CN107538140A - 一种激光旋切加工斜孔装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光旋切加工斜孔装置，它解决了传统小孔加工装置加工出的孔形状精度不好、尺寸精度不可控、加工锥度不可控的问题，具有能够加工出微细的喷油器斜孔，能够改变工件位置、实现多孔的加工、提高喷油板微孔的加工效率的效果；其技术方案为：包括工作台、龙门架、激光头、工件夹具和角度摇摆装置，所述工作台的底部通过橡胶阻尼减震垫块连接底座支架；所述龙门架固定于工作台的上部，所述激光头通过Z轴滑台固定于龙门架的一侧；所述工件夹具固定于角度摇摆装置上并设于激光头的下部，所述角度摇摆装置设于Y轴滑台上，所述Y轴滑台的底部设有X轴滑台，所述X轴滑台固定于工作台的上部。
Description
技术领域
本发明涉及激光切割、打孔领域，尤其涉及一种激光旋切加工斜孔装置。
背景技术
一般内燃机为了达到节能减排的效果，需要采用更小尺寸的喷油孔，符合欧III排放法规的喷油孔直径为Φ0.14～0.17mm，更高标准的喷油孔的尺寸要求更小，同时为了燃油充分燃烧，须获得较好的喷油雾化效果，所以喷油器的喷油孔多设计为多个斜孔。
传统的小孔加工工艺包括机械钻孔、电火花打孔和电液束流等，这些传统的加工工艺存在各自的缺点，机械钻孔加工微细斜孔时钻头容易折断；电火花打直径300μm以下的微孔一直存在着效率较低、只能加工导电性能良好的金属等问题；电液束流加工效率低，并且孔的形状精度不好，尺寸精度不可控，加工锥度不可控。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种激光旋切加工斜孔装置，其具有能够加工出微细的喷油器斜孔，同时能够改变工件位置，实现多孔的加工，提高喷油板微孔的加工效率的效果。
本发明采用下述技术方案：
一种激光旋切加工斜孔装置，包括工作台、龙门架、激光头、工件夹具和角度摇摆装置，所述工作台的底部通过橡胶阻尼减震垫块连接底座支架；所述龙门架固定于工作台的上部，所述激光头通过Z轴滑台固定于龙门架的一侧，Z轴滑台实现激光头垂直方向的进给运动。
所述工件夹具固定于角度摇摆装置上并设于激光头的下部，通过角度摇摆装置调节工件夹具的倾斜角度以加工斜孔。
所述角度摇摆装置设于Y轴滑台上，所述Y轴滑台的底部设有X轴滑台，所述X轴滑台固定于工作台的上部，通过X轴滑台和Y轴滑台实现定位。
进一步的，所述角度摇摆装置包括U形底座和摇摆架，所述摇摆架设于U形底座的内侧且其两端与U形底座活动连接。
进一步的，所述摇摆架的两端通过轴连接有轴承，所述轴承固定于U形底座上；摇摆架一端的轴上连接有同步带机构，所述同步带机构连接有第二电机，所述第二电机固定于U形底座的外侧。
进一步的，所述工件夹具的底部设有XY手动精密滑台，所述XY手动精密滑台的底部通过过渡盘与第一电机相连；所述过渡盘设于摇摆架的上部，所述第一电机固定于摇摆架的底部。
进一步的，所述XY手动精密滑台包括滑台本体、X轴把手和Y轴把手，所述X轴把手固定于滑台本体X轴方向的一侧，所述Y轴把手固定于滑台本体Y轴方向的一侧。
进一步的，所述X轴把手与Y轴滑台平行，所述Y轴把手与X轴滑台平行。
进一步的，所述工件夹具的顶部设有同心设置的圆形槽和方形槽，所述圆形槽设于方形槽的内部。
进一步的，所述工件夹具的内部设有磁铁，所述磁铁位置与方形槽对应；所述磁铁的内部设有抽气口，所述抽气口与圆形槽连通。
进一步的，所述圆形槽的深度大于方形槽。
进一步的，所述工作台和龙门架采用大理石材质。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的工件夹具安装在XY手动精密滑台上，可以实现精确的加工定位；
2、本发明的工件、工件夹具和XY手动精密滑台安装在角度摇摆装置上，能够实现工件加工平面与激光束成一定倾斜角度，实现斜孔的加工；
3、本发明通过摇摆装置上的电机带动工件转动，移动X轴滑台、Y轴滑台来调节摇摆装置的整体位置，从而改变工件旋转中心与激光束的相对距离，实现半径可控的微孔加工；
4、本发明的整体结构布局简单、设计合理、制造装配简单，造价低，同时能够良好地实现多孔喷油板斜孔的加工。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的激光头的结构示意图；
图3为本发明的角度摇摆装置的轴测图；
图4为本发明的角度摇摆装置的主视图；
图5为本发明的角度摇摆装置的俯视图；
图6为本发明的工件夹具的轴测图；
图7为本发明的工件夹具的俯视图；
图8为本发明的工件夹具的主视图；
图9为本发明的工件夹具的A-A剖视图；
图10为喷油器的喷油板俯视图；
图11为喷油器的喷油板A-A剖视图；
图12为喷油器的喷油板B-B剖视图；
其中，1-底座支架，2-橡胶阻尼减震垫块，3-工作台，4-龙门架，5-Z轴滑台，6-激光头，601-气体喷嘴，602-同轴吹气进气口，603-安装架，604-聚焦镜，605-扩束镜，606-QCS接口，607-光纤，7-工件夹具，701-工件夹具板，702-方形槽，703-圆形槽，704-抽气口，705-磁铁，8-XY手动精密滑台，9-角度摇摆装置，901-U形底座，902-摇摆架，903-第一电机，904-过渡盘，905-第一同步带轮，906-第二电机，907-第二同步带轮，10-Y轴滑台，11-X轴滑台。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在传统小孔加工装置加工出的孔形状精度不好、尺寸精度不可控、加工锥度不可控的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种激光旋切加工斜孔装置。
本申请的一种典型的实施方式中，如图1-图9所示，提供了一种激光旋切加工斜孔装置，包括工作台3、底座支架1、龙门架4、激光头6、工件夹具7和角度摇摆装置9。
所述工作台3为矩形台面，工作台3的四个角的底部设有橡胶阻尼减震垫块2，橡胶阻尼减震垫块2起到减震作用，能够减小外界震动和电机震动带来的加工误差；所述工作台3通过橡胶阻尼减震垫块2固定于底座支架1的上部，所述底座支架1的结构与现有方形桌腿的结构相似。
所述工作台3的上部固定有龙门架4，所述龙门架4为门型结构。
所述工作台3和龙门架4采用大理石材质，大理石材质有助于减震；所述龙门架4的一侧固定安装有Z轴滑台5，所述Z轴滑台5的结构与直线滑轨相同；所述Z轴滑台5的一侧固定有激光头6。
如图2所示，所述激光头包括气体喷嘴601、同轴吹气进气口602、安装架603、聚焦镜604、扩束镜605、QCS接口606和光纤607；通过同轴吹气进气口602通入不同的气体，如氮气、氩气等可以减小激光加工金属带来的热影响，同时可以吹走激光加工金属过程中产生的等离子体，减少等离子体对激光加工的屏蔽作用，提高加工效率。
所述聚焦镜604和扩束镜605可拆卸更换，通过选用不同参数的聚焦镜604和扩束镜605来改变激光聚焦光斑大小和焦深等参数，便于激光加工工艺参数的优化，从而达到不同的加工效果。
所述激光头6的下部设有工件夹具7，所述工件夹具7设于角度摇摆装置9上，所述角度摇摆装置9的底部固定于Y轴滑台10上，所述Y轴滑台11固定于X轴滑台10上，所述X轴滑台11固定于工作台3的上部；其中，X轴滑台11、Y轴滑台10的结构与直线滑轨相同。
所述X轴滑台11、Y轴滑台10和Z轴滑台5的设置方式遵循三维坐标系的右手定则。
如图3-图5所示，所述角度摇摆装置9包括U形底座901和摇摆架902，所述摇摆架902也为U形结构且其尺寸小于U形底座901，所述摇摆架902设于U形底座901的内侧。
所述摇摆架902的一端通过轴I与U形底座901相连，所述轴I上连接有轴承I，轴承I通过设于U形底座901中的轴承座I固定于U形底座901的侧壁上。
所述摇摆架902的另一端与轴II的一端相连，所述轴II上设有第一同步带轮905，轴II的另一端连接有轴承II，轴承II通过设于U形底座901中的轴承座II固定于U形底座901的侧壁上。
所述第一同步带轮905的下侧设有第二同步带轮907，第一同步带轮905与第二同步带轮907之间通过同步带相连；所述第二同步带轮907设于第二电机906的电机轴上，所述第二电机906固定于U形底座901的外侧。
第二电机906带动第二同步带轮907转动，第二同步带轮907通过同步带带动第一同步带轮905转动，第一同步带轮905与902摇摆架连接，可以通过控制第二电机906的转动来调节摇摆架的倾斜角度。
所述工件夹具7的底部设有XY手动精密滑台8，所述XY手动精密滑台8的底部通过过渡盘904与第一电机903相连；所述过渡盘904固定于摇摆架902的上部，所述第一电机903固定于摇摆架902的底部。
第一电机903带动放置在工件夹具7上的喷油板转动；通过移动Y轴滑台10和X轴滑台11的位置，调节喷油板旋转中心轴与激光束焦点的距离来控制旋切圆孔的半径(激光焦点处与喷油板旋转中心轴的距离即为所加工微孔的半径)。
所述XY手动精密滑台8包括滑台本体、X轴把手和Y轴把手，所述滑台本体为矩形块结构；所述X轴把手固定于滑台本体X轴方向的一侧，所述Y轴把手固定于滑台本体Y轴方向的一侧；所述X轴把手和Y轴把手呈L型，所述X轴把手远离滑台本体的一端与Y轴滑台10平行，所述Y轴把手远离滑台本体的一端与X轴滑台11平行。
通过手动握住X轴把手使角度摇摆装置9和Y轴滑台10整体在X轴滑台11上移动，通过手动握住Y轴把手使角度摇摆装置9在Y轴滑台10上移动。通过手动调节XY手动精密滑台8改变工件上加工点的位置，以实现不同位置的多孔加工。
如图6-图9所示，所述工件夹具7为内部为中空的长方体结构，工件夹具7的顶部为工件夹具板701，所述工件夹具板701的中心位置设有同心设置的圆形槽703和方形槽702，所述圆形槽703设于方形槽702的内侧。
所述圆形槽703的直径和深度分别与喷油板的外直径和厚度相等，所述方形槽702的深度较圆形槽703浅。
喷油板放置于圆形槽703内，喷油板的结构如图10-12所示；用磁性材质的盖板盖在方形槽702中，磁性盖板形状与方形槽702相同尺寸略小于方形槽702，中间镂空，将喷油板所需加工的位置暴露在外。
所述磁铁705镶嵌在工件夹具板701的下部与方形槽702位置对应，所述磁铁705的内部设有抽气口704，所述抽气口704与圆形槽703连通；磁铁705吸住磁性盖板，从而压紧喷油板；所述抽气口704连接抽风机，吸走激光加工产生的废气和废料。
本申请中激光头安装在Z轴滑台上实现垂直方向上的进给运动，通过给激光头配备不同的扩束镜和聚焦镜来得到相应尺寸的聚焦光斑，能够实现不同的打孔工艺需求。
Z轴滑台带动激光头相对工件上下运动，实现正、负离焦量等条件下加工工艺，并且Z轴滑台能够在打孔加工过程中实现垂直方向上的进给，该功能可以实现深孔的加工。
X轴滑台11、Y轴滑台10能够实现X、Y方向上的水平运动，带动安装在Y轴滑台10上的结构运动到所需的位置；Y轴滑台11上安装有角度摆动装置9，实现工件相对激光束的角度摆动，能够调节所需斜孔的倾斜角度。
角度摆动装置9上安装有XY手动精密滑台8，能够实现精密调节工件与激光加工点的相对位置，当加工完一个孔时，通过调节工件XY手动精密滑台8使下一个待加工位置对准激光焦点的位置，以此类推可以实现多个微孔的加工。
工件夹具7安装在XY手动精密滑台8上部，可夹住喷油板工件并使之随XY手动精密滑台8运动至所需的相应位置，实现定位加工。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种激光旋切加工斜孔装置，其特征在于，包括工作台、龙门架、激光头、工件夹具和角度摇摆装置，所述工作台的底部通过橡胶阻尼减震垫块连接底座支架；所述龙门架固定于工作台的上部，所述激光头通过Z轴滑台固定于龙门架的一侧，Z轴滑台实现激光头垂直方向的进给运动；
所述工件夹具固定于角度摇摆装置上并设于激光头的下部，通过角度摇摆装置调节工件夹具的倾斜角度以加工斜孔；
所述角度摇摆装置设于Y轴滑台上，所述Y轴滑台的底部设有X轴滑台，所述X轴滑台固定于工作台的上部，通过X轴滑台和Y轴滑台实现定位。
2.根据权利要求1所述的一种激光旋切加工斜孔装置，其特征在于，所述角度摇摆装置包括U形底座和摇摆架，所述摇摆架设于U形底座的内侧且其两端与U形底座活动连接。
3.根据权利要求2所述的一种激光旋切加工斜孔装置，其特征在于，所述摇摆架的两端通过轴连接有轴承，所述轴承固定于U形底座上；摇摆架一端的轴上连接有同步带机构，所述同步带机构连接有第二电机，所述第二电机固定于U形底座的外侧。
4.根据权利要求1或2所述的一种激光旋切加工斜孔装置，其特征在于，所述工件夹具的底部设有XY手动精密滑台，所述XY手动精密滑台的底部通过过渡盘与第一电机相连；所述过渡盘设于摇摆架的上部，所述第一电机固定于摇摆架的底部。
5.根据权利要求1所述的一种激光旋切加工斜孔装置，其特征在于，所述XY手动精密滑台包括滑台本体、X轴把手和Y轴把手，所述X轴把手固定于滑台本体X轴方向的一侧，所述Y轴把手固定于滑台本体Y轴方向的一侧。
6.根据权利要求5所述的一种激光旋切加工斜孔装置，其特征在于，所述X轴把手与Y轴滑台平行，所述Y轴把手与X轴滑台平行。
7.根据权利要求1所述的一种激光旋切加工斜孔装置，其特征在于，所述工件夹具的顶部设有同心设置的圆形槽和方形槽，所述圆形槽设于方形槽的内部。
8.根据权利要求7所述的一种激光旋切加工斜孔装置，其特征在于，所述工件夹具的内部设有磁铁，所述磁铁位置与方形槽对应；所述磁铁的内部设有抽气口，所述抽气口与圆形槽连通。
9.根据权利要求7所述的一种激光旋切加工斜孔装置，其特征在于，所述圆形槽的深度大于方形槽。
10.根据权利要求1所述的一种激光旋切加工斜孔装置，其特征在于，所述工作台和龙门架采用大理石材质。
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