滑座及Y軸滑座上，所述驅(qū)動齒條與所述X軸左縱梁導(dǎo)軌、X軸右縱梁導(dǎo)軌、Y軸導(dǎo)軌及Z軸導(dǎo)軌平行設(shè)置。在其中一個實施例中，所述三維激光切割機床還包括減速機，所述減速機與所述驅(qū)動裝置及驅(qū)動齒條相連。在其中一個實施例中，所述驅(qū)動裝置的驅(qū)動動力源為伺服電機。[0012]在其中一個實施例中，所述三維激光切割機床還包括一個移動工作臺，所述移動工作臺設(shè)置于所述激光切割頭下方。上述三維激光切割機床中，激光切割頭固 定在垂直運動部分上而隨著垂直運動部分運動，垂直運動部分滑動固定于Y軸橫梁上，Y軸橫梁可以在X軸左縱梁與X軸右縱梁上滑動，因此，該三維激光切割機床的激光切割頭能夠?qū)崿F(xiàn)X、Y、Z三軸和自身的C、A軸方向上的運動，即實現(xiàn)五軸聯(lián)動，傳統(tǒng)的采用工作臺移動、Y軸橫梁靜止的三維激光切割機床，由于工作臺及工作臺上面固定的工件都有較大重量而導(dǎo)致動態(tài)響應(yīng)差、定位精度低，該三維激光切割機床采用Y軸橫梁帶動激光切割頭運動的方式因為質(zhì)量輕而具有動態(tài)響應(yīng)好、定位精度高的優(yōu)點，能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量切割。另外，基臺、X軸左縱梁、X軸右縱梁及Y軸橫梁的設(shè)計使該三維激光切割機床具有較大的空間從而使該三維激光切割機床能夠加工大型的長工件。

圖I為本實用新型三維激光切割機床的立體圖；圖2為圖I所示三維激光切割機床的X軸右滑座示意圖；圖3為圖I所示三維激光切割機床的Z軸滑座及Y軸滑座去掉外殼后的配合示意圖；圖4為本實用新型三維激光切割機床工作示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的較佳實施例進行詳細闡述，以使本實用新型的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本實用新型的保護范圍做出更為清楚明確的界定。請參考圖I 4，本實用新型的較佳實施方式提供一種三維激光切割機床100，該三維激光切割機床100包括至少四個基臺110、固定在基臺110上的X軸左縱梁120與X軸右縱梁130、滑動固定于X軸左縱梁120與X軸右縱梁130上的Y軸橫梁140、滑動固定于Y軸橫梁140上且可沿Z軸方向運動的垂直運動部分150及固定于垂直運動部分150上的激光切割頭160，激光切割頭160可跟隨垂直運動部分150沿X軸方向、Y軸方向與Z軸方向運動，并具有繞Z軸方向旋轉(zhuǎn)的C軸和繞X軸方向擺動的A軸。該三維激光切割機床100的激光切割頭能夠通過垂直運動部分150、Y軸橫梁140、Χ軸左縱梁120及X軸右縱梁130的配合實現(xiàn)Χ、Υ、Ζ三軸的運動，并通過激光切割頭160上的C軸與A軸實現(xiàn)轉(zhuǎn)動與擺動，從而實現(xiàn)X軸、Y軸、Z軸、C軸及A軸的五軸聯(lián)動。相對于傳統(tǒng)的采用工作臺移動、Y軸橫梁靜止的三維激光切割機床，因工作臺及工作臺上面固定的工件都有較大重量而導(dǎo)致動態(tài)響應(yīng)差、定位精度低，該三維激光切割機床100采用Y軸橫梁140帶動激光切割頭160運動的方式因為質(zhì)量輕而具有動態(tài)響應(yīng)好、定位精度高的優(yōu)點，能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量切割。同時Y軸橫梁140、X軸左縱梁120及X軸右縱梁130及基臺110的配合形成了較大的三維空間，因此能夠?qū)崿F(xiàn)對大型的長工件的切割。該三維激光切割機床100的X軸左縱梁120及X軸右縱梁130設(shè)置在基臺110上，此處的基臺110的個數(shù)為四個，其數(shù)量可以根據(jù)實際需要進行調(diào)整。X軸左縱梁120設(shè)置在其中兩個基臺110上，X軸右縱梁130設(shè)置在另外兩個基臺110。使用時，基臺110固定在地基上?；_110上可以進一步設(shè)置調(diào)整X軸左縱梁120與X軸右縱梁130水平的調(diào)平機構(gòu)。X軸左縱梁120與X軸右縱梁130通過螺絲鎖附或者其它合適方式固定在四個基臺110 上。 該三維激光切割機床100還包括至少兩個固定于X軸左縱梁120與X軸右縱梁130上的X軸輔助加強梁128。此處，該X軸輔助加強梁128的數(shù)量為兩個，其固定在X軸左縱梁120與X軸右縱梁130的兩端，使該機床100具有較高的穩(wěn)定度與機械強度。該三維激光切割機床100的X軸左縱梁120上設(shè)有X軸左縱梁導(dǎo)軌121及滑動固定于X軸左縱梁導(dǎo)軌121上的X軸左滑座123。該三維激光切割機床100的X軸右縱梁130上設(shè)有X軸右縱梁導(dǎo)軌131及滑動固定于X軸右縱梁導(dǎo)軌131上的X軸右滑座133。Y軸橫梁140固定于X軸左滑座123與X軸右滑座133上。這樣Y軸橫梁140即可沿X軸左縱梁120與X軸右縱梁130滑動。進一步的，該三維激光切割機床100還包括為滑動運動提供動力的驅(qū)動裝置170及與驅(qū)動裝置170相連的驅(qū)動齒條。該驅(qū)動裝置170設(shè)置在滑座上，驅(qū)動齒條與導(dǎo)軌平行設(shè)置。此處X軸左縱梁120與X軸右縱梁130上均設(shè)有驅(qū)動齒條，分別為X軸左縱梁驅(qū)動齒條122與X軸右縱梁驅(qū)動齒條132。X軸左縱梁驅(qū)動齒條122與X軸左縱梁導(dǎo)軌121平行設(shè)置，X軸右縱梁驅(qū)動齒條132與X軸右縱梁導(dǎo)軌131平行設(shè)置。此處的驅(qū)動裝置170的驅(qū)動動力源可以為伺服電機，數(shù)量為兩個，其分別固定于X軸左滑座123與X軸右滑座133上。驅(qū)動裝置170與驅(qū)動齒條122、132相連，為Y軸橫梁140能夠在X軸左縱梁120與X軸右縱梁130上運動提供動力。該三維激光切割機床100還包括減速機180，減速機180設(shè)置在X軸左滑座123與X軸右滑座133上，并與驅(qū)動裝置170及驅(qū)動齒條122、132相連。減速機180將驅(qū)動裝置170產(chǎn)生的驅(qū)動力傳遞到驅(qū)動齒條122、132上。減速機180的設(shè)置可以使驅(qū)動裝置170運行的更平穩(wěn)，同時能夠產(chǎn)生更大的驅(qū)動力。該三維激光切割機床100的Y軸橫梁140上設(shè)有Y軸導(dǎo)軌141，與Y軸導(dǎo)軌141平行的Y軸驅(qū)動齒條142及滑動固定于Y軸導(dǎo)軌141上的Y軸滑座143。垂直運動部分150固定于Y軸滑座143上，從而能夠沿著Y軸滑座143滑動。Y軸滑座143上也可以進一步設(shè)置驅(qū)動裝置170與減速機180，Y軸橫梁140上可以設(shè)置與Y軸導(dǎo)軌141平行的Y軸驅(qū)動齒條142。驅(qū)動裝置170通過減速機180及Y軸驅(qū)動齒條142來驅(qū)動垂直運動部分150在Y軸橫梁140上滑動。這些結(jié)構(gòu)與X軸左滑座123及X軸左縱梁120的結(jié)構(gòu)類似，作用也相同。在此不再贅述。該三維激光切割機床100的垂直運動部分150包括Z軸滑座153。該Z軸滑座153上設(shè)有Z軸導(dǎo)軌151，Z軸滑座153通過該Z軸導(dǎo)軌151滑動固定于Y軸滑座143上，激光切割頭160固定于Z軸滑座153上。這樣激光切割頭160可以跟隨Z軸滑座153沿著Z軸導(dǎo)軌151相對于Y軸滑座143滑動。Y軸滑座143除了設(shè)有使垂直運動部分150沿Y軸橫梁滑動的驅(qū)動裝置170與減速機180外，還設(shè)有使Z軸滑座153沿Y軸滑座143滑動的驅(qū)動裝置170與減速機180。Z軸滑座153上也設(shè)有Z軸驅(qū)動齒條152。這樣驅(qū)動裝置170及減速機180可與Z軸驅(qū)動齒條152配合，來實現(xiàn)Z軸滑座153相對于Y軸滑座143運動。此處，該三維激光切割機床100的Z軸的運動原理及結(jié)構(gòu)與Y軸的運動原理及結(jié)構(gòu)相似，在此不再贅述。該三維激光切割機床100還包括一個移動工作臺190，該移動工作臺190設(shè)置于激光切割頭160下方。工件191可以固定在該移動工作臺190上，這樣加工時工件191可以隨著移動工作臺190多次定位移動，從而能夠更加方便的對大型工件進行加工。該三維激光切割機床100工作時，工件191固定于移動工作臺190上。當(dāng)需要切割工件191的某一部位時，通過數(shù)控系統(tǒng)的控制，先使工件191隨移動工作臺190移動定位到機床加工范圍內(nèi)，機床100在X軸、Y軸移動到合適的位置，然后控制Z軸向下運動到指定位置來實現(xiàn)激光切割頭160的移動到位，最后控制激光切割頭160進行切割。該三維激光切割機床100在工作過程中，通過Y軸橫梁140移動來帶動激光切割頭160，而不是移動 激光切割頭160下方固定有工件191的移動工作臺190來實現(xiàn)運動到位然后進行切割，由于Y軸橫梁140的重量比固定有工件191的移動工作臺190的重量輕很多，因此激光切割頭160移動起來就具有動態(tài)響應(yīng)好、定位精度高的優(yōu)點，即該三維激光切割機床100能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的切割。另外，基臺110的設(shè)置可以使該三維激光切割機床100的激光切割頭160下方有足夠大的空間來設(shè)置工件191，從而實現(xiàn)對三維大型工件的加工?；_110的設(shè)計還可以使工件191更方便的移至待加工位置，且具有接近觀察性好的優(yōu)點，即操作人員觀察該三維激光切割機床100時可以靠得很近，且觀察時視線不容易被阻擋。移動工作臺190的設(shè)置可以進一步擴展該三維激光切割機床100的加工范圍。當(dāng)工件191的長度尺寸超出該機床100的工作范圍時，可以通過移動工作臺190來實現(xiàn)工件191相對位置的變化，即將工件191需要加工的部分移至該機床100的工作范圍內(nèi)，從而實現(xiàn)對長形工件191的切割。該三維激光切割機床100的激光切割頭160固定在垂直運動部分150上而隨著垂直運動部分150運動,垂直運動部分150滑動固定于Y軸橫梁140上,Y軸橫梁140可以在X軸左縱梁120與X軸右縱梁130上滑動。因此，該三維激光切割機床100的激光切割頭160能夠?qū)崿F(xiàn)X、Y、Z三軸的運動，而激光切割頭160自身帶有繞Z軸方向旋轉(zhuǎn)的C軸和繞X軸方向擺動的A軸，可以真正地實現(xiàn)五軸聯(lián)動。傳統(tǒng)的采用工作臺移動、定梁式的三維激光切割機床，由于工作臺及工作臺上面固定的工件都有較大的重量而導(dǎo)致動態(tài)響應(yīng)差、定位精度低，該三維激光切割機床100采用Y軸橫梁140帶動激光切割頭160運動的方式因為質(zhì)量輕而具有動態(tài)響應(yīng)好、定位精度高的優(yōu)點，能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量切割。另外，基臺110、X軸左縱梁120、X軸右縱梁130及Y軸橫梁140的設(shè)計使該三維激光切割機床100具有較大的空間從而使該機床100能夠加工大型工件。以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。
權(quán)利要求1.一種三維激光切割機床，其特征在于，包括至少四個基臺、固定在所述基臺上的X軸左縱梁與X軸右縱梁、滑動固定于X軸左縱梁與X軸右縱梁上的Y軸橫梁、滑動固定于Y軸橫梁上且可沿Z軸方向運動的垂直運動部分及固定于垂直運動部分上的激光切割頭，所述激光切割頭可跟隨垂直運動部分沿X軸方向、Y軸方向與Z軸方向運動，并具有繞Z軸方向旋轉(zhuǎn)的C軸和繞X軸方向擺動的A軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三維激光切割機床，其特征在于，所述三維激光切割機床還包括至少兩個連接X軸左縱梁與X軸右縱梁上的X軸輔助加強梁。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三維激光切割機床，其特征在于，所述X軸左縱梁與X軸右縱梁上分別設(shè)有X軸左縱梁導(dǎo)軌、X軸右縱梁導(dǎo)軌及分別滑動固定于所述X軸左縱梁導(dǎo)軌與X軸右縱梁導(dǎo)軌上的X軸左滑座與X軸右滑座，所述Y軸橫梁固定于所述X軸左滑座與所述X軸右滑座上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三維激光切割機床，其特征在于，所述Y軸橫梁上設(shè)有Y軸導(dǎo)軌及滑動固定于所述Y軸導(dǎo)軌上的Y軸滑座，所述垂直運動部分固定于所述Y軸滑座上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三維激光切割機床，其特征在于，所述垂直運動部分包括Z軸滑座，所述Z軸滑座上設(shè)有Z軸導(dǎo)軌，所述Z軸滑座通過所述Z軸導(dǎo)軌滑動固定于所述Y軸滑座上，所述激光切割頭固定于所述Z軸滑座上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3、4或5所述的三維激光切割機床，其特征在于，所述激光切割機床還包括為滑動運動提供動カ的驅(qū)動裝置及與驅(qū)動裝置相連的驅(qū)動齒條，所述驅(qū)動裝置設(shè)置在所述X軸左滑座、X軸右滑座及Y軸滑座上，所述驅(qū)動齒條與所述X軸左縱梁導(dǎo)軌、X軸右縱梁導(dǎo)軌、Y軸導(dǎo)軌及Z軸導(dǎo)軌平行設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的三維激光切割機床，其特征在于，所述三維激光切割機床還包括減速機，所述減速機與所述驅(qū)動裝置及驅(qū)動齒條相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的三維激光切割機床，其特征在于，所述驅(qū)動裝置的驅(qū)動動力源為伺服電機。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任意一項所述的三維激光切割機床，其特征在于，所述三維激光切割機床還包括一個移動工作臺，所述移動工作臺設(shè)置于所述激光切割頭下方。
專利摘要一種三維激光切割機床包括至少四個基臺、固定在基臺上的X軸左縱梁與X軸右縱梁、滑動固定于X軸左縱梁與X軸右縱梁上的Y軸橫梁、滑動固定于Y軸橫梁上且可沿Z軸方向運動的垂直運動部分及固定于垂直運動部分上的激光切割頭，激光切割頭可跟隨垂直運動部分沿X軸方向、Y軸方向與Z軸方向運動，并具有繞Z軸方向旋轉(zhuǎn)的C軸和繞X軸方向擺動的A軸，該三維激光切割機床的激光切割頭可以實現(xiàn)X軸、Y軸/Z軸及自身的C軸/A軸方向上的運動，實現(xiàn)五軸聯(lián)動。相對于采用工作臺移動的三維激光切割機床具有動態(tài)響應(yīng)好、定位精度高的優(yōu)點。另外，基臺、X軸左縱梁、X軸右縱梁及Y軸橫梁的設(shè)計使該三維激光切割機床能夠加工大型的長工件。
文檔編號B23K26/38GK202539814SQ20122014361
公開日2012年11月21日 申請日期2012年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月5日
發(fā)明者夏小川, 胡家生, 趙劍, 陳根余, 陳燚, 高云峰 申請人:深圳市大族激光科技股份有限公司