本發(fā)明涉及切割領域，特別涉及一種用于實現(xiàn)圓孔切割的激光加工裝置和方法。

背景技術：

目前所有的激光切割機在切割圓孔時，都是采用多軸差補的方式，形成激光頭的圓孔軌跡。在做三維加工時，五軸加工機床或六軸機器人的各個軸都需要參與運動來形成圓孔的軌跡，受最大加速度的限制，這會導致那些負載轉(zhuǎn)動慣量大的軸無法實現(xiàn)大加速度運動，從而導致目前激光切割機在切割直徑小的圓孔時都遠比切割直線或小曲率弧線時要慢許多。在大批量激光切割生產(chǎn)時，效率是致命的因素。且在進行小圓孔加工時，控制精度也會受到影響，加工出來的圓孔的圓度精度和孔徑精度較低。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種用于實現(xiàn)圓孔切割的激光加工裝置和方法，以解決現(xiàn)有技術中存在的上述技術問題。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種用于實現(xiàn)圓孔切割的激光加工裝置，該激光加工裝置設置在機器人或切割設備(如機床)末端的運動機構(gòu)上，包括：激光頭、激光頭安裝支架、直線傳動裝置和旋轉(zhuǎn)軸，其中，所述旋轉(zhuǎn)軸安裝在所述運動機構(gòu)上，所述直線傳動裝置安裝在所述旋轉(zhuǎn)軸底部，所述激光頭通過激光頭安裝支架與所述直線傳動裝置連接，所述旋轉(zhuǎn)軸的中心線與所述激光頭的中心線平行。

作為優(yōu)選，所述直線傳動裝置包括：與所述旋轉(zhuǎn)軸連接的直線傳動支架、安裝在所述直線傳動支架上的直線轉(zhuǎn)動軸以及驅(qū)動所述直線轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動的直線驅(qū)動電機，其中，所述激光頭安裝支架與所述直線傳動軸連接。

作為優(yōu)選，所述直線轉(zhuǎn)動軸采用絲桿組件。

作為優(yōu)選，所述絲桿組件包括與直線驅(qū)動電機連接的絲桿和與所述激光頭安裝支架連接的滑塊。

作為優(yōu)選，所述激光頭包括激光器和隨動軸，所述隨動軸安裝在所述激光頭安裝支架上且能夠帶動所述激光器沿軸向直線運動。

本發(fā)明還提供一種用于實現(xiàn)圓孔切割的激光加工方法，包括：

在機器人或切割設備末端的運動機構(gòu)上安裝所述的激光加工裝置；

根據(jù)要加工圓孔的直徑，直線傳動裝置調(diào)整所述激光頭的中心線與所述旋轉(zhuǎn)軸中心線之間的距離，使該距離等于圓孔直徑的一半；

機器人或切割設備末端的運動機構(gòu)驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，繼而帶動所述激光頭圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸的中心線旋轉(zhuǎn)，切割圓孔。

作為優(yōu)選，在切割圓孔前，根據(jù)要加工產(chǎn)品的厚度調(diào)節(jié)激光頭的高度。

作為優(yōu)選，當切割大小不一的多個圓孔時，直線傳動裝置根據(jù)待切割的圓孔的大小，實時調(diào)整所述激光頭的位置。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1、本發(fā)明在機器人或切割設備的終端軸上增加了一個垂直于激光頭中心線的直線傳動裝置和平行于激光頭中心線的旋轉(zhuǎn)軸，該直線傳動裝置具有高精度的定位和重復定位功能、旋轉(zhuǎn)軸具有較高的旋轉(zhuǎn)精度。

2、本發(fā)明改插補加工圓孔為旋轉(zhuǎn)加工圓孔，孔的直徑和圓度公差都得以提高。

3、本發(fā)明中的切割圓孔的旋轉(zhuǎn)軸是放在機器人或切割設備的終端軸，做單一圓周運動，負載轉(zhuǎn)動慣量很小，很容易實現(xiàn)較大的加速度，并且機器人或切割設備的其他各軸在切割圓孔時都處于靜止狀態(tài)，不參與任何運動，從而實現(xiàn)高速圓孔切割。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一具體實施方式中用于實現(xiàn)圓孔切割的激光加工裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做詳細的說明。需說明的是，本發(fā)明附圖均采用簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種用于實現(xiàn)圓孔切割的激光加工裝置，該激光加工裝置設置在機器人或切割設備(如機床)末端的運動機構(gòu)上，包括：激光頭1、激光頭1安裝支架2、直線傳動裝置3和旋轉(zhuǎn)軸4，其中，所述旋轉(zhuǎn)軸4安裝在所述運動機構(gòu)上，所述直線傳動裝置3安裝在所述旋轉(zhuǎn)軸4底部，所述激光頭1通過激光頭安裝支架2與所述直線傳動裝置3連接，且所述旋轉(zhuǎn)軸4的中心線與所述激光頭1的中心線平行。其中，所述旋轉(zhuǎn)軸4能夠由機器人或者機床的運動機構(gòu)驅(qū)動，帶動激光頭1以所述旋轉(zhuǎn)軸4的中心線旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)圓形切割，所述直線傳動裝置3用于調(diào)節(jié)所述激光頭1的位置，進而可以適應不同孔徑的圓形切割。本發(fā)明的激光加工裝置的結(jié)構(gòu)簡單，且安裝在機器人或者機床的末端，僅作單一的圓周運動，負載轉(zhuǎn)動慣量很小，很容易實現(xiàn)較大的加速度，并且機器人或機床的其他各軸在切割圓孔時都處于靜止狀態(tài)，不參與任何運動，從而實現(xiàn)高速圓孔切割。

作為優(yōu)選，所述直線傳動裝置3包括：與所述旋轉(zhuǎn)軸4連接的直線傳動支架31、安裝在所述直線傳動支架31上的直線轉(zhuǎn)動軸32以及驅(qū)動所述直線轉(zhuǎn)動軸32轉(zhuǎn)動的直線驅(qū)動電機33，其中，所述激光頭安裝支架2與所述直線轉(zhuǎn)動軸32連接。所述直線轉(zhuǎn)動軸32采用絲桿組件，所述絲桿組件包括與直線驅(qū)動電機33連接的絲桿和與所述激光頭安裝支架2連接的滑塊。通過絲杠組件調(diào)節(jié)距離，可以實現(xiàn)對圓形孔徑的精確控制。

作為優(yōu)選，所述激光頭1包括激光器和隨動軸，所述隨動軸安裝在所述激光頭安裝支架2上且能夠帶動所述激光器沿軸向直線運動，也即是說，所述激光頭1在垂向上與產(chǎn)品之間的距離可調(diào)。

繼續(xù)參照圖1，本發(fā)明還提供一種用于實現(xiàn)圓孔切割的激光加工方法，包括：

在機器人或切割設備(機床)末端的運動機構(gòu)上安裝所述的激光加工裝置；

根據(jù)要加工圓孔的直徑，直線傳動裝置3調(diào)整所述激光頭1的中心線與所述旋轉(zhuǎn)軸4中心線之間的距離，使該距離等于圓孔直徑的一半；

根據(jù)要加工產(chǎn)品的厚度轉(zhuǎn)動隨動軸以調(diào)節(jié)激光頭1的高度；

機器人或機床末端的運動機構(gòu)驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)軸4旋轉(zhuǎn)，繼而帶動所述激光頭1圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸4的中心線旋轉(zhuǎn)，切割圓孔。

作為優(yōu)選，當切割大小不一的多個圓孔時，直線傳動裝置3根據(jù)待切割的圓孔的大小，實時調(diào)整所述激光頭1的位置。

綜上，本發(fā)明提供一種用于實現(xiàn)圓孔切割的激光加工裝置和方法，該激光加工裝置設置在機器人或切割設備的終端軸上，包括：激光頭1、激光頭1安裝支架2、直線傳動裝置3和旋轉(zhuǎn)軸4，其中，所述旋轉(zhuǎn)軸4安裝在所述運動機構(gòu)上，所述直線傳動裝置3安裝在所述旋轉(zhuǎn)軸4底部，所述激光頭1通過激光頭安裝支架2與所述直線傳動裝置3連接，且所述旋轉(zhuǎn)軸4的中心線與所述激光頭1的中心線平行。本發(fā)明在機器人或切割設備的終端軸上增加了直線傳動裝置3和平行于激光頭1中心線的旋轉(zhuǎn)軸4，通過直線傳動裝置3的定位和旋轉(zhuǎn)軸4的旋轉(zhuǎn)，配合實現(xiàn)對圓孔的激光加工，提高了加工精度。本發(fā)明改插補加工圓孔為旋轉(zhuǎn)加工圓孔，孔的直徑和圓度公差都得以提高。本發(fā)明中的切割圓孔的旋轉(zhuǎn)軸4是放在機器人或切割設備的終端軸，做單一圓周運動，負載轉(zhuǎn)動慣量很小，很容易實現(xiàn)較大的加速度，并且機器人或切割設備的其他各軸在切割圓孔時都處于靜止狀態(tài)，不參與任何運動，從而實現(xiàn)高速圓孔切割。

顯然，本領域的技術人員可以對發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動和變型在內(nèi)。