CN103192177A - 一种co2激光切割机等光程光路补偿装置 - Google Patents

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刘福
于春岐
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Abstract

本发明提供的是一种CO2激光切割机等光程光路补偿装置。A反射镜与B反射镜安装在W轴上，沿W轴导轨作往复运动；C反射镜固定在横梁上，与横梁一起沿X轴机身导轨作往复运动；D反射镜固定在Z轴上，随Z轴一起沿Y轴横梁导轨作往复运动，同时与横梁一起沿X轴作往复运动。激光发生器发出的光束经A反射镜、B反射镜、C反射镜和D反射镜反射后，到达Z轴切割头上的聚焦镜，经聚焦后，在工件表面形成光斑。W轴伺服电机接收运动指令使其产生相对位移而补偿光程长度的变化，保持激光切割机在切割过程中焦点半径和焦点深度不变。本发明能够保证工件切割尺寸、精度和光洁度。适宜作为激光切割机的光路补偿机构应用。

Description

一种CO2激光切割机等光程光路补偿装置
技术领域
本发明提供的是机械加工中的机床辅助装置，具体地说是一种CO2激光切割机等光程光路补偿装置。 
背景技术
激光切割机作为一种新型的精密切割设备，主要应用于机械、电子、医疗、船舶、桥梁、冶金、电机制造、模具、汽车、钣金制作、量具刀具、广告装潢及工艺品制造行业领域，适用于对碳钢、不锈钢、铝合金、硬质合金、有机玻璃的加工。因此，对激光切割机的切割质量有很高要求。 
目前，激光切割机的外光路机构主要采用的是飞行光路机构设计，缺点是：近端与远端的割缝宽度相差大，当刀具补偿一定时，在不同位置产生不同的偏差，影响加工尺寸精度，甚至造成切不透或表面光洁度下降的缺陷。 
激光切割原理： 
如图1所示，激光发生器所发出的激光束经反射镜改变角度，然后再通过聚焦镜聚焦后到达机床上所卡固的工件上，在焦点处使工件迅速产生局部高温而熔化，同时随着数控机床的平稳的移动，使工件产生连续位移，从而实现连续切割。
当前外光路的工作过程： 
如图2所示，激光器发生器5发出的激光束通过反射镜1到达与Z轴固定的反射镜2上，实现外光路的传输。
激光光束的扩散过程： 
由于激光器发出的光束具有一定的发散角，呈“锥形”，如图3所示，当反射镜从位置一运动至位置二时，光束截面直径D1变为D1′，经反射后，到达聚焦镜表面的光束直径D2变为D2′，造成位置一与位置二处聚焦后的焦点深度发生变化，从而影响到工件质量。
由于激光光束聚焦点与光程距离关系密切，所以要保证激光切割加工的质量，就需要对光路进行补偿。 
发明内容
为了克服现有激光切割机光路机构所存在的缺陷，本发明提供了一种CO2激光切割机等光程光路补偿装置。该光路补偿装置由激光发生器、反射镜和导轨组成。解决激光切割机光程光路补偿切割的技术问题。 
本发明解决技术问题所采用的方案是： 
数控机床一侧设有激光发生器，A反射镜与B反射镜固定在W轴上；C反射镜固定在横梁上；D反射镜固定在Z轴上。
在W轴安装有伺服电机，伺服电机通过齿轮和齿条副啮合传动使W轴产生位移。 
积极效果，本发明使用时，能够保证工件尺寸的一致性，提高加工精度和表面光洁度，降低成本。适宜作为激光切割机的光路补偿机构应用。 
附图说明
图1为激光切割原理示意图 
图2为当前流行的外光路示意图
图3为激光光束扩散示意图
图4为等光程光路补偿系统示意图
图5为W轴驱动机构示意图
图中，1.A反射镜，2.B反射镜，3.C反射镜，4.D反射镜，
5.激光发生器，6.W轴导轨，7.机身导轨，8.横梁，9.Z轴,
10.伺服电机，10.1.齿轮，11.齿条副。
具体实施方式
如图4和图5所示：数控机床一侧设有激光发生器5，A反射镜1与B反射镜2固定在W轴上，沿W轴导轨6作往复运动；C反射镜3固定在横梁8上，与横梁一起沿X轴机身导轨7作往复运动；D反射镜4固定在Z轴9上，随Z轴一起沿Y轴横梁导轨作往复运动。同时与横梁一起沿X轴作往复运动。 
W轴伺服电机接收运动指令使其产生相对位移而补偿光程长度的变化，保持激光切割机在切割过程中焦点半径和焦点深度不变。 
本发明工作原理： 
激光发生器5发出的光束经A反射镜1、B反射镜2、C反射镜3和D反射镜4反射后，到达Z轴9切割头上的聚焦镜，经聚焦后，在工件表面形成光斑。W轴伺服电机接收运动指令使其产生相对位移而补偿光程长度的变化，保持激光切割机在切割过程中焦点半径和焦点深度不变。
伺服电机10接收来自数控系统的驱动信号而转动，带动齿轮10.1旋转，通过齿轮齿条副11的啮合，将伺服电机的旋转运动转化为直线运动，从而实现W轴驱动功能。 
特点： 
本发明能够保证数控机床在整个切割范围内等光程稳定性，使任意位置的焦点半径和焦点深度保持不变，从而保证了切割质量，提高表面光洁度。

Claims (1)

1.一种CO2激光切割机等光程光路补偿装置，其特征是：
数控机床一侧设有激光发生器（5），A反射镜（1）与B反射镜（2）安装在W轴上，沿W轴导轨（6）做往复运动；C反射镜（3）固定在横梁（8）上，与横梁一起沿X轴机身导轨（7）做往复运动；D反射镜（4）固定在Z轴（9）上，随Z轴一起沿Y轴横梁导轨作往复运动，同时与横梁一起沿X轴作往复运动；
W轴安装有伺服电机（10），伺服电机接收来自数控系统的驱动信号而转动，带动齿轮（10.1）旋转，通过齿轮齿条副（11）的啮合，将伺服电机的旋转运动转化为直线运动，从而使W轴产生相对位移而补偿光程长度的变化，保持激光切割机在切割过程中光路长度恒定。
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