專利名稱：一種雙工位薄壁管材的激光微加工設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于薄壁管材激光微加工領(lǐng)域，涉及一種激光加工設(shè)備，特別涉及一種雙工位薄壁管材的激光微加工設(shè)備。
背景技術(shù)：
激光微加工是利用光的能量經(jīng)過(guò)透鏡聚焦后在焦點(diǎn)上達(dá)到很高的能量密度，靠光熱效應(yīng)來(lái)加工的。激光加工不需要工具、加工速度快、表面變形小，可加工各種材料。用激光束對(duì)材料進(jìn)行各種加工，如打孔、切割、劃片、焊接、熱處理等。某些具有亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)的物質(zhì)，在外來(lái)光子的激發(fā)下會(huì)吸收光能，使處于高能級(jí)原子的數(shù)目大于低能級(jí)原子的數(shù)目一粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，若有一束光照射，光子的能量等于這兩個(gè)能相對(duì)應(yīng)的差，這時(shí)就會(huì)產(chǎn)生受激輻射，輸出大量的光能。激光微加工由于加工效率高、切割殘?jiān)?、非接觸加工、易實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的自動(dòng)化等特點(diǎn)，因而成為薄壁管材加工的主要方法。現(xiàn)有的薄壁管材激光微加工設(shè)備通常為單工位，單個(gè)操作工操作的形式，設(shè)備占地面積大，生產(chǎn)效率低，不利于生產(chǎn)成本的控制。有鑒于此，如今迫切需要一種生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品成本低的薄壁管材的激光微加工設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術(shù)缺陷之一，特別是解決現(xiàn)有單工位薄壁管材激光微加工設(shè)備占地面積大,生產(chǎn)效率低,產(chǎn)品成本高的問(wèn)題。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出了一種雙工位薄壁管材的激光微加工設(shè)備，包括兩個(gè)加工工位，每個(gè)加工工位獨(dú)立加工不同的工件；每個(gè)加工工位設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸、直線軸、激光切割頭、輔助高壓氣體供氣單元、Z軸模塊、激光發(fā)生器、準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡、照明光源、45°反射鏡、CCD ;所述激光切割頭包括激光噴嘴、保護(hù)鏡、聚焦鏡；
所述旋轉(zhuǎn)軸包括電機(jī)、聯(lián)軸器、蝸桿、蝸輪、拉桿模塊、外殼、端蓋、夾頭；所述拉桿模塊包括拉桿蓋、活塞、拉桿座、滾動(dòng)軸承、軸套、拉桿，拉桿為中空結(jié)構(gòu)；所述外殼的一端設(shè)置拉桿蓋、拉桿座，另一端設(shè)置端蓋；所述拉桿蓋、拉桿座之間設(shè)有活塞、軸套、滾動(dòng)軸承；活塞的兩側(cè)分別設(shè)有第一氣腔、第二氣腔，第一氣腔、第二氣腔分別設(shè)有出入口，通過(guò)出入口充放氣，所述出入口連接輔助高壓氣體供氣單元；所述夾頭設(shè)置于拉桿的一端，穿過(guò)端蓋露出一部分；夾頭通過(guò)從旋轉(zhuǎn)軸靠近拉桿蓋的一端擰入拉桿模塊的另一端螺紋孔中；所述聯(lián)軸器將電機(jī)的輸出軸和蝸桿軸連接，蝸桿與蝸輪配合，所述蝸輪與拉桿共軸，蝸輪軸即為拉桿軸；電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)最終帶動(dòng)拉桿軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；
所述旋轉(zhuǎn)軸用于夾持薄壁管材，并帶動(dòng)薄壁管材高精度旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸的底座安裝在直線軸的動(dòng)板上，可沿直線軸進(jìn)給；直線軸和旋轉(zhuǎn)軸組成了激光加工設(shè)備的精密二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)；
兩個(gè)激光切割頭安裝在各自的Z軸模塊上，兩個(gè)Z軸模塊分別安裝在基準(zhǔn)上，可手動(dòng)或者自動(dòng)實(shí)現(xiàn)在Z軸模塊的上下直線運(yùn)動(dòng)，從而能夠根據(jù)不同管徑調(diào)整激光噴嘴下沿距離薄壁管材最表面的距離，控制待加工薄壁管材聚焦光斑的能量分布，同時(shí)在加工過(guò)程中能夠隨時(shí)根據(jù)激光光斑的變化調(diào)整噴嘴與加工薄壁管材表面的距離；
所述激光發(fā)生器所發(fā)出的激光束經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡形成水平激光束，而后與照明光源發(fā)射的光同時(shí)入射至45°反射鏡，45°反射鏡對(duì)水平激光束全反射，并對(duì)照明光45°增透，激光束垂直入射到聚焦鏡上；透過(guò)聚焦鏡的激光束經(jīng)過(guò)保護(hù)鏡在焦點(diǎn)處聚成一極小的光斑，光斑在加工平臺(tái)上的薄壁管材表面使工件瞬間汽化，再配合輔助高壓氣體供氣單元提供的輔助切割氣體將汽化的金屬吹走；
所述CCD接收從45°反射鏡反射的光，CCD用以在激光光斑位置調(diào)整時(shí)觀察光斑聚焦情況，同時(shí)在加工過(guò)程中隨時(shí)查看加工情況，并對(duì)加工過(guò)程全程錄像；
所述微加工設(shè)備還包括控制系統(tǒng)；所述控制系統(tǒng)包括用于控制兩個(gè)加工工位上的直線軸、旋轉(zhuǎn)軸和Z軸模塊的運(yùn)動(dòng)控制單元，以及用于控制激光發(fā)生器的激光控制單元；所述控制系統(tǒng)與直線軸、旋轉(zhuǎn)軸、Z軸模塊、激光發(fā)生器、CCD連接。 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，將兩個(gè)加工工位的二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)分別安裝在天然花崗巖材質(zhì)制作的基準(zhǔn)上；該二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)集管材裝夾與材料處理于一體，采用高分辨率光柵尺和高精度編碼器位置反饋實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)控制；所述兩個(gè)Z軸模塊分別安裝在天然花崗巖的基準(zhǔn)上。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述微加工設(shè)備包括水平工作面、與水平工作面垂直設(shè)置的立柱；兩個(gè)加工工位的二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)分別安裝在水平工作面上，兩個(gè)Z軸模塊分別安裝在立柱上。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述控制系統(tǒng)控制集成于一體，或者包括兩個(gè)子控制系統(tǒng)，分別控制兩個(gè)加工工位上的直線軸、旋轉(zhuǎn)軸、Z軸模塊、激光發(fā)生器。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述控制系統(tǒng)安裝于PC機(jī)中或安裝于手持移動(dòng)終端中，PC機(jī)或手持移動(dòng)終端通過(guò)控制線纜與直線軸、旋轉(zhuǎn)軸、Z軸模塊、激光發(fā)生器、CCD連接。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述活塞包括活塞套、活塞內(nèi)套，活塞套、活塞內(nèi)套設(shè)有O形密封圈密封。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述端蓋與外蓋之間設(shè)有端內(nèi)蓋；所述旋轉(zhuǎn)軸裝置包括底座，所述外殼設(shè)置于該底座上。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述拉桿為中空無(wú)縫管。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述拉桿的一端設(shè)有拉桿旋鈕，可手動(dòng)旋轉(zhuǎn)拉桿。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述旋轉(zhuǎn)軸在夾緊管材時(shí)，對(duì)第一氣腔充氣，高壓氣體會(huì)推動(dòng)拉桿模塊朝第一方向運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)外殼、端內(nèi)蓋和端蓋一起朝第一方向運(yùn)動(dòng)，直到端蓋的內(nèi)圓錐面與夾頭的外圓錐面緊貼為止，端蓋繼續(xù)向第一方向運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致彈性?shī)A頭收緊，將管材抱住，保持該狀態(tài)，管材將一直被夾頭抱緊； 需要松開(kāi)管材時(shí)，為第二氣腔充氣、第一氣腔放氣，高壓氣體帶動(dòng)拉桿模塊朝第二方向運(yùn)動(dòng)從而推動(dòng)外殼、端內(nèi)蓋和端蓋朝第二方向運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而使得彈性?shī)A頭的外圓錐面與端蓋的內(nèi)圓錐面相脫離，保持松開(kāi)狀態(tài)，此時(shí)彈性?shī)A頭依靠自身的彈性回復(fù)力保持松開(kāi)狀態(tài)，管材將被松開(kāi)。通過(guò)本發(fā)明提出的雙工位薄壁管材的激光微加工設(shè)備，一臺(tái)設(shè)備上能容許兩個(gè)工人同時(shí)操作，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，極大的降低了生產(chǎn)成本。同時(shí)，本發(fā)明設(shè)備加工速度快、加工精度高；且各個(gè)功能塊模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊，互換性強(qiáng)，更新?lián)Q代容易。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
圖1為雙工位薄壁管材的激光微加工設(shè)備的俯視 圖2為雙工位薄壁管材的激光微加工設(shè)備的工作平臺(tái)示意 圖3為旋轉(zhuǎn)軸的立體 圖4為旋轉(zhuǎn)軸主要部件的剖視圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“上”、“下”、“內(nèi)”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，一體地連接，也可以是可拆卸連接；可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。本發(fā)明的主要?jiǎng)?chuàng)新之處在于，本發(fā)明創(chuàng)新地提出了一種雙工位薄壁管材的激光微加工設(shè)備，一臺(tái)設(shè)備上設(shè)有兩個(gè)工位，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，有效降低了生產(chǎn)成本。請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明雙工位薄壁管材的激光微加工設(shè)備包括兩個(gè)加工工位，每個(gè)加工工位獨(dú)立加工不同的工件；每個(gè)加工工位設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸、直線軸、激光切割頭、輔助高壓氣體供氣單元、Z軸模塊、激光發(fā)生器、準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡、照明光源、45°反射鏡、CCD ;所述激光切割頭包括激光噴嘴、保護(hù)鏡、聚焦鏡。請(qǐng)參閱圖2，本發(fā)明激光微加工設(shè)備還包括水平工作臺(tái)1、垂直設(shè)置于水平工作臺(tái)I上的立柱2 ;水平工作臺(tái)I的下方設(shè)置若干方鋼管3，方鋼管3下方設(shè)有調(diào)整墊腳4，可以調(diào)整高度。本實(shí)施例中，兩個(gè)加工工位的二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)分別安裝在水平工作面上，兩個(gè)Z軸模塊分別安裝在立柱2上。具體地，將兩個(gè)加工工位的二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)分別安裝在天然花崗巖材質(zhì)制作的基準(zhǔn)上；該二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)集管材裝夾與材料處理于一體，采用高分辨率光柵尺和高精度編碼器位置反饋實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)控制；所述兩個(gè)Z軸模塊分別安裝在天然花崗巖的基準(zhǔn)上。本實(shí)施例中，兩個(gè)工位的激光切割頭安裝在各自的Z軸模塊上，兩個(gè)Z軸模塊分別安裝在基準(zhǔn)上，可手動(dòng)或者自動(dòng)實(shí)現(xiàn)在Z軸模塊的上下直線運(yùn)動(dòng)，從而能夠根據(jù)不同管徑調(diào)整激光噴嘴下沿距離薄壁管材最表面的距離，控制待加工薄壁管材聚焦光斑的能量分布，同時(shí)在加工過(guò)程中能夠隨時(shí)根據(jù)激光光斑的變化調(diào)整噴嘴與加工薄壁管材表面的距離。所述激光發(fā)生器所發(fā)出的激光束經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡形成水平激光束，而后與照明光源發(fā)射的光同時(shí)入射至45°反射鏡，45°反射鏡對(duì)水平激光束全反射，并對(duì)照明光45°增透，激光束垂直入射到聚焦鏡上；透過(guò)聚焦鏡的激光束經(jīng)過(guò)保護(hù)鏡在焦點(diǎn)處聚成一極小的光斑，光斑在加工平臺(tái)上的薄壁管材表面使工件瞬間汽化，再配合輔助高壓氣體供氣單元提供的輔助切割氣體將汽化的金屬吹走。所述CXD接收從45°反射鏡反射的光，CXD用以在激光光斑位置調(diào)整時(shí)觀察光斑聚焦情況，同時(shí)在加工過(guò)程中隨時(shí)查看加工情況，并對(duì)加工過(guò)程全程錄像。所述微加工設(shè)備還包括控制系統(tǒng)；所述控制系統(tǒng)包括用于控制兩個(gè)加工工位上的直線軸、旋轉(zhuǎn)軸和Z軸模塊的運(yùn)動(dòng)控制單元，以及用于控制激光發(fā)生器的激光控制單元；所述控制系統(tǒng)與直線軸、旋轉(zhuǎn)軸、Z軸模塊、激光發(fā)生器、CCD連接。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述控制系統(tǒng)控制集成于一體，或者包括兩個(gè)子控制系統(tǒng)，分別控制兩個(gè)加工工位上的直線軸、旋轉(zhuǎn)軸、Z軸模塊、激光發(fā)生器。此外，所述控制系統(tǒng)安裝于PC機(jī)中或安裝于手持移動(dòng)終端中，PC機(jī)或手持移動(dòng)終端通過(guò)控制線纜與直線軸、旋轉(zhuǎn)軸、Z軸模塊、激光發(fā)生器、CCD連接。請(qǐng)參閱圖3、圖4，以下介紹本實(shí)施例中旋轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)，當(dāng)然，旋轉(zhuǎn)軸還可以為其他形狀。旋轉(zhuǎn)軸包括伺服電機(jī)114、聯(lián)軸器116、蝸桿117、蝸輪109、拉桿模塊、外殼108、端內(nèi)蓋111、端蓋112、夾頭113。所述旋轉(zhuǎn)軸裝置包括底座115，所述外殼108設(shè)置于該底座115上。由此，旋轉(zhuǎn)軸整體可以非常方便的安裝固定在直線軸平臺(tái)上，整體便于安裝(安裝到直線軸平臺(tái)上)，利用定位銷，可以實(shí)現(xiàn)粗定位。如圖4所示,所述拉桿模塊包括拉桿蓋102、活塞(包括活塞套103、活塞內(nèi)套104,活塞套103、活塞內(nèi)套104設(shè)有O形密封圈密封)、拉桿座105、滾動(dòng)軸承107、軸套106、拉桿110，拉桿110為中空無(wú)縫結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)軸是內(nèi)部中空的結(jié)構(gòu)，能讓拉桿110從中間通過(guò)，同時(shí)中空的旋轉(zhuǎn)軸能夠?qū)崿F(xiàn)管材輸送功能和濕切割作業(yè)功能。拉桿110為一個(gè)中空的薄壁無(wú)縫管，當(dāng)濕切加工時(shí)，采用后置導(dǎo)水方式:整根管材浸入導(dǎo)水管中，一旦導(dǎo)水管泄露，水流也是在拉桿的中空密封腔內(nèi)，不會(huì)影響電機(jī)114的正常工作。所述拉桿的一端設(shè)有拉桿旋鈕101，可手動(dòng)旋轉(zhuǎn)拉桿110。所述外殼108的一端設(shè)置拉桿蓋102、拉桿座105，另一端設(shè)置端蓋112 ;所述拉桿蓋102、拉桿座105之間設(shè)有活塞、軸套106、滾動(dòng)軸承107?；钊膬蓚?cè)分別設(shè)有第一氣腔118、第二氣腔119，第一氣腔118、第二氣腔119分別設(shè)有出入口，通過(guò)出入口充放氣；所述夾頭113設(shè)置于拉桿110的一端，穿過(guò)端蓋112露出一部分；夾頭113通過(guò)從旋轉(zhuǎn)軸靠近拉桿蓋102的一端擰入拉桿模塊的另一端螺紋孔中。所述聯(lián)軸器116將電機(jī)114的輸出軸和蝸桿117的軸連接，蝸桿117與蝸輪109配合，所述蝸輪109與拉桿110共軸，蝸輪軸即為拉桿軸。電機(jī)114的轉(zhuǎn)動(dòng)最終帶動(dòng)拉桿軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)軸夾緊管材時(shí)，對(duì)第一氣腔118充氣，高壓氣體會(huì)推動(dòng)拉桿模塊朝第一方向(如圖4中的右邊)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)外殼108、端內(nèi)蓋111和端蓋112 —起朝第一方向運(yùn)動(dòng)，直到端蓋112的內(nèi)圓錐面與夾頭113的外圓錐面緊貼為止，端蓋112繼續(xù)向第一方向運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致彈性?shī)A頭113收緊，將管材抱住，保持該狀態(tài)，管材將一直被夾頭113抱緊。需要松開(kāi)管材時(shí)，為第二氣腔119充氣、第一氣腔118放氣，高壓氣體帶動(dòng)拉桿模塊朝第二方向運(yùn)動(dòng)從而推動(dòng)外殼108、端內(nèi)蓋111和端蓋112朝第二方向(如圖4中的左邊)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而使得彈性?shī)A頭113的外圓錐面與端蓋112的內(nèi)圓錐面相脫離，保持松開(kāi)狀態(tài)，此時(shí)彈性?shī)A頭113依靠自身的彈性回復(fù)力保持松開(kāi)狀態(tài)，管材將被松開(kāi)。此外，為了保證氣密性各個(gè)部分之間采用O形密封圈密封。此外，本發(fā)明加工設(shè)備還可以設(shè)置兩個(gè)以上的工位，即一臺(tái)設(shè)備可以供3個(gè)或3個(gè)以上工人同時(shí)操作。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
權(quán)利要求
1.一種雙工位薄壁管材的激光微加工設(shè)備，其特征在于，包括兩個(gè)加工工位，每個(gè)加工工位獨(dú)立加工不同的工件； 每個(gè)加工工位設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸、直線軸、激光切割頭、輔助高壓氣體供氣單元、Z軸模塊、激光發(fā)生器、準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡、照明光源、45°反射鏡、CCD ;所述激光切割頭包括激光噴嘴、保護(hù)鏡、聚焦鏡； 所述旋轉(zhuǎn)軸包括電機(jī)、聯(lián)軸器、蝸桿、蝸輪、拉桿模塊、外殼、端蓋、夾頭；所述拉桿模塊包括拉桿蓋、活塞、拉桿座、滾動(dòng)軸承、軸套、拉桿，拉桿為中空結(jié)構(gòu)；所述外殼的一端設(shè)置拉桿蓋、拉桿座，另一端設(shè)置端蓋；所述拉桿蓋、拉桿座之間設(shè)有活塞、軸套、滾動(dòng)軸承；活塞的兩側(cè)分別設(shè)有第一氣腔、第二氣腔，第一氣腔、第二氣腔分別設(shè)有出入口，通過(guò)出入口充放氣，所述出入口連接輔助高壓氣體供氣單元；所述夾頭設(shè)置于拉桿的一端，穿過(guò)端蓋露出一部分；夾頭通過(guò)從旋轉(zhuǎn)軸靠近拉桿蓋的一端擰入拉桿模塊的另一端螺紋孔中；所述聯(lián)軸器將電機(jī)的輸出軸和蝸桿軸連接，蝸桿與蝸輪配合，所述蝸輪與拉桿共軸，蝸輪軸即為拉桿軸；電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)最終帶動(dòng)拉桿軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)； 所述旋轉(zhuǎn)軸用于夾持薄壁管材，并帶動(dòng)薄壁管材高精度旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸的底座安裝在直線軸的動(dòng)板上，可沿直線軸進(jìn)給；直線軸和旋轉(zhuǎn)軸組成了激光加工設(shè)備的精密二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)； 兩個(gè)激光切割頭安裝在各自的Z軸模塊上，兩個(gè)Z軸模塊分別安裝在基準(zhǔn)上，可手動(dòng)或者自動(dòng)實(shí)現(xiàn)在Z軸模塊的上下直線運(yùn)動(dòng)，從而能夠根據(jù)不同管徑調(diào)整激光噴嘴下沿距離薄壁管材最表面的距離，控制待加工薄壁管材聚焦光斑的能量分布，同時(shí)在加工過(guò)程中能夠隨時(shí)根據(jù)激光光斑的變化調(diào)整噴嘴與加工薄壁管材表面的距離； 所述激光發(fā)生器所發(fā)出的激光束經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡形成水平激光束，而后與照明光源發(fā)射的光同時(shí)入射至45°反射鏡，45°反射鏡對(duì)水平激光束全反射，并對(duì)照明光45°增透，激光束垂直入射到聚焦鏡上；透過(guò)聚焦鏡的激光束經(jīng)過(guò)保護(hù)鏡在焦點(diǎn)處聚成一極小的光斑，光斑在加工平臺(tái)上的薄壁管材表面使工件瞬間汽化，再配合輔助高壓氣體供氣單元提供的輔助切割氣體將汽化的金 屬吹走； 所述CCD接收從45°反射鏡反射的光，CCD用以在激光光斑位置調(diào)整時(shí)觀察光斑聚焦情況，同時(shí)在加工過(guò)程中隨時(shí)查看加工情況，并對(duì)加工過(guò)程全程錄像； 所述微加工設(shè)備還包括控制系統(tǒng)；所述控制系統(tǒng)包括用于控制兩個(gè)加工工位上的直線軸、旋轉(zhuǎn)軸和Z軸模塊的運(yùn)動(dòng)控制單元，以及用于控制激光發(fā)生器的激光控制單元；所述控制系統(tǒng)與直線軸、旋轉(zhuǎn)軸、Z軸模塊、激光發(fā)生器、CCD連接。
2.如權(quán)利要求1所述的雙工位薄壁管材的激光微加工設(shè)備，其特征在于，將兩個(gè)加工工位的二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)分別安裝在天然花崗巖材質(zhì)制作的基準(zhǔn)上；該二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)集管材裝夾與材料處理于一體，采用高分辨率光柵尺和高精度編碼器位置反饋實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)控制；所述兩個(gè)Z軸模塊分別安裝在天然花崗巖的基準(zhǔn)上。
3.如權(quán)利要求2所述的雙工位薄壁管材的激光微加工設(shè)備，其特征在于，所述微加工設(shè)備包括水平工作面、與水平工作面垂直設(shè)置的立柱；兩個(gè)加工工位的二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)分別安裝在水平工作面上，兩個(gè)Z軸模塊分別安裝在立柱上。
4.如權(quán)利要求1所述的雙工位薄壁管材的激光微加工設(shè)備，所述控制系統(tǒng)控制集成于一體，或者包括兩個(gè)子控制系統(tǒng)，分別控制兩個(gè)加工工位上的直線軸、旋轉(zhuǎn)軸、Z軸模塊、激光發(fā)生器。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的雙工位薄壁管材的激光微加工設(shè)備，其特征在于，所述控制系統(tǒng)安裝于PC機(jī)中或安裝于手持移動(dòng)終端中，PC機(jī)或手持移動(dòng)終端通過(guò)控制線纜與直線軸、旋轉(zhuǎn)軸、Z軸模塊、激光發(fā)生器、CXD連接。
6.如權(quán)利要求1至4之一所述的雙工位薄壁管材的激光微加工設(shè)備，其特征在于，所述活塞包括活塞套、活塞內(nèi)套，其中活塞套、活塞內(nèi)套設(shè)有O形密封圈密封。
7.如權(quán)利要求1至4之一所述的雙工位薄壁管材的激光微加工設(shè)備，其特征在于，所述端蓋與外蓋之間設(shè)有端內(nèi)蓋；所述旋轉(zhuǎn)軸裝置包括底座，所述外殼設(shè)置于該底座上。
8.如權(quán)利要求1至4之一所述的雙工位薄壁管材的激光微加工設(shè)備，其特征在于，所述拉桿為中空無(wú)縫管。
9.如權(quán)利要求1至4之一所述的雙工位薄壁管材的激光微加工設(shè)備，其特征在于，所述拉桿的一端設(shè)有拉桿旋鈕，可手動(dòng)旋轉(zhuǎn)拉桿。
10.如權(quán)利要求1至4之一所述的雙工位薄壁管材的激光微加工設(shè)備，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)軸在夾緊管材時(shí)，對(duì)第一氣腔充氣，高壓氣體會(huì)推動(dòng)拉桿模塊朝第一方向運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)外殼、端內(nèi)蓋和端蓋一起朝第一方向運(yùn)動(dòng)，直到端蓋的內(nèi)圓錐面與夾頭的外圓錐面緊貼為止，端蓋繼續(xù)向第一方向運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致彈性?shī)A頭收緊，將管材抱住，保持該狀態(tài)，管材將一直被夾頭抱緊； 需要松開(kāi)管材時(shí)，為第二氣腔充氣、第一氣腔放氣，高壓氣體帶動(dòng)拉桿模塊朝第二方向運(yùn)動(dòng)從而推動(dòng) 外殼、端內(nèi)蓋和端蓋朝第二方向運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而使得彈性?shī)A頭的外圓錐面與端蓋的內(nèi)圓錐面相脫離，保持松開(kāi)狀態(tài)，此時(shí)彈性?shī)A頭依靠自身的彈性回復(fù)力保持松開(kāi)狀態(tài)，管材將被松開(kāi)。
全文摘要
本發(fā)明提出一種雙工位薄壁管材的激光微加工設(shè)備，包括兩個(gè)加工工位，每個(gè)加工工位獨(dú)立加工不同的工件；每個(gè)加工工位設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸、直線軸、激光切割頭、輔助高壓氣體供氣單元、Z軸模塊、激光發(fā)生器、準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡、照明光源、45°反射鏡、CCD；所述激光切割頭包括激光噴嘴、保護(hù)鏡、聚焦鏡。所述旋轉(zhuǎn)軸包括電機(jī)、聯(lián)軸器、蝸桿、蝸輪、拉桿模塊、外殼、端蓋、夾頭；所述拉桿模塊包括拉桿蓋、活塞、拉桿座、滾動(dòng)軸承、軸套、拉桿，拉桿為中空結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提出的雙工位薄壁管材的激光微加工設(shè)備，一臺(tái)設(shè)備具有兩個(gè)工位，能容許兩個(gè)工人同時(shí)在一臺(tái)設(shè)備上操作，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，極大的降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)B23K26/38GK103212861SQ20121001676
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月19日
發(fā)明者魏志凌, 寧軍, 夏發(fā)平, 馬秀云 申請(qǐng)人:昆山思拓機(jī)器有限公司