一種參數(shù)可變式激光加工裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種參數(shù)可變式激光加工裝置，屬于激光加工和精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)領(lǐng)域。由三維試件運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和二維擋片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成，二維擋片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)安裝在三維試件運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)上，三維試件運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的三個(gè)壓電疊堆可驅(qū)動(dòng)試件實(shí)現(xiàn)XYZ三向運(yùn)動(dòng)，二維擋片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)由微型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)擋片的XY兩向運(yùn)動(dòng)以改變激光加工焦點(diǎn)的位置，兩個(gè)擋片在一個(gè)微型步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下可相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而改變開口的大小以調(diào)節(jié)激光加工焦點(diǎn)大小，其中，大焦點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)快速大范圍低精度加工，而小焦點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)慢速局部高精度加工，優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)精度高、響應(yīng)頻率高、可調(diào)節(jié)激光加工焦點(diǎn)大小及位置、試件運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了三向運(yùn)動(dòng)解耦等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種參數(shù)可變式激光加工裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于激光加工技術(shù)及精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)領(lǐng)域，特別涉及一種可變焦點(diǎn)大小及位置的激光加工裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]復(fù)雜光學(xué)自由曲面的制造是精密制造領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容，具有光學(xué)自由曲面的零件在航空航天、軍事等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。但是，傳統(tǒng)加工技術(shù)不能滿足相對(duì)復(fù)雜的光學(xué)自由曲面表面的加工制備要求，加工出的表面微結(jié)構(gòu)深度相對(duì)較小，且存在設(shè)備成本較高，制備長(zhǎng)周期長(zhǎng)等問(wèn)題。
[0003]激光加工是一種清潔、高效的技術(shù)手段，在加工過(guò)程中，將激光束照射到工件表面時(shí)釋放的能量來(lái)使工件融化并蒸發(fā)，以達(dá)到切割和雕刻的目的，具有精度高，加工快速，加工成本低等特點(diǎn)，是一種加工復(fù)雜光學(xué)自由曲面的理想技術(shù)。目前激光加工藍(lán)寶石等難加工材料有兩種方法，一種是采用納秒激光，尤其是紫外納秒激光對(duì)藍(lán)寶石進(jìn)行加工。另一種是采用超快激光比如皮秒、飛秒激光，直接加工，即逐層燒蝕或切割加工的方式，高脈沖能量的激光束聚焦在試件表面，通過(guò)材料的融化、氣化等方式得以去除，從而獲得孔、槽、切割邊等精細(xì)結(jié)構(gòu)。
[0004]但是目前用于藍(lán)寶石等難加工材料的激光加工系統(tǒng)存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題:第一，試件運(yùn)動(dòng)平臺(tái)大多不具備多軸運(yùn)動(dòng)功能且運(yùn)動(dòng)精度較低;第二，激光焦點(diǎn)的大小和能量無(wú)法調(diào)節(jié)，無(wú)法在快速低精度加工或慢速局部高精度加工之間切換;第三，焦點(diǎn)位置無(wú)法大范圍移動(dòng)，導(dǎo)致難以加工較大面積的工件，所以，目前的技術(shù)難以適用于加工不同精度要求的難加工材料的復(fù)雜自由曲面。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明提供一種參數(shù)可變式激光加工裝置，以解決目前存在的精度較低、激光焦點(diǎn)的大小和能量無(wú)法調(diào)節(jié)、焦點(diǎn)位置無(wú)法大范圍移動(dòng)的問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:包括:二維擋片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和三維試件運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，二維擋片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)安裝在三維試件運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)上；
[0007]所述二維擋片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是:Y向大導(dǎo)軌支架一通過(guò)緊定螺釘一安裝在三維試件運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的基體上，Y向大導(dǎo)軌支架二通過(guò)緊定螺釘二安裝在三維試件運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的基體上，Y向大導(dǎo)軌一安裝在Y向大導(dǎo)軌支架一上，Y向大導(dǎo)軌二安裝在Y向大導(dǎo)軌支架二上，Y向滑板安裝在Y向大導(dǎo)軌一和Y向大導(dǎo)軌二上，Y向滑板沿Y向大導(dǎo)軌一和Y向大導(dǎo)軌二移動(dòng)，Y向滑板的位置由緊定螺釘三和緊定螺釘四固定，X向步進(jìn)電機(jī)安裝在Y向滑板上，X向步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)軸上安裝有齒輪一，X向小導(dǎo)軌一和X向小導(dǎo)軌二安裝在Y向滑板上，X向齒條板與X向小導(dǎo)軌一和X向小導(dǎo)軌二上方滑動(dòng)連接，X向步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)軸上的齒輪一與X向齒條板的齒條嚙合，Y向步進(jìn)電機(jī)安裝在X向齒條板上，Y向步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)軸上安裝有齒輪二，Y向小導(dǎo)軌一和Y向小導(dǎo)軌二安裝在X向齒條板上，Y向齒條板與Y向小導(dǎo)軌一和Y向小導(dǎo)軌二上方滑動(dòng)連接，Y向步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)軸上的齒輪二與Y向齒條板的齒條嚙合，Y向滑板、Y向齒條板、X向齒條板均留有較大的激光通過(guò)孔，X向擋片小導(dǎo)軌一和X向擋片小導(dǎo)軌二安裝在Y向齒條板上，主動(dòng)擋片與X向擋片小導(dǎo)軌一滑動(dòng)連接，從動(dòng)擋片與X向擋片小導(dǎo)軌二滑動(dòng)連接，主動(dòng)擋片和從動(dòng)擋片可相對(duì)運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)擋片的安裝位置比從動(dòng)擋片的低，以便于兩個(gè)擋片相對(duì)移動(dòng)，齒輪箱安裝在Y向齒條板上，擋片相對(duì)運(yùn)動(dòng)電機(jī)安裝在齒輪箱上，主動(dòng)雙聯(lián)齒輪固定安裝在擋片相對(duì)運(yùn)動(dòng)電機(jī)的電機(jī)軸上，主動(dòng)雙聯(lián)齒輪中的大主動(dòng)齒輪在小主動(dòng)齒輪的下方，小主動(dòng)齒輪與主動(dòng)擋片的齒條嚙合，從動(dòng)雙聯(lián)齒輪空套在齒輪箱中的從動(dòng)軸上，其中大從動(dòng)齒輪在小從動(dòng)齒輪的下方，小從動(dòng)齒輪與從動(dòng)擋片的齒條嚙合。
[0008]本發(fā)明所述三維試件運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是:基體安裝在底板上，X向楔形塊限位體由緊定螺釘五安裝在基體的X向凸臺(tái)上，X向楔形預(yù)緊塊通過(guò)X向直板型柔性鉸鏈一與基體連為一體;X向楔形塊置于X向楔形預(yù)緊塊和X向楔形塊限位體之間，X向壓電疊堆被壓緊在基體的X向直板型柔性鉸鏈二與X向楔形預(yù)緊塊之間，通過(guò)X向擰緊預(yù)緊螺釘使X向楔形塊推動(dòng)X向楔形預(yù)緊塊沿X向移動(dòng)，從而預(yù)緊X向壓電疊堆，X向電容位移傳感器沿X向由緊定螺釘六安裝在基體上，X向電容位移傳感器用于測(cè)量試件運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的X向位移，Y向楔形塊限位體由緊定螺釘七安裝在基體的Y向凸臺(tái)上，Y向楔形預(yù)緊塊通過(guò)Y向直板型柔性鉸鏈一與基體連為一體，Y向楔形塊置于Y向楔形預(yù)緊塊和Y向楔形塊限位體之間，Y向壓電疊堆被壓緊在基體的Y向直板型柔性鉸鏈二與Y向楔形預(yù)緊塊之間，通過(guò)擰緊預(yù)緊螺釘二可使Y向楔形塊推動(dòng)Y向楔形預(yù)緊塊沿Y向移動(dòng)，從而預(yù)緊Y向壓電疊堆，Y向電容位移傳感器由緊定螺釘八沿Y向安裝在基體上，Y向電容位移傳感器用于測(cè)量試件運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的Y向位移。
[0009]試件運(yùn)動(dòng)平臺(tái)通過(guò)Z向直板型柔性鉸鏈與運(yùn)動(dòng)框連為一體，運(yùn)動(dòng)框通過(guò)X向直圓型柔性鉸鏈一、Y向直圓型柔性鉸鏈一、X向直圓型柔性鉸鏈二、Y向直圓型柔性鉸鏈二分別和Y向直板型柔性鉸鏈三、X向直板型柔性鉸鏈、Y向直板型柔性鉸鏈二、X向直板型柔性鉸鏈二與基體連為一體;Z向預(yù)緊機(jī)構(gòu)基體通過(guò)緊定螺釘九安裝在試件運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的下方，Z向楔形塊限位體通過(guò)緊定螺釘十安裝在Z向預(yù)緊機(jī)構(gòu)基體的下方，該Z向預(yù)緊機(jī)構(gòu)基體包括Z向楔形預(yù)緊功能部位和Z向直板型柔性鉸鏈，Z向楔形塊置于Z向楔形預(yù)緊功能部位和Z向楔形塊限位體之間，Z向壓電疊堆被壓緊在試件運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與Z向楔形預(yù)緊功能部位之間，通過(guò)擰緊預(yù)緊螺釘三可使Z向楔形塊推動(dòng)Z向楔形預(yù)緊功能部位沿Z向移動(dòng)，從而預(yù)緊Z向壓電疊堆，Z向電容位移傳感器沿Z向安裝在Z向預(yù)緊機(jī)構(gòu)基體上，Z向電容位移傳感器用于測(cè)量試件運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的Z向位移，四個(gè)壓緊片通過(guò)螺釘安裝在試件運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果:可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜自由曲面快速大范圍低精度加工和慢速局部高精度加工兩種工況。所述的三維試件運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)由于采用了壓電疊堆作為驅(qū)動(dòng)元件，具有高達(dá)納米級(jí)的運(yùn)動(dòng)精度和很高的響應(yīng)頻率;可實(shí)現(xiàn)激光焦點(diǎn)位置在X-Y平面內(nèi)的大范圍調(diào)節(jié)；可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜藍(lán)寶石等難加工材料的自由曲面的快速低精度加工和慢速高精度加工;可實(shí)現(xiàn)試件位置的XYZ三向高精度調(diào)節(jié)，以滿足局部高精度加工的需要;三維試件運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)XYZ三向的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了完全解耦，三向運(yùn)動(dòng)互不干擾。
[0011 ]本發(fā)明適用于:藍(lán)寶石等難加工材料的復(fù)雜自由曲面的快速低精度加工或慢速高精度加工以及被加工工件的三維運(yùn)動(dòng)。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是圖1的后視軸測(cè)圖；
[0014]圖3是本發(fā)明二維擋片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖4是圖3的仰視軸測(cè)圖；
[0016]圖5是本發(fā)明二維擋片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的正視圖；
[0017]圖6是圖5的左視圖；
[0018]圖7是本發(fā)明二維擋片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)擋片相對(duì)運(yùn)動(dòng)的電機(jī)組件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖8是本發(fā)明三維試件運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖9是本發(fā)明三維試件運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖10是本發(fā)明三維試件運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的Z向預(yù)緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖11是本發(fā)明三維試件運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的Z向預(yù)緊機(jī)構(gòu)的剖視圖；
[0023]圖12是本發(fā)明三維試件運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的Z向預(yù)緊機(jī)構(gòu)基體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖13是本發(fā)明三維試件運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的基體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖14是圖13的仰視軸測(cè)圖；
[0026]圖15是本發(fā)明二維擋片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的Y向滑板結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]包括:二維擋片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)I和三維試件運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)2。二維擋片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)I安裝在三維試件運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)2上。
[0028]二維擋片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)I的結(jié)構(gòu)是:Y向大導(dǎo)軌支架一 102通過(guò)緊定螺釘一 118安裝在三維試件運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)2的基體201上，Y向大導(dǎo)軌支架二 107通過(guò)緊定螺釘二 115安裝在三維試件運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)2的基體201上，Y向大導(dǎo)軌一 103安裝在Y向大導(dǎo)軌支架一 102上，Y向大導(dǎo)軌二 108安裝在Y向大導(dǎo)軌支架二 107上，Y向滑板104安裝在Y向大導(dǎo)軌一 103和Y向大導(dǎo)軌二 108上，Y向滑板104沿Y向大導(dǎo)軌一 103和Y向大導(dǎo)軌二 108移動(dòng)，以便于安裝圓片型試件3，Y向滑板104的位置由緊定螺釘三1I和緊定螺釘四128固定，X向步進(jìn)電機(jī)116安裝在Y向滑板104上，X向步進(jìn)電機(jī)116的電機(jī)軸上安裝有齒輪一 114，Χ向小導(dǎo)軌一 119和X向小導(dǎo)軌二 120安裝在Y向滑板104上，X向齒條板113與X向小導(dǎo)軌一 119和X向小導(dǎo)軌二 120上方滑動(dòng)連接，X向步進(jìn)電機(jī)116的電機(jī)軸上的齒輪一 114與X向齒條板113的齒條嚙合，Y向步進(jìn)電機(jī)105安裝在X向齒條板113上，Y向步進(jìn)電機(jī)105的電機(jī)軸上安裝有齒輪二 117，Υ向小導(dǎo)軌一 122和Y向小導(dǎo)軌二 123安裝在X向齒條板113上，Y向齒條板112與Y向小導(dǎo)軌一 122和Y向小導(dǎo)軌二 123上方滑動(dòng)連接，Y向步進(jìn)電機(jī)105的電機(jī)軸上的齒輪二 117與Y向齒條板112的齒條嚙合，Y向滑板104、Υ向齒條板112、Χ向齒條板113均留有較大的激光通過(guò)孔，X向擋片小導(dǎo)軌一 124和X向擋片小導(dǎo)軌二 125安裝在Y向齒條板112上，主動(dòng)擋片110與X向擋片小導(dǎo)軌一 124滑動(dòng)連接，從動(dòng)擋片111與X向擋片小導(dǎo)軌二125滑動(dòng)連接，主動(dòng)擋片110和從動(dòng)擋片111可相對(duì)運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)擋片110的安裝位置比從動(dòng)擋片111的低，以便于兩個(gè)擋片相對(duì)移動(dòng)，改變方形開口的大?。积X輪箱106安裝在Y向齒條板112上，擋片相對(duì)運(yùn)動(dòng)電機(jī)109安裝在齒輪箱106上，主動(dòng)雙聯(lián)齒輪127固定安裝在擋片相對(duì)運(yùn)動(dòng)電機(jī)109的電機(jī)軸上，主動(dòng)雙聯(lián)齒輪127中的大主動(dòng)齒輪在小主動(dòng)齒輪的下方，小主動(dòng)齒輪與主動(dòng)擋片110的齒條嚙合，從動(dòng)雙聯(lián)齒輪121空套在齒輪箱106中的從動(dòng)軸126上，其中大從動(dòng)齒輪在小從動(dòng)齒輪的下方，小從動(dòng)齒輪與從動(dòng)擋片111的齒條嚙合。
[0029]三維試件運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)2的結(jié)構(gòu)是:基體201安裝在底板217上，X向楔形塊限位體215由緊定螺釘五216安裝在基體201的X向凸臺(tái)20110上，X向楔形預(yù)緊塊20109通過(guò)X向直板型柔性鉸鏈一20111與基體201連為一體;X向楔形塊226置于X向楔形預(yù)緊塊20109和X向楔形塊限位體215之間，X向壓電疊堆214被壓緊在基體201的X向直板型柔性鉸鏈二 20113與X向楔形預(yù)緊塊20109之間，通過(guò)X向擰緊預(yù)緊螺釘202使X向楔形塊226推動(dòng)X向楔形預(yù)緊塊20109沿X向移動(dòng)，從而預(yù)緊X向壓電疊堆214，X向電容位移傳感器205沿X向由緊定螺釘六206安裝在基體201上，X向電容位移傳感器205用于測(cè)量試件運(yùn)動(dòng)平臺(tái)20102的X向位移，Y向楔形塊限位體210由緊定螺釘七211安裝在基體201的Y向凸臺(tái)20106上，Y向楔形預(yù)緊塊20105通過(guò)Y向直板型柔性鉸鏈一 20107與基體201連為一體，Y向楔形塊209置于Y向楔形預(yù)緊塊20105和Y向楔形塊限位體210之間，Y向壓電疊堆213被壓緊在基體201的Y向直板型柔性鉸鏈二20114與Y向楔形預(yù)緊塊20105之間，通過(guò)擰緊預(yù)緊螺釘二 212可使Y向楔形塊209推動(dòng)Y向楔形預(yù)緊塊20105沿Y向移動(dòng)，從而預(yù)緊Y向壓電疊堆213，Y向電容位移傳感器203由緊定螺釘八204沿Y向安裝在基體201上，Y向電容位移傳感器203用于測(cè)量試件運(yùn)動(dòng)平臺(tái)20102的Y向位移。
[0030]試件運(yùn)動(dòng)平臺(tái)20102通過(guò)Z向直板型柔性鉸鏈20112與運(yùn)動(dòng)框20115連為一體，運(yùn)動(dòng)框20115通過(guò)X向直圓型柔性鉸鏈一 20101、Υ向直圓型柔性鉸鏈一 20103、Χ向直圓型柔性鉸鏈二 20104、Υ向直圓型柔性鉸鏈二 20108分別和Y向直板型柔性鉸鏈三20114、Χ向直板型柔性鉸鏈20115、Υ向直板型柔性鉸鏈二 20114、Χ向直板型柔性鉸鏈二 20113與基體201連為一體;Z向預(yù)緊機(jī)構(gòu)基體220通過(guò)緊定螺釘九218安裝在試件運(yùn)動(dòng)平臺(tái)20102的下方，Z向楔形塊限位體221通過(guò)緊定螺釘十223安裝在Z向預(yù)緊機(jī)構(gòu)基體220的下方，該Z向預(yù)緊機(jī)構(gòu)基體220包括Z向楔形預(yù)緊功能部位2202和Z向直板型柔性鉸鏈2201，Ζ向楔形塊225置于Z向楔形預(yù)緊功能部位2202和Z向楔形塊限位體221之間，Z向壓電疊堆224被壓緊在試件運(yùn)動(dòng)平臺(tái)2012與Z向楔形預(yù)緊功能部位2202之間，通過(guò)擰緊預(yù)緊螺釘三222可使Z向楔形塊225推動(dòng)Z向楔形預(yù)緊功能部位2202沿Z向移動(dòng)，從而預(yù)緊Z向壓電疊堆224，Ζ向電容位移傳感器219沿Z向安裝在Z向預(yù)緊機(jī)構(gòu)基體220上，Z向電容位移傳感器219用于測(cè)量試件運(yùn)動(dòng)平臺(tái)2102的Z向位移，四個(gè)壓緊片208通過(guò)螺釘207安裝在試件運(yùn)動(dòng)平臺(tái)20102上。
[0031]工作原理:
[0032]先用激光器產(chǎn)生一束高能入射激光，再用凹透鏡將入射激光轉(zhuǎn)換為平行的大直徑激光，再用小型凸透鏡陣列將平行的大直徑激光聚焦為幾個(gè)相互鄰接的小焦點(diǎn)，這些小焦點(diǎn)組成一個(gè)大焦點(diǎn)，最后用擋片將大焦點(diǎn)其中的一些小焦點(diǎn)遮擋住，從而實(shí)現(xiàn)變焦點(diǎn)大小的目的，而遮擋不同位置的小焦點(diǎn)可改變加工焦點(diǎn)的位置；
[0033]主動(dòng)擋片110和從動(dòng)擋片111可相對(duì)運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)擋片110的安裝位置比從動(dòng)擋片111的低，以便于兩個(gè)擋片相對(duì)移動(dòng)，改變方形開口的大小，可改變焦點(diǎn)大??；
[0034]通過(guò)二維擋片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)I可實(shí)現(xiàn)激光焦點(diǎn)位置在X-Y平面內(nèi)的大范圍調(diào)節(jié)；
[0035]通過(guò)三維試件運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)2中X向壓電疊堆214驅(qū)動(dòng)試件運(yùn)動(dòng)平臺(tái)20102沿X向運(yùn)動(dòng)時(shí)，X向直圓型柔性鉸鏈一 20101和X向直圓型柔性鉸鏈二 20104將產(chǎn)生變形，所以Y向壓電疊堆213不受X向切向力;Y向壓電疊堆213驅(qū)動(dòng)試件運(yùn)動(dòng)平臺(tái)20102沿Y向運(yùn)動(dòng)時(shí)，Y向直圓型柔性鉸鏈一 20103和Y向直圓型柔性鉸鏈二20108將產(chǎn)生變形，所以X向壓電疊堆214不受Y向切向力；四個(gè)壓緊片208通過(guò)螺釘207安裝在試件運(yùn)動(dòng)平臺(tái)20102上，圓片型試件3置于試件運(yùn)動(dòng)平臺(tái)20102中間的圓柱形凸臺(tái)上，并由四個(gè)試件壓緊片208壓緊。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種參數(shù)可變式激光加工裝置，其特征在于:包括二維擋片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和三維試件運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，二維擋片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)安裝在三維試件運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)上； 所述三維試件運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是:基體安裝在底板上，X向楔形塊限位體由緊定螺釘五安裝在基體的X向凸臺(tái)上，X向楔形預(yù)緊塊通過(guò)X向直板型柔性鉸鏈一與基體連為一體;X向楔形塊置于X向楔形預(yù)緊塊和X向楔形塊限位體之間，X向壓電疊堆被壓緊在基體的X向直板型柔性鉸鏈二與X向楔形預(yù)緊塊之間，通過(guò)X向擰緊預(yù)緊螺釘使X向楔形塊推動(dòng)X向楔形預(yù)緊塊沿X向移動(dòng)，從而預(yù)緊X向壓電疊堆，X向電容位移傳感器沿X向由緊定螺釘六安裝在基體上，X向電容位移傳感器用于測(cè)量試件運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的X向位移，Y向楔形塊限位體由緊定螺釘七安裝在基體的Y向凸臺(tái)上，Y向楔形預(yù)緊塊通過(guò)Y向直板型柔性鉸鏈一與基體連為一體，Y向楔形塊置于Y向楔形預(yù)緊塊和Y向楔形塊限位體之間，Y向壓電疊堆被壓緊在基體的Y向直板型柔性鉸鏈二與Y向楔形預(yù)緊塊之間，通過(guò)擰緊預(yù)緊螺釘二可使Y向楔形塊推動(dòng)Y向楔形預(yù)緊塊沿Y向移動(dòng)，從而預(yù)緊Y向壓電疊堆，Y向電容位移傳感器由緊定螺釘八沿Y向安裝在基體上，Y向電容位移傳感器用于測(cè)量試件運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的Y向位移； 試件運(yùn)動(dòng)平臺(tái)通過(guò)Z向直板型柔性鉸鏈與運(yùn)動(dòng)框連為一體，運(yùn)動(dòng)框通過(guò)X向直圓型柔性鉸鏈一、Y向直圓型柔性鉸鏈一、X向直圓型柔性鉸鏈二、Y向直圓型柔性鉸鏈二分別和Y向直板型柔性鉸鏈三、X向直板型柔性鉸鏈、Y向直板型柔性鉸鏈二、X向直板型柔性鉸鏈二與基體連為一體;Z向預(yù)緊機(jī)構(gòu)基體通過(guò)緊定螺釘九安裝在試件運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的下方，Z向楔形塊限位體通過(guò)緊定螺釘十安裝在Z向預(yù)緊機(jī)構(gòu)基體的下方，該Z向預(yù)緊機(jī)構(gòu)基體包括Z向楔形預(yù)緊功能部位和Z向直板型柔性鉸鏈，Z向楔形塊置于Z向楔形預(yù)緊功能部位和Z向楔形塊限位體之間，Z向壓電疊堆被壓緊在試件運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與Z向楔形預(yù)緊功能部位之間，通過(guò)擰緊預(yù)緊螺釘三可使Z向楔形塊推動(dòng)Z向楔形預(yù)緊功能部位沿Z向移動(dòng)，從而預(yù)緊Z向壓電疊堆，Z向電容位移傳感器沿Z向安裝在Z向預(yù)緊機(jī)構(gòu)基體上，Z向電容位移傳感器用于測(cè)量試件運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的Z向位移，四個(gè)壓緊片通過(guò)螺釘安裝在試件運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種參數(shù)可變式激光加工裝置，其特征在于:所述二維擋片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是:Y向大導(dǎo)軌支架一通過(guò)緊定螺釘一安裝在三維試件運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的基體上，Y向大導(dǎo)軌支架二通過(guò)緊定螺釘二安裝在三維試件運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的基體上，Y向大導(dǎo)軌一安裝在Y向大導(dǎo)軌支架一上，Y向大導(dǎo)軌二安裝在Y向大導(dǎo)軌支架二上，Y向滑板安裝在Y向大導(dǎo)軌一和Y向大導(dǎo)軌二上，Y向滑板沿Y向大導(dǎo)軌一和Y向大導(dǎo)軌二移動(dòng)，Y向滑板的位置由緊定螺釘三和緊定螺釘四固定，X向步進(jìn)電機(jī)安裝在Y向滑板上，X向步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)軸上安裝有齒輪一，X向小導(dǎo)軌一和X向小導(dǎo)軌二安裝在Y向滑板上，X向齒條板與X向小導(dǎo)軌一和X向小導(dǎo)軌二上方滑動(dòng)連接，X向步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)軸上的齒輪一與X向齒條板的齒條嚙合，Y向步進(jìn)電機(jī)安裝在X向齒條板上，Y向步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)軸上安裝有齒輪二，Y向小導(dǎo)軌一和Y向小導(dǎo)軌二安裝在X向齒條板上，Y向齒條板與Y向小導(dǎo)軌一和Y向小導(dǎo)軌二上方滑動(dòng)連接，Y向步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)軸上的齒輪二與Y向齒條板的齒條嚙合，Y向滑板、Y向齒條板、X向齒條板均留有較大的激光通過(guò)孔，X向擋片小導(dǎo)軌一和X向擋片小導(dǎo)軌二安裝在Y向齒條板上，主動(dòng)擋片與X向擋片小導(dǎo)軌一滑動(dòng)連接，從動(dòng)擋片與X向擋片小導(dǎo)軌二滑動(dòng)連接，主動(dòng)擋片和從動(dòng)擋片可相對(duì)運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)擋片的安裝位置比從動(dòng)擋片的低，以便于兩個(gè)擋片相對(duì)移動(dòng)，齒輪箱安裝在Y向齒條板上，擋片相對(duì)運(yùn)動(dòng)電機(jī)安裝在齒輪箱上，主動(dòng)雙聯(lián)齒輪固定安裝在擋片相對(duì)運(yùn)動(dòng)電機(jī)的電機(jī)軸上，主動(dòng)雙聯(lián)齒輪中的大主動(dòng)齒輪在小主動(dòng)齒輪的下方，小主動(dòng)齒輪與主動(dòng)擋片的齒條嚙合，從動(dòng)雙聯(lián)齒輪空套在齒輪箱中的從動(dòng)軸上，其中大從動(dòng)齒輪在小從動(dòng)齒輪的下方，小從動(dòng)齒輪與從動(dòng)擋片的齒條嚙合。
【文檔編號(hào)】B23K26/362GK105855699SQ201610394138
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年6月6日
【發(fā)明人】劉強(qiáng), 侯強(qiáng), 王翠, 孫厚野, 李玉強(qiáng), 曲正坤, 潘勝利, 孫宇
【申請(qǐng)人】吉林大學(xué)