CN101596649A - 一种用于激光打孔的夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于激光打孔的夹具，是一种可以保持整个金属板材平整和可以任意分割区域的激光打孔夹具，主要由固定支撑、活动支撑、压条、支点架和调节螺栓等组件组装而成。通过该夹具的绷直和分区等功能，可有效克服金属板材热变形对激光打孔的影响，使金属基板在激光打孔区域保持平整。由于整个激光加工过程中能保持金属基板与激光加工头的距离不变，从而可获得直径均匀、垂直度好的高质量群孔。该夹具特别适合厚度范围在0.5～10mm之间的铁基、不锈钢、工具钢等金属板材的高质量激光打孔要求。

Description

一种用于激光打孔的夹具

技术领域

本发明涉及一种夹具，特别涉及一种可移动和自由分区的激光打孔用夹具。

背景技术

与其它打孔方法相比，激光打孔具有加工速度快、成本低、适合材料广泛等优点，已经被广泛应用于金属、陶瓷、复合材料和塑料等材料的打孔，在工业生产中占有重要的地位。

目前激光打孔法主要包括脉冲打孔法和旋切打孔法两种。激光打孔过程是一个烧蚀过程，在高能激光打孔的同时，由于热传导作用，在孔的周围通常会形成热影响区，产生重铸层、微裂纹等现象；特别是对于薄型板材而言，还会在较高的热应力作用下导致未加工区域发生复杂变形，使激光在板材上的聚焦光斑直径沿垂直方向出现随机变化，这将直接影响后续激光加工的顺利进行，同时还会影响孔的质量。因此，如何充分利用激光的高能量进行孔加工，同时尽可能降低热应力所带来的负面影响，一直是该领域待解决的难题。

发明内容

本发明的目的在于针对金属板材在激光打孔中的变形难题，提供一种用于激光打孔的夹具，该夹具可以有效控制金属板材的变形。

本发明提供的用于激光打孔的夹具，其特征在于：它包括第一、第二固定支撑，第一、第二活动支撑和第一、第二压条；

第一固定支撑的上、下端面平行，其上端面上开有至少两个第一通孔，其下端面上开有至少两个第二通孔，第一固定支撑的侧壁下部开有螺孔，各螺孔的中心位于同一水平线上且呈对称分布；第二固定支撑与第一固定支撑的结构相同；

第一活动支撑的上、下端面平行，且上端面开有对称分布的第三通孔，各第三通孔的中心位于同一水平线上；第二活动支撑与第一活动支撑的结构相同；

装夹时，第一、第二固定支撑通过第二通孔和紧固螺栓固定在工作台上的T型槽中，各支点架分别通过紧固螺栓紧固在工作台的T型槽中；

第一、第二活动支撑放置于第一、第二固定支撑之间，各活动支撑和固定支撑的上端面共同构成一个支撑面，待加工板材放置于所述支撑面上，待加工板材通过紧固螺栓和第一通孔固定；第一、第二固定支撑分别利用调节螺栓通过螺孔顶紧在四个支点架上；第一、第二压条压在待加工板材上，并通过紧固螺栓和第三通孔固定。

本发明能充分满足激光打孔技术对夹具的特定要求，可保证金属板材在打孔区域始终保持平整，不会导致激光在金属板材上的聚焦光斑直径发生明显改变，从而获得直径均匀、垂直度好的群孔，实现金属板材上高质量均匀群孔的快速加工。具体而言，本发明具有以下技术效果：

(1)采用区域分割的方法，可根据金属基板的厚度不同，自由选择每次加工的面积大小，适应性广泛。

(2)针对的材料广泛，可加工铁基、不锈钢、工具钢等金属板材。

(3)能在整个加工过程中保持金属基板与激光加工头的距离不变，从而保证激光束在基板表面的聚集光斑直径不变，保证获得良好质量的孔。

(4)整个夹具安装、拆卸和调节方便，能在较低的成本下获得高质量的加工效果。

本发明的有益效果为：有效减少了激光热作用对金属基板的变形影响，提高了激光打孔的质量和精度，孔的圆整度高，孔壁平直，而且能提高激光打孔的效率。

附图说明

图1为本发明的总体装配俯视图；

图2为图1的正视图；

图3为本发明的固定支撑的示意图，其中，3A为俯视图，3B为主视图，3C为侧视图；

图4为本发明的活动支撑的示意图，其中，4A为俯视图，4B为主视图，4C为侧视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1和图2所示，本发明主要包括固定支撑2和2′、活动支撑3和3′、压条4和4′、紧固螺栓5、支点架6、调节螺栓8。

参见图3，固定支撑的上端面开有通孔10和10′，下端面开有通孔11和11′。固定支撑的上下端面保持平行，并具有良好的平整度。固定支撑的侧壁下部开有螺孔12和12′，螺孔12和12′的中心保持在同一水平线上，并且在固定支撑上呈左右对称分布。

参见图4，活动支撑的上端面开有通孔13和13′，通孔13和13′的中心保持在同一水平线上，并且在活动支撑上呈左右对称分布。活动支撑的上下端面保持平行，并具有良好的平整度。

参见图1和图2。本发明的夹具的安装和使用流程如下：

(1)将4个相同的支点架6按矩形的四个顶点的位置关系分别用四个紧固螺栓5紧固在工作台9的T型槽中，支点架6和6′沿长度方向的距离以及支点架6和6″沿宽度方向的距离由所加工的金属板材的面积大小而定。

(2)将固定支撑2和2′、活动支撑3和3′按如图1和2所示顺序依次摆放在工作台9上，其中2个固定支撑分别放于四个支点架6所构成的矩形外，而2个活动支撑则分别放于四个支点架6构成的矩形内，固定支撑和活动支撑的长度方向均与工作台9的宽度方向平行。采用4个紧固螺栓5分别将固定支撑2和2′初步固定在工作台9的T型槽中，但不紧固。在T型槽的限制下，固定支撑2和2′在外力作用下可以沿工作台9的X轴方向移动，但不能沿Y方向移动。

(3)将已加工出工艺孔的金属板材1放置于固定支撑和活动支撑所构成的支撑架上，金属板材1的工艺孔与固定支撑2上端面所开的贯穿孔10在位置上对应，采用4个紧固螺栓5将金属板材1紧固在固定支撑2上。

(4)采用4个调节螺栓8分别旋入固定支撑2下部的螺孔12，分别以对应的支点架6为固定点，同时调节螺栓8的旋入程度，利用固定的支点架6的反作用力，将金属板材1绷直。

(5)压条4上开的通孔的位置与活动支撑3上端面的通孔13的位置相对应，将2根压条4置于金属板材1的上面，并通过紧固螺栓5分别将压条4和活动支撑3、压条4′和活动支撑3′连接，但不紧固。根据金属板材1的厚度确定单次加工的区域大小，并移动活动支撑3和3′分割出合适的单次加工区域，此时将压条4和4′上的4个紧固螺栓5紧固。

(6)将激光加工头7移动到步骤5所分割出的单次加工区域内，沿Z向上下调整激光加工头7与金属板材1的相对位置，根据需要加工的孔的大小选择合适的激光聚焦光斑。当分割区域的激光加工完成后，松开压条4和4′上的4个紧固螺栓5，同时沿X方向移动活动支撑3和3′到未加工区域，并重复步骤(5)建立新的分割区域开始新的加工。重复步骤(5)和(6)就能完成整个金属板材1的高质量打孔加工。

本发明的具体实施方式并不局限于上述举例的一种，上述举例是本发明的一种常用的工作情况。本发明的关键在于：利用2个固定支撑保证了整个金属板材的平整，在此基础上利用2个活动支撑和2个压条实现了对金属板材的实时分区，从而有效控制了金属板材变形对激光加工的影响，获得了直径均匀、垂直度好的群孔。至于固定支撑、活动支撑、压条和支点架等夹具组件，本领域技术人员可以采用多种方式加以具体实现，上面只是列举了其中一种实现方式。

本发明所涉及的夹具适用于铁基、不锈钢、工具钢等金属板材的激光打孔，适合的金属板材的厚度范围在0.5～10mm之间。

Claims (1)

1、一种用于激光打孔的夹具，其特征在于：它包括第一、第二固定支撑(2，2′)，第一、第二活动支撑(3、3′)和第一、第二压条(4、4′)；

第一固定支撑(2)的上、下端面平行，其上端面上开有至少两个第一通孔(10、10′)，其下端面上开有至少两个第二通孔(11、11′)，第一固定支撑(2)的侧壁下部开有螺孔(12、12′)，各螺孔的中心位于同一水平线上且呈对称分布；第二固定支撑(2′)与第一固定支撑(2)的结构相同；

第一活动支撑(3)的上、下端面平行，且上端面开有对称分布的第三通孔(13、13′)，各第三通孔(13、13′)的中心位于同一水平线上；第二活动支撑(3′)与第一活动支撑(3)的结构相同；

装夹时，第一、第二固定支撑(2，2′)通过第二通孔(11、11′)和紧固螺栓(5)固定在工作台(9)的T型槽中，各支点架分别通过紧固螺栓紧固在工作台(9)的T型槽中；

第一、第二活动支撑(3、3′)放置于第一、第二固定支撑(2，2′)之间，各活动支撑和固定支撑的上端面共同构成一个支撑面，待加工板材放置于所述支撑面上，待加工板材通过紧固螺栓和第一通孔(10、10′)固定；第一、第二固定支撑(2，2′)分别利用调节螺栓(8)通过螺孔(12、12′)顶紧在四个支点架上；第一、第二压条(4、4′)压在待加工板材上，并通过紧固螺栓和第三通孔(13、13′)固定。

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