CN112809386A - 一种集激光切割与铣削加工的组合式加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集激光切割与铣削加工的组合式加工装置，其特征在于：该加工装置包括激光切割头组件（2）和铣刀组件（3），激光切割头组件（2）和铣刀组件（3）皆安装在组合机座（4）上，铣刀组件（3）中的铣刀（35）能够相对激光切割头组件（2）中的激光切割头（21）竖直上下移动，使得铣刀（35）的刀头最低点能够高于激光切割头（21）的最低点或者低于激光切割头（21）的最低点。本发明的组合式加工装置集激光切割与铣削加工于一体，有效融合了激光切割和铣刀加工的优势，实现了对工件快速、高效、精准的加工，同时还能保证加强筋、倒角等激光难以加工的特征部位也能实现精确加工，显著提高单一设备的适用范围。

Description

一种集激光切割与铣削加工的组合式加工装置

技术领域

本发明属于激光及铣削加工技术领域，具体地说是一种将激光切割头和铣削电主轴组合使用的集激光切割与铣削加工的组合式加工装置。

背景技术

随着产品轻量化技术的发展，各个行业对铝合金型材及模压件等薄壁产品的使用量越来越大，对这些产品的二次加工需求也越来越大，目前这些产品的二次加工主要采用激光切割或铣削加工的方式实现，其中激光切割具有加工精度高和效率高等优点，但是对产品特征结构的加工具有一定局限性，例如采用激光无法加工工件的加强筋和倒角等特征，而且加工断口的表面质量差，从而影响整个激光加工设备的适用性，而采用铣削加工设备则能很好的完成加强筋和倒角等特征部位的加工，同时铣削精加工还能获得更好的表面质量，但是铣削加工的加工效率普遍偏低，已经难以满足现代化产线对高效生产的要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种将激光切割头和铣削电主轴组合使用的集激光切割与铣削加工的组合式加工装置；该加工装置能够提高工件的加工精度、加工效率以及表面质量。

本发明的目的是通过以下技术方案解决的：

一种集激光切割与铣削加工的组合式加工装置，其特征在于：该加工装置包括激光切割头组件和铣刀组件，激光切割头组件和铣刀组件皆安装在组合机座上，铣刀组件中的铣刀能够相对激光切割头组件中的激光切割头竖直上下移动，使得铣刀的刀头最低点能够高于激光切割头的最低点或者低于激光切割头的最低点。

所述的铣刀组件包括L形安装板、铣刀和气缸，L形安装板的外侧面固定在组合机座上，气缸安装在L形安装板的水平顶板上且气缸的伸缩杆向下穿过水平顶板连接铣刀，在气缸的作用下，铣刀能够相对组合机座竖直上下移动。

所述的铣刀组件包括直线导轨、铣刀滑块、铣刀安装板，在L形安装板的内侧面上设置直线导轨，与直线导轨嵌合设置的铣刀滑块固定在铣刀安装板的外侧面、铣刀安装板的内侧面上固定设置铣刀，铣刀安装板的顶端固定在气缸的伸缩杆下端。

所述的激光切割头组件包括激光切割头和切割头安装板，切割头安装板安装在组合机座上且激光切割头安装在切割头安装板上。

所述的组合机座采用T型板，激光切割头组件固定在T型板的横板板面外侧、且铣刀组件固定在T型板的横板侧壁上。

所述的组合机座安装在线性模组上，线性模组固定在组合机座的T型板的竖板板面上，且组合机座能够在线性模组的驱动下带动激光切割头组件和铣刀组件竖直上下移动。

所述的线性模组包括模组安装板、模组本体和驱动电机，模组本体和驱动电机皆安装在模组安装板上且驱动电机的驱动轴连接模组本体上的丝杠，与丝杠螺纹连接的螺母滑块上安装有组合机座，在驱动电机的作用下，组合机座能够相对模组安装板竖直上下移动。

所述的螺母滑块上固定设置有转接板，组合机座固定安装在转接板上。

所述转接板的外侧面上设置有感应片且模组本体的外侧壁上设有与感应片配合使用的U型光电开关，感应片和U型光电开关配套使用以确认螺母滑块的运行位置。

所述的U型光电开关包括上端U型光电开关、中间U型光电开关和下端U型光电开关，上端U型光电开关、中间U型光电开关和下端U型光电开关分别用以确定螺母滑块运行时的上极限位置、原点位置和下极限位置。

本发明相比现有技术有如下优点：

本发明的组合式加工装置集激光切割与铣削加工于一体，有效融合了激光切割和铣刀加工的优势，实现了对工件快速、高效、精准的加工，同时还能保证加强筋、倒角等激光难以加工的特征部位也能实现精确加工，显著提高单一设备的适用范围。

附图说明

附图1为本发明的集激光切割与铣削加工的组合式加工装置的轴测图；

附图2为本发明的集激光切割与铣削加工的组合式加工装置的主视图；

附图3为本发明的集激光切割与铣削加工的组合式加工装置的俯视图；

附图4为本发明的铣刀组件的轴测图；

附图5为本发明的铣刀组件的左视图；

附图6为本发明的线性模组的轴测图及局部放大图；

附图7为本发明的线性模组的主视图。

其中：1—线性模组；11—模组安装板；12—模组本体；121—丝杠；122—螺母滑块；13—转接板；131—感应片；14—U型光电开关；14a—上端U型光电开关；14b—中间U型光电开关；14c—下端U型光电开关；15—驱动电机；2—激光切割头组件；21—激光切割头；22—切割头安装板；3—铣刀组件；31—L形安装板；32—直线导轨；33—铣刀滑块；34—铣刀安装板；35—铣刀；36—气缸；4—组合机座。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

如图1-3所示：一种集激光切割与铣削加工的组合式加工装置，该加工装置包括激光切割头组件2和铣刀组件3，激光切割头组件2和铣刀组件3皆安装在组合机座4上，铣刀组件3中的铣刀35能够相对激光切割头组件2中的激光切割头21竖直上下移动，使得铣刀35的刀头最低点能够高于激光切割头21的最低点或者低于激光切割头21的最低点。进一步的说，组合机座4采用T型板，激光切割头组件2固定在T型板的横板板面外侧、且铣刀组件3固定在T型板的横板侧壁上；激光切割头组件2包括激光切割头21和切割头安装板22，切割头安装板22安装在组合机座4上且激光切割头21安装在切割头安装板22上。

如图4-5所示，铣刀组件3包括L形安装板31、直线导轨32、铣刀滑块33、铣刀安装板34、铣刀35和气缸36，L形安装板31的外侧面固定在组合机座4上、在L形安装板31的内侧面上设置直线导轨32，与直线导轨32嵌合设置的铣刀滑块33固定在铣刀安装板34的外侧面、铣刀安装板34的内侧面上固定设置铣刀35，气缸36安装在L形安装板31的水平顶板上且气缸36的伸缩杆向下穿过水平顶板连接铣刀安装板34，在气缸36的作用下，铣刀35能够相对组合机座4竖直上下移动。

如图1、6-7所示，组合机座4安装在线性模组1上，线性模组1固定在组合机座4的T型板的竖板板面上，且组合机座4能够在线性模组1的驱动下带动激光切割头组件2和铣刀组件3竖直上下移动。该线性模组1包括模组安装板11、模组本体12、转接板13、U型光电开关14和驱动电机15，模组本体12和驱动电机15皆安装在模组安装板11上且驱动电机15的驱动轴连接模组本体12上的丝杠121，与丝杠121螺纹连接的螺母滑块122上安装有转接板13且组合机座4固定安装在转接板13上，在驱动电机15的作用下，组合机座4能够相对模组安装板11竖直上下移动。

在本发明的组合式加工装置中，模组安装板11用于承载和安装模组本体12以及与线性模组1连接的激光切割头组件2和铣刀组件3，使之成为一个功能单元，该功能单元可以通过模组安装板11与其它装置连接，实现激光切割与铣刀加工相结合的复合加工功能。

为了控制驱动电机15的行程，在转接板13的外侧面上设置有感应片131且模组本体12的外侧壁上设有与感应片131配合使用的U型光电开关14，感应片131和U型光电开关14配套使用以确认螺母滑块122的运行位置；具体的说，U型光电开关14包括上端U型光电开关14a、中间U型光电开关14b和下端U型光电开关14c，三个U型光电开关14设置在同一条直线上且该直线与模组本体12的侧边平行，上端U型光电开关14a、中间U型光电开关14b和下端U型光电开关14c分别用以确定螺母滑块122运行时的上极限位置、原点位置和下极限位置。

具体识别过程如下：U型光电开关14的输出端与可编程控制器连接，螺母滑块122通过转接板13带动感应片131沿线性模组1的丝杠121设置方向往返运行。当感应片131运行到上端U型光电开关14a处时，上端U型光电开关14a向可编程控制器发出位置确认信号，确认螺母滑块122已运行到模组本体12上端的极限位置；当感应片131运行到中间U型光电开关14b处时，中间U型光电开关14b向可编程控制器发出位置确认信号，确认螺母滑块122已运行到原点位置，当感应片131运行到下端U型光电开关14c处时，下端U型光电开关14c向可编程控制器发出位置确认信号，确认螺母滑块122已运行到模组本体12下端的极限位置。由此通过三个U型光电开关14和感应片131的配套使用，即可准确的识别出线性模组1的螺母滑块122运行的极限位置和原点位置，从而保证线性模组1运行的安全和准确。

实施例一

如图1-7所示，一种集激光切割与铣削加工的组合式加工装置，包括线性模组1、激光切割头组件2、铣刀组件3和组合机座4，激光切割头组件2和铣刀组件3通过组合机座4与线性模组1连接，线性模组1的螺母滑块122能够带动激光切割头组件2和铣刀组件3沿线性模组1的丝杠121往返运行。激光切割头组件2包括激光切割头21和激光切割头安装板22，激光切割头21与激光切割头安装板22固定连接，激光切割头安装板21通过组合机座4与线性模组1的转接板13连接，由此实现了线性模组1与激光切割头21的连接；线性模组1的螺母滑块122依次通过转接板13、组合机座4和激光切割头安装板22带动激光切割头21运行，线性模组1的螺母滑块122能带动激光切割头21与之同步运行。铣刀组件3包括L形安装板31、直线导轨32及铣刀滑块33、铣刀安装板34、铣刀35和气缸36，L形安装板31通过组合机座4与线性模组1连接，L形安装板31长边的外壁面与组合机座4固定连接、内壁面上设置有直线导轨32，铣刀35通过铣刀安装板34与直线导轨32上的铣刀滑块33连接，气缸36通过铣刀安装板34带动铣刀35沿直线导轨32往返运行；铣刀组件3中的直线导轨32与线性模组1中的丝杠121平行设置，线性模组1中的螺母滑块122依次通过转接板13、组合机座4和L形安装板31带动铣刀组件3整体与线性模组的螺母滑块122同步运行，同时铣刀35也可以在气缸36的驱动下沿铣刀组件3中的直线导轨32单独运行。

本发明提供的集激光切割与铣削加工的组合式加工装置在实际使用中的运行步骤如下：

（1）铣刀位置一次调整：通过气缸36控制铣刀35使其沿着直线导轨32向最高位置运行，使铣刀35的刀头最低点高于激光切割头21的最低点，且高度差不小于待切割工件在竖直方向上的高度，避免在激光切割过程中铣刀35与工件之间可能发生的干涉；

（2）激光切割：开启激光器，通过激光切割头21对工件实施快速的激光切割，去除掉大量的余料，减少了第二步铣削加工的工作量，激光切割时应避开加强筋、倒角等激光难以加工的特征，同时对加工面做一定的工艺余量预留，预留尺寸根据产品的特性及加工要求确定；激光切割过程中通过线性模组1精确地控制激光切割头21的高度位置，使激光切割头21按照系统设定的轨迹运行，完成对工件的激光切割；

（3）铣刀位置二次调整：通过气缸36控制铣刀35使其沿着直线导轨32向最低位置运行，使铣刀35的最低点低于激光切割头21的最低点，且高度差不小于待切割工件在竖直方向上的高度，避免在铣刀35加工过程中激光切割头21与工件之间可能发生的干涉；

（4）铣刀精加工：开启铣刀35，通过铣刀35对第一步预留的工艺余量进行精加工，同时对激光难以加工的特征部位，如加强筋、倒角等进行加工。

本发明的组合式加工装置集激光切割与铣削加工于一体，有效融合了激光切割和铣刀加工的优势，实现了对工件快速、高效、精准的加工，同时还能保证加强筋、倒角等激光难以加工的特征部位也能实现精确加工，显著提高单一设备的适用范围。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种集激光切割与铣削加工的组合式加工装置，其特征在于：该加工装置包括激光切割头组件（2）和铣刀组件（3），激光切割头组件（2）和铣刀组件（3）皆安装在组合机座（4）上，铣刀组件（3）中的铣刀（35）能够相对激光切割头组件（2）中的激光切割头（21）竖直上下移动，使得铣刀（35）的刀头最低点能够高于激光切割头（21）的最低点或者低于激光切割头（21）的最低点。

2.根据权利要求1所述的集激光切割与铣削加工的组合式加工装置，其特征在于：所述的铣刀组件（3）包括L形安装板（31）、铣刀（35）和气缸（36），L形安装板（31）的外侧面固定在组合机座（4）上，气缸（36）安装在L形安装板（31）的水平顶板上且气缸（36）的伸缩杆向下穿过水平顶板连接铣刀（35），在气缸（36）的作用下，铣刀（35）能够相对组合机座（4）竖直上下移动。

3.根据权利要求2所述的集激光切割与铣削加工的组合式加工装置，其特征在于：所述的铣刀组件（3）包括直线导轨（32）、铣刀滑块（33）、铣刀安装板（34），在L形安装板（31）的内侧面上设置直线导轨（32），与直线导轨（32）嵌合设置的铣刀滑块（33）固定在铣刀安装板（34）的外侧面、铣刀安装板（34）的内侧面上固定设置铣刀（35），铣刀安装板（34）的顶端固定在气缸（36）的伸缩杆下端。

4.根据权利要求1所述的集激光切割与铣削加工的组合式加工装置，其特征在于：所述的激光切割头组件（2）包括激光切割头（21）和切割头安装板（22），切割头安装板（22）安装在组合机座（4）上且激光切割头（21）安装在切割头安装板（22）上。

5.根据权利要求1所述的集激光切割与铣削加工的组合式加工装置，其特征在于：所述的组合机座（4）采用T型板，激光切割头组件（2）固定在T型板的横板板面外侧、且铣刀组件（3）固定在T型板的横板侧壁上。

6.根据权利要求1或5所述的集激光切割与铣削加工的组合式加工装置，其特征在于：所述的组合机座（4）安装在线性模组（1）上，线性模组（1）固定在组合机座（4）的T型板的竖板板面上，且组合机座（4）能够在线性模组（1）的驱动下带动激光切割头组件（2）和铣刀组件（3）竖直上下移动。

7.根据权利要求6所述的集激光切割与铣削加工的组合式加工装置，其特征在于：所述的线性模组（1）包括模组安装板（11）、模组本体（12）和驱动电机（15），模组本体（12）和驱动电机（15）皆安装在模组安装板（11）上且驱动电机（15）的驱动轴连接模组本体（12）上的丝杠（121），与丝杠（121）螺纹连接的螺母滑块（122）上安装有组合机座（4），在驱动电机（15）的作用下，组合机座（4）能够相对模组安装板（11）竖直上下移动。

8.根据权利要求7所述的集激光切割与铣削加工的组合式加工装置，其特征在于：所述的螺母滑块（122）上固定设置有转接板（13），组合机座（4）固定安装在转接板（13）上。

9.根据权利要求8所述的集激光切割与铣削加工的组合式加工装置，其特征在于：所述转接板（13）的外侧面上设置有感应片（131）且模组本体（12）的外侧壁上设有与感应片（131）配合使用的U型光电开关（14），感应片（131）和U型光电开关（14）配套使用以确认螺母滑块（122）的运行位置。

10.根据权利要求9所述的集激光切割与铣削加工的组合式加工装置，其特征在于：所述的U型光电开关（14）包括上端U型光电开关（14a）、中间U型光电开关（14b）和下端U型光电开关（14c），上端U型光电开关（14a）、中间U型光电开关（14b）和下端U型光电开关（14c）分别用以确定螺母滑块（122）运行时的上极限位置、原点位置和下极限位置。

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