CN107931862B - 一种曲面板件的多功能三维激光切割机构及其使用方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种曲面板件的激光切割机构及其使用方法，有效的解决了激光三维切割曲面板件的技术问题，切割精度和切割效率大幅度提升，使得人力得到解放，效率大幅提高，全程操作及其简单，精确度极高，制作成本低，作用显著增强，也大大提高了整体的高效性和操作的可靠性。

Description

一种曲面板件的多功能三维激光切割机构及其使用方法

技术领域

本发明涉及激光切割领域，更具体地讲，涉及一种曲面板件的多功能三维激光切割机构及其使用方法。

背景技术

激光切割技术在激光加工中应用最早、使用最广泛，同时也是最重要的一项激光应用技术。相比于其他切割方法，其最大区别是具有高速、高柔性、高精度等特点，同时还具有切割质量好、切口宽度小、热影响区小、加工效率高、没有机械加工力等优点。激光切割作为应用最为广泛的激光加工技术之一，随着激光器件和加工工艺技术的进步，其应用领域逐渐扩展到各种金属、非金属材料的切割，同时也从二维切割扩展到三维切割，并且应用规模不断扩大。

现有技术CN106807999A公开了一种坡口专用机床及基于该机床的单V型管体坡口加工方法，该机床包括机床底座、工作台、机床立柱和铣头，机床立柱设置在机床底座上，铣头活动的与机床立柱连接，虽然能够通过机床数控系统控制机床X、Z、B 、C轴联动以及机床主轴转动实现铣刀对单V型管体坡口的加工，然而却与激光加工具有本质的技术鸿沟，而且X、Z、B 、C轴驱动结构无法达到激光切割所需的精度。

现有技术CN106826318A公开了一种单缸双锁型气动真空柔性夹具，虽然吸盘可自动贴紧工件表面，对曲面形状具有自适应性，采用该夹具可实现任意曲面的快速装夹定位，有效缩短零件安装工时，同时控制薄壁零件的加工变形，进而保证加工质量，然而整体结构复杂，成本极高，也无法有效的与主体机构进行协同，达不到激光切割的路线需要。

因此，现行的三维板件的切割机构，结构非常复杂，甚至只是局部的二维切割，并没有非常高效的解决切割问题，作业者十分渴求能够拥有方便、精度高、智能化的激光机构以代替人工操作，因此，针对这一现状，迫切需要开发一种曲面板件的激光切割机构，以满足实际使用的需要。

发明内容

因此，针对现有技术上存在的不足，提供本发明的示例以基本上解决由于相关领域的限制和缺点而导致的一个或更多个问题，安全性和可靠性大幅度提高，有效的起到保护设备的作用。

按照本发明提供的技术方案，曲面板件的激光切割机构包括工控机底座，工控机底座内设有电气组件，工控机底座上设有切割装置，切割装置包括位于工控机底座上表面的基座，基座上设有下支板和竖支板，下支板与竖支板固定连接，竖支板上端固定连接有上支板，切割装置还具有承载基座，承载基座上连接有侧板，侧板上通过转轴连接有两个夹具体，夹具体能够在侧板上转动，夹具体用于夹持激光切割装置，激光切割装置包括激光发生器和激光切割器，激光切割器和激光发生器可拆卸装配，激光发生器为汽化切割发生器、熔化切割发生器或氧助熔化切割发生器，工控机底座上设有曲面板件组件，曲面板件组件包括板件底座，板件底座上设有若干个真空吸附气缸，真空吸附气缸用于吸附不同规则的曲面板件，切割时，激光束的姿态要求始终与曲面板件的曲线所在的平面垂直或是与切割处曲面板件的空间曲线的法线保持重合。

进一步的，基座的中部贯通开设有滑孔和螺纹孔，所述滑孔内穿设有第一滑杆，螺纹孔内穿设有第一丝杆，第一滑杆和第一丝杆的两端连接在定位板上，定位板固定于工控机底座上表面，其中一个定位板上设有第一气缸，第一气缸与第一丝杆连接，第一气缸与第一丝杆用于驱动基座在两个定位板之间滑动。

进一步的，上支板和下支板之间连接有第二滑杆和第二丝杆，上支板上设有第二气缸，第二气缸与第二丝杆连接，第二气缸与第二丝杆用于驱动承载基座在上支板和下支板之间滑动，第二滑杆与承载基座的滑孔连接，第二丝杆与承载基座的螺纹孔连接。

进一步的，侧板上还连接有第三气缸，第三气缸用于驱动转轴带动夹具体在侧板上转动，夹具体上设有夹持爪和第四气缸，第四气缸用于驱动夹持爪的开合。

作为优选的，基座的滑孔数量为2个，基座的螺纹孔数量为1个，承载基座的滑孔数量为2个，承载基座的螺纹孔数量为1个。

进一步的，工控机底座的外表面设有电源开关、各个气缸的操控按钮、复位按钮、指示灯和显示面板。

进一步的，工控机底座的两侧还设有方便拿持的把手。

本发明有效的解决了激光三维切割曲面板件的技术问题，切割精度和切割效率大幅度提升，使得人力得到解放，效率大幅提高，全程操作及其简单，精确度极高，制作成本低，作用显著增强，也大大提高了整体的高效性和操作的可靠性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的切割示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。如附图1，2所示，曲面板件的激光切割机构包括工控机底座1，工控机底座1内设有电气组件，工控机底座1上设有切割装置2，切割装置2包括位于工控机底座1上表面的基座2-1，基座2-1的中部贯通开设有滑孔和螺纹孔，所述滑孔内穿设有第一滑杆2-2，螺纹孔内穿设有第一丝杆2-3，第一滑杆2-2和第一丝杆2-3的两端连接在定位板2-4上，定位板2-4固定于工控机底座1上表面，其中一个定位板2-4上设有第一气缸2-5，第一气缸2-5与第一丝杆2-3连接，第一气缸2-5与第一丝杆2-3用于驱动基座2-1在两个定位板2-4之间滑动，基座2-1上设有下支板2-6和竖支板2-7，下支板2-6与竖支板2-7固定连接，竖支板2-7上端固定连接有上支板2-8，上支板2-8和下支板2-6之间连接有第二滑杆2-9和第二丝杆2-10，上支板2-8上设有第二气缸2-11，第二气缸2-11与第二丝杆2-10连接，第二气缸2-11与第二丝杆2-10用于驱动承载基座2-12在上支板2-8和下支板2-6之间滑动，第二滑杆2-9与承载基座2-12的滑孔连接，第二丝杆2-10与承载基座2-12的螺纹孔连接，承载基座2-12上连接有侧板，侧板上通过转轴连接有两个夹具体2-13，夹具体2-13用于夹持激光切割装置3，侧板上还连接有第三气缸2-14，第三气缸2-14用于驱动转轴带动夹具体2-13在侧板上转动，夹具体2-13上设有夹持爪和第四气缸2-15，第四气缸2-15用于驱动夹持爪的开合。

激光切割装置包括激光发生器3-1和激光切割器3-2，激光切割器3-1和激光发生器3-2可拆卸装配，工控机底座1上设有曲面板件组件4，曲面板件组件4包括板件底座4-1，板件底座4-1上设有若干个真空吸附气缸4-2，真空吸附气缸4-2用于吸附不同规则的曲面板件，切割时，激光束的姿态要求始终与曲面板件的曲线所在的平面垂直或是与切割处曲面板件的空间曲线的法线保持重合。

优选的，激光发生器为汽化切割发生器、熔化切割发生器或氧助熔化切割发生器。

另外，基座的滑孔数量为2个，基座的螺纹孔数量为1个，承载基座的滑孔数量为2个，承载基座的螺纹孔数量为1个。

进一步的，工控机底座的外表面设有电源开关、各个气缸的操控按钮、复位按钮、指示灯和显示面板。

进一步的，工控机底座的两侧还设有方便拿持的把手。

该曲面板件的激光切割机构的使用步骤如下：

A．检查整个机构，核实各个部件是否正常，

B．根据所要切割的曲面板件的实际情况，理论计算出曲面上的轨迹曲线的曲率半径，将曲面板件吸附于真空吸附气缸上，至于工控机底座的合适位置，

C．打开工控底座开关，通过操控各个气缸的操控按钮，使得基座和承载基座位移到合适的位置，同时将激光切割装置夹持稳定，转动到所需的位置，

D．打开激光切割装置，对要切割的曲面板件进行切割，切割时，通孔操控各个按钮，使得激光束的姿态要求始终与曲面板件的曲线所在的平面垂直或是与切割处曲面板件的空间曲线的法线保持重合，

E．当切割轮廓基本成型后，降低激光功率，进行细致切割，

F．切割完毕后，关闭开关，将整个机构部件复位，

G．拿下曲面板件，检查切割质量情况。

综上所述，本发明从二维切割扩展到三维切割，有效的解决了激光三维切割曲面板件的技术问题，切割精度和切割效率大幅度提升，使得人力得到解放，效率大幅提高，全程操作及其简单，精确度极高，制作成本低，作用显著增强，也大大提高了整体的高效性和操作的可靠性。

以上仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种曲面板件的三维激光切割方法，所述的方法由曲面板件的多功能三维激光切割机构完成，所述的曲面板件的多功能三维切割激光机构包括工控机底座，所述的工控机底座内设有电气组件，所述的工控机底座上设有切割装置，所述的切割装置包括位于所述的工控机底座上表面的基座，所述的基座上设有下支板和竖支板，所述的下支板与所述的竖支板固定连接，所述的竖支板上端固定连接有上支板，所述的切割装置还具有承载基座，所述的承载基座上连接有侧板，所述的侧板上通过转轴连接有两个夹具体，所述的夹具体能够在所述的侧板上转动，所述的夹具体用于夹持激光切割装置，所述的基座的中部贯通开设有滑孔和螺纹孔，所述滑孔内穿设有第一滑杆，所述的螺纹孔内穿设有第一丝杆，所述的第一滑杆和所述的第一丝杆的两端连接在定位板上，所述的定位板固定于所述的工控机底座上表面，其中一个所述的定位板上设有第一气缸，所述的第一气缸与所述的第一丝杆连接，所述的第一气缸与所述的第一丝杆用于驱动所述的基座在两个定位板之间滑动，所述的上支板和所述的下支板之间连接有第二滑杆和第二丝杆，所述的上支板上设有第二气缸，所述的第二气缸与所述的第二丝杆连接，所述的第二气缸与所述的第二丝杆用于驱动所述的承载基座在所述的上支板和所述的下支板之间滑动，所述的第二滑杆与所述的承载基座的滑孔连接，所述的第二丝杆与所述的承载基座的螺纹孔连接，所述的侧板上还连接有第三气缸，所述的第三气缸用于驱动所述的转轴带动所述的夹具体在所述的侧板上转动，所述的夹具体上设有夹持爪和第四气缸，所述的第四气缸用于驱动所述的夹持爪的开合，所述的工控机底座的外表面设有电源开关、各个气缸的操控按钮、复位按钮、指示灯和显示面板，所述的激光切割装置包括激光发生器和激光切割器，所述的激光切割器和所述的激光发生器可拆卸装配，所述的激光发生器为汽化切割发生器、熔化切割发生器或氧助熔化切割发生器，所述的工控机底座上设有曲面板件组件，所述的曲面板件组件包括板件底座，所述的板件底座上设有若干个真空吸附气缸，所述的真空吸附气缸用于吸附不同规则的曲面板件，切割时，激光束的姿态要求始终与所述的曲面板件的曲线所在的平面垂直或是与切割处所述的曲面板件的空间曲线的法线保持重合，其特征在于，该曲面板件的多功能三维激光切割机构的使用步骤如下：

A）检查整个机构，核实各个部件是否正常，

B）根据所要切割的曲面板件的实际情况，理论计算出曲面上的轨迹曲线的曲率半径，将曲面板件吸附于真空吸附气缸上，至于工控机底座的合适位置，

C）打开工控底座开关，通过操控各个气缸的操控按钮，使得基座和承载基座位移到合适的位置，同时将激光切割装置夹持稳定，转动到所需的位置，

D）打开激光切割装置，对要切割的曲面板件进行切割，切割时，通孔操控各个按钮，使得激光束的姿态要求始终与曲面板件的曲线所在的平面垂直或是与切割处曲面板件的空间曲线的法线保持重合，

E）当切割轮廓基本成型后，降低激光功率，进行细致切割，

F）切割完毕后，关闭开关，将整个机构部件复位，

G）拿下曲面板件，检查切割质量情况。

2.根据权利要求1所述的一种曲面板件的三维激光切割方法，其特征在于，所述的基座的滑孔数量为2个，所述的基座的螺纹孔数量为1个，所述的承载基座的滑孔数量为2个，所述的承载基座的螺纹孔数量为1个。

3.根据权利要求1所述的一种曲面板件的三维激光切割方法，其特征在于，所述的工控机底座的两侧还设有方便拿持的把手。

4.一种完成权利要求1所述的使用步骤的曲面板件的多功能三维激光切割机构，所述的曲面板件的多功能三维激光切割机构包括工控机底座，所述的工控机底座内设有电气组件，所述的工控机底座上设有切割装置，所述的切割装置包括位于所述的工控机底座上表面的基座，所述的基座上设有下支板和竖支板，所述的下支板与所述的竖支板固定连接，所述的竖支板上端固定连接有上支板，所述的切割装置还具有承载基座，所述的承载基座上连接有侧板，所述的侧板上通过转轴连接有两个夹具体，所述的夹具体能够在所述的侧板上转动，所述的夹具体用于夹持激光切割装置，所述的基座的中部贯通开设有滑孔和螺纹孔，所述滑孔内穿设有第一滑杆，所述的螺纹孔内穿设有第一丝杆，所述的第一滑杆和所述的第一丝杆的两端连接在定位板上，所述的定位板固定于所述的工控机底座上表面，其中一个所述的定位板上设有第一气缸，所述的第一气缸与所述的第一丝杆连接，所述的第一气缸与所述的第一丝杆用于驱动所述的基座在所述的两个定位板之间滑动，所述的上支板和所述的下支板之间连接有第二滑杆和第二丝杆，所述的上支板上设有第二气缸，所述的第二气缸与所述的第二丝杆连接，所述的第二气缸与所述的第二丝杆用于驱动所述的承载基座在所述的上支板和所述的下支板之间滑动，所述的第二滑杆与所述的承载基座的滑孔连接，所述的第二丝杆与所述的承载基座的螺纹孔连接，所述的侧板上还连接有第三气缸，所述的第三气缸用于驱动所述的转轴带动所述的夹具体在所述的侧板上转动，所述的夹具体上设有夹持爪和第四气缸，所述的第四气缸用于驱动所述的夹持爪的开合，所述的基座的滑孔数量为2个，所述的基座的螺纹孔数量为1个，所述的承载基座的滑孔数量为2个，所述的承载基座的螺纹孔数量为1个，所述的工控机底座的外表面设有电源开关、各个气缸的操控按钮、复位按钮、指示灯和显示面板，所述的工控机底座的两侧还设有方便拿持的把手，其特征在于，所述的激光切割装置包括激光发生器和激光切割器，所述的激光切割器和所述的激光发生器可拆卸装配，所述的激光发生器为汽化切割发生器、熔化切割发生器或氧助熔化切割发生器，所述的工控机底座上设有曲面板件组件，所述的曲面板件组件包括板件底座，所述的板件底座上设有若干个真空吸附气缸，所述的真空吸附气缸用于吸附不同规则的曲面板件，切割时，激光束的姿态要求始终与所述的曲面板件的曲线所在的平面垂直或是与切割处所述的曲面板件的空间曲线的法线保持重合。