CN112846808A - 一种集激光切割及铣削加工于一体的双悬臂机床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集激光切割及铣削加工于一体的双悬臂机床，包括机床本体（1），在机床本体（1）上设有两组三维运动组件，一组三维运动组件的Z轴运动组件（3）上设有激光切割头（41）且另一组三维运动组件的Z轴运动组件（3）上设有铣刀（56）；或者在任一组的三维运动组件的Z轴运动组件（3）上皆设有包括激光切割头组件（4）和铣刀组件（5）的复合加工组件（6），激光切割头组件（4）和铣刀组件（5）皆安装在复合机座（61）上且复合机座（61）安装在Z轴运动组件（3）上，此时铣刀组件（5）中的铣刀（56）能够相对复合机座（61）竖直上下移动。本发明的双悬臂机床能够实现对工件快速、高效、精准的加工。

Description

一种集激光切割及铣削加工于一体的双悬臂机床

技术领域

本发明属于激光及铣削加工技术领域，具体地说是一种集激光切割及铣削加工于一体的双悬臂机床。

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，提供一种集激光切割及铣削加工于一体的双悬臂机床，该悬臂机床将激光切割头和铣削电主轴组合在同一悬臂上或者分别设置在不同的悬臂上，以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：

一种集激光切割及铣削加工于一体的双悬臂机床，包括机床本体，其特征在于：所述的机床本体上设有两组三维运动组件，一组三维运动组件的Z轴运动组件上设有激光切割头且另一组三维运动组件的Z轴运动组件上设有铣刀；或者在任一组的三维运动组件的Z轴运动组件上皆设有复合加工组件，该复合加工组件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复合机座上且复合机座安装在Z轴运动组件上，此时铣刀组件中的铣刀能够相对复合机座竖直上下移动，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。

所述的复合机座采用T型板，激光切割头组件固定在T型板的横板板面外侧、铣刀组件固定在T型板的横板侧壁上且T型板的横板另一侧壁安装在Z轴运动组件上。

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复合机座上且激光切割头安装在切割头安装板上。

所述的铣刀组件包括L形安装板、铣刀气缸和铣刀，其中L形安装板的外侧面固定在复合机座上，铣刀气缸安装在L形安装板的水平顶板上且铣刀气缸的伸缩杆向下穿过水平顶板连接铣刀，在铣刀气缸的作用下，铣刀铣刀能够相对复合机座竖直上下移动。

所述的铣刀组件还包括直线导轨、铣刀滑块和铣刀安装板，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铣刀气缸的伸缩杆下端。

所述的激光切割头通过相应的切割头安装板直接安装在对应的Z轴运动组件上、且所述的铣刀通过相应的铣刀安装板直接安装在对应的Z轴运动组件上。

任一组三维运动组件皆包括X轴运动组件、Y轴运动组件和Z轴运动组件，其中X轴运动组件安装在机床本体上，Y轴运动组件安装在悬臂上且悬臂分别与对应的X轴运动组件滑动连接，Z轴运动组件与Y轴运动组件滑动连接且Z轴运动组件上对应连接有相应的激光切割头、或者相应的铣刀、或者相应的复合加工组件。

任一组X轴运动组件皆包括X轴驱动电机和相应的齿轮齿条传动组件，其中齿轮齿条传动组件中的齿条设置在机床本体上，X轴驱动电机设置在该组X轴运动组件对应的悬臂的悬臂底板上且齿轮齿条传动组件中的齿轮安装在X轴驱动电机的驱动轴上；该组X轴运动组件还包括平行于齿条设置的X轴直线导轨，X轴直线导轨设置在该组X轴运动组件中的齿条的旁侧或两侧，且在对应悬臂底板的底部还设有与该X轴直线导轨嵌合相连的X轴滑块。

任一组X轴运动组件皆设有X轴限位装置，X轴限位装置包括X轴行程开关和与之对应设置的X轴限位块，X轴行程开关固定安装在与该组X轴运动组件对应的悬臂的悬臂底板的底面，悬臂底板能够带动X轴行程开关沿X轴直线导轨往返运行；X轴限位块通过X轴限位块安装座固定设置在相应X轴直线导轨两端的旁侧，用于标识出对应悬臂沿X轴直线导轨运行的原点位置和极限位置。

所述的机床本体的上方设有覆盖X轴运动组件中的X轴直线导轨的X轴防护罩，X轴防护罩的固定端分别固定安装在X轴直线导轨两端的外侧、自由端分别与对应悬臂的悬臂底板的相应侧连接。

任一悬臂皆包括悬臂底板和悬臂梁，悬臂底板滑动安装在相应的X轴运动组件上且悬臂梁固定安装在悬臂底板上，Y轴运动组件设置在悬臂梁的一侧，Y轴运动组件包括Y轴驱动电机、Y轴丝杆传动组件、Y轴直线导轨及Y轴滑块，其中Y轴驱动电机和Y轴丝杆传动组件中的丝杠设置在悬臂梁上且Y轴驱动电机能够驱动丝杠转动，Y轴丝杆传动组件中的螺母固定在Z轴运动组件的Z轴安装板的背部且Z轴安装板的背部还设置有与Y轴直线导轨嵌合相连的Y轴滑块，平行于丝杠设置的Y轴直线导轨位于丝杠的一侧或两侧的悬臂梁上。

所述的Y轴运动组件包括Y轴限位装置，Y轴限位装置包括Y轴行程开关和与之对应设置的Y轴限位块，Y轴行程开关固定安装在Z轴运动组件中的Z轴安装板上，Z轴运动组件可以带动Y轴行程开关沿Y轴直线导轨往返运行；Y轴限位块通过Y轴限位块安装座固定设置在Y轴直线导轨两端的旁侧，用于标识出Z轴运动组件沿Y轴直线导轨运行的原点位置和极限位置。

所述的悬臂梁上设有Y轴运动组件中的Y轴直线导轨的Y轴防护罩，Y轴防护罩的固定端分别固定安装在Y轴直线导轨两端的外侧、自由端分别与Z轴安装板的两侧连接。

所述的Z轴运动组件包括Z轴驱动电机、Z轴线性模组、Z轴安装板和转接板，Z轴安装板安装在Y轴运动组件上且Z轴安装板上固定安装Z轴线性模组，Z轴线性模组的上方设有Z轴驱动电机且Z轴驱动电机的驱动轴与Z轴线性模组中的Z轴丝杠相连接，在Z轴丝杠上设有Z轴螺母且Z轴螺母固定安装转接板，转接板用于固定安装复合机座、或者激光切割头、或者铣刀，在Z轴驱动电机的作用下能够使得复合机座、或者激光切割头、或者铣刀相对Z轴安装板竖直上下移动。

所述转接板的一侧设置有感应片，且在Z轴线性模组外侧的边框上固定安装有与感应片配合使用的U型光电开关，感应片和U型光电开关相互配合以确认Z轴螺母的运行位置。

本发明相比现有技术有如下优点：

本发明的双悬臂机床通过将激光切割头和铣削电主轴组合在同一悬臂上或者分别设置在不同的悬臂上，有效融合了激光切割和铣刀加工的优势，以提高工件的加工精度、加工效率以及表面质量，实现对工件快速、高效、精准的加工；同时还能保证加强筋、倒角等难以加工的特征部位也能实现精确加工，显著提高该设备的适用范围。

附图说明

附图1为本发明的双悬臂机床之一的轴测图；

附图2为附图1的俯视图；

附图3为附图1中的悬臂、Z轴运动组件和激光切割头的装配体的轴测图；

附图4为附图1中的悬臂、Z轴运动组件和铣刀的装配体的轴测图；

附图5为本发明的双悬臂机床之二的轴测图；

附图6为附图5的俯视图；

附图7为附图5中的复合加工组件轴测图；

附图8为附图5中的Z轴运动组件和复合加工组件的装配体轴测图；

附图9为本发明的铣刀组件轴测图；

附图10为本发明的铣刀组件左视图；

附图11为本发明的悬臂轴测图及Y轴限位块部分的放大图；

附图12为本发明的悬臂仰视图及X轴行程开关部分的放大图；

附图13为本发明的Z轴运动组件轴测图及感应片和U型光电开关结合部分放大图；

附图14为本发明的Z轴运动组件的主视图；

附图15为本发明的Z轴运动组件背部轴测图。

其中：1—机床本体；11—X轴驱动电机；12—齿轮齿条传动组件；13—X轴直线导轨；14—X轴滑块；15—X轴限位装置；151—X轴行程开关；152—X轴限位块；153—X轴限位块安装座；16—X轴防护罩；2—悬臂；21—悬臂底板；22—悬臂梁；23—Y轴驱动电机；24—Y轴丝杆传动组件；25—Y轴直线导轨；26—Y轴滑块；27—Y轴限位装置；271—Y轴行程开关；272—Y轴限位块；273—Y轴限位块安装座；28—Y轴防护罩；3—Z轴运动组件；31—Z轴驱动电机；32—Z轴线性模组；321—Z轴螺母；322—Z轴丝杠；33—Z轴安装板；34—转接板；341—感应片；342—U型光电开关；342a—上端U型光电开关；342b—中间U型光电开关；342c—下端U型光电开关；4—激光切割组件；41—激光切割头；42—切割头安装板；5—铣刀组件；51—L形安装板；52—直线导轨；53—铣刀滑块；54—铣刀气缸；55—铣刀安装板；56—铣刀；6—复合加工组件；61—复合机座。

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1-4、11-15所示：一种集激光切割及铣削加工于一体的双悬臂机床，包括机床本体1，在机床本体1上设有两组三维运动组件，上述的三维运动组件包括X轴运动组件、Y轴运动组件和Z轴运动组件，其中X轴运动组件安装在机床本体1上、Y轴运动组件安装在悬臂2上且悬臂2与X轴运动组件滑动连接、Z轴运动组件3与Y轴运动组件滑动连接；其中一组三维运动组件的Z轴运动组件3上设有激光切割头41且另一组三维运动组件的Z轴运动组件3上设有铣刀56，此时激光切割头41通过相应的切割头安装板42直接安装在对应的Z轴运动组件3上、且所述的铣刀56通过相应的铣刀安装板55直接安装在对应的Z轴运动组件3上。使用时，激光切割头41和铣刀56分别在三维运动组件的带动下对工件进行三维加工，其中激光切割41可以快速地去除大量加工余料，接着铣刀5再对工件进行铣削精加工，由此形成激光高效切割和铣削精准加工的优势组合，实现对工件的精准高效加工。

在上述结构的基础上，当需要调整方向时，切割头安装板42可以通过复合机座61或者类似的能够调整安装角度的机构固定在三维运动组件的Z轴运动组件3上，此时复合机座61作为转向板使用（如图3所示）；同理，铣刀安装板55可以通过复合机座61或者类似的能够调整安装角度的机构固定在三维运动组件的Z轴运动组件3上，此时复合机座61作为转向板使用（如图4所示）。

如图5-15所示：一种集激光切割及铣削加工于一体的双悬臂机床，包括机床本体1，在机床本体1上设有两组三维运动组件，在任一组的三维运动组件的Z轴运动组件3上皆设有复合加工组件6，该复合加工组件6包括激光切割头组件4和铣刀组件5，激光切割头组件4和铣刀组件5皆安装在复合机座61上且复合机座61安装在Z轴运动组件3上，此时铣刀组件5中的铣刀56能够相对复合机座61竖直上下移动，使得铣刀56的刀头最低点能够高于激光切割头41的最低点或者低于激光切割头41的最低点；使用时，复合加工组件4在三维运动组件的带动下对工件进行三维加工，激光切割41可以快速地去除大量加工余料，接着铣刀5再对工件进行铣削精加工，由此形成激光高效切割和铣削精准加工的优势组合，实现对工件的精准高效加工。

如图5-8所示，复合加工组件6包括激光切割组件4和铣刀组件5，激光切割组件4和铣刀组件5通过复合机座61组装在一起， 进一步的复合机座61通过转接板34与Z轴线性模组32的Z轴螺母321连接，从而实现复合加工组件6与Z轴运动组件3的滑动连接，Z轴驱动电机31通过Z轴线性模组32带动复合加工组件6沿Z轴线性模组32的Z轴丝杠322往返运行。上述的复合加工组件6依次通过与相应的Z轴运动组件、Y轴运动组件和X轴运动组件的滑动连接，构成一套三轴联动的运行系统，即通过X轴运动组件、Y轴运动组件和Z轴运动组件搭载复合加工组件6分别进行X轴、Y轴和Z轴方向的直线运动，进而使复合加工组件6在X轴运动组件、Y轴运动组件和Z轴运动组件的联合带动下，可以在X轴、Y轴和Z轴运动行程限定的空间内对工件进行三维组合加工。

如图5-8所示，复合机座61采用T型板，激光切割头组件4固定在T型板的横板板面外侧、铣刀组件5固定在T型板的横板侧壁上且T型板的横板另一侧壁安装在Z轴运动组件3上。激光切割头组件4包括激光切割头41和切割头安装板42，切割头安装板42安装在复合机座61上且激光切割头41安装在切割头安装板42上，切割头安装板42通过复合机座61与Z轴运动组件3的转接板34连接，由此实现了激光切割头41与Z轴运动组件3的连接，Z轴运动组件3依次通过转接板34、复合机座61和切割头安装板42带动激光切割头41运行。

如图5-10所示，铣刀组件5依次通过L形安装板51、复合机座61与Z轴运动组件3的转接板34连接，由此实现了铣刀组件5与Z轴运动组件3的连接，Z轴运动组件3通过转接板34和复合机座61带动铣刀组件5运行。具体来说，铣刀组件5包括L形安装板51、直线导轨52、铣刀滑块53、铣刀气缸54、铣刀安装板55和铣刀56，其中L形安装板51的外侧面固定在复合机座61上、在L形安装板51的内侧面上设置直线导轨52且直线导轨52与Z轴线性模组32中的Z轴丝杆322平行设置，与直线导轨52嵌合设置的铣刀滑块53固定在铣刀安装板55的外侧面、铣刀安装板55的内侧面上固定设置铣刀56，铣刀气缸54安装在L形安装板51的水平顶板上且铣刀气缸54的伸缩杆向下穿过水平顶板连接铣刀安装板55，在铣刀气缸54的作用下，铣刀35能够相对复合机座61竖直上下移动。

在本发明提供的双悬臂机床中，Z轴线性模组32的Z轴螺母321依次通过转接板34、复合机座61和L形安装板51连接，带动铣刀组件5整体与Z轴线性模组32的Z轴螺母321同步运行，同时铣刀56也可以在铣刀气缸54的驱动下沿铣刀组件5中的直线导轨52单独运行。

如图1-2、5-6、11-12所示：两组X轴运动组件设置在机床本体1的上表面，X轴运动组件包括X轴驱动电机11、齿轮齿条传动组件12、X轴直线导轨13及X轴滑块14、X轴限位装置15和X轴防护罩16，其中齿轮齿条传动组件12中的齿条、X轴直线导轨13和部分X轴防护罩16能够共用。齿轮齿条传动组件12中的齿条设置在机床本体1上，在齿条的单侧（单独使用）或两侧（共同使用）设有位于机床本体1上的X轴直线导轨13，X轴驱动电机11设置在悬臂2的悬臂底板21上且齿轮齿条传动组件12中的齿轮安装在X轴驱动电机11的驱动轴上，在悬臂底板21上还设有与X轴直线导轨13嵌合相连的X轴滑块14。X轴限位装置15包括X轴行程开关151和与之对应设置的X轴限位块152，X轴行程开关151固定安装在悬臂底板21的底面，悬臂底板21能够带动X轴行程开关151沿X轴直线导轨13往返运行；X轴限位块152有两块，均通过X轴限位块安装座153固定设置在X轴直线导轨13两端的旁侧，用于标识出悬臂2沿X轴直线导轨13运行的原点位置和极限位置；X轴行程开关151的输出端与可编程控制器连接，当悬臂2带动X轴行程开关151运行到X轴限位块152所处的原点位置或极限位置时，X轴行程开关151上的触点触碰到X轴限位块152，即时X轴行程开关151向可编程控制器发出位置确认信号，确认悬臂2已运行到原点位置或极限位置；需要说明的是，任意一组X轴运动组件中的X轴限位装置15都是独立设置的。

如图1-2、5-6所示：为了对机床进行防护，将X轴防护罩16设置在机床本体1的上表面，用于覆盖X轴直线导轨13所在的区域，防止灰尘或其他异物进入X轴直线导轨13所在的区域，影响悬臂2在X轴直线导轨13上的稳定运行；该X轴防护罩16为折叠式伸缩防护罩，X轴防护罩16的宽度不变、长度可以随着防护距离的长度变化伸展或收缩，上述的X轴防护罩16有三个，其中两个X轴防护罩16的一端为固定端、另一端为自由端，第三个X轴防护罩16的两端皆为自由端，X轴防护罩16分别设置在悬臂底板21两侧的X轴直线导轨13上方，能够完全覆盖X轴直线导轨13所在的区域，两个X轴防护罩16的固定端分别固定安装在X轴直线导轨13两端的外侧、自由端分别与相应悬臂底板21的对应侧连接，第三个X轴防护罩16的两端分别与相应悬臂底板21的对应侧连接；当悬臂底板21在X轴直线导轨13上往返运行时，两侧的X轴防护罩16会随着悬臂底板21的位置变化伸展或收缩，确保悬臂2在X轴直线导轨13上位置不断变化的过程中，X轴直线导轨13始终处于X轴防护罩16下方，受到X轴防护罩16的保护。

如图1-2、5-6、11-12、15所示，悬臂2包括悬臂底板21和悬臂梁22，悬臂梁22固定安装在悬臂底板21上，Y轴运动组件设置在悬臂梁22一侧，Y轴运动组件包括Y轴驱动电机23、Y轴丝杆传动组件24、Y轴直线导轨25及Y轴滑块26、Y轴限位装置27和Y轴防护罩28。Y轴驱动电机23和Y轴丝杆传动组件24中的丝杠设置在悬臂梁22上且Y轴驱动电机23能够驱动丝杠转动，Y轴丝杆传动组件24中的螺母固定在Z轴运动组件3的Z轴安装板33的背部且Z轴安装板33的背部还设置有与Y轴直线导轨25嵌合相连的Y轴滑块26，平行于丝杠设置的Y轴直线导轨25位于丝杠的一侧或两侧的悬臂梁22上。Y轴限位装置27包括Y轴行程开关271和与之对应设置的Y轴限位块272，Y轴行程开关271固定安装在Z轴运动组件3中的Z轴安装板33上，Z轴运动组件3可以带动Y轴行程开关271沿Y轴直线导轨25往返运行；Y轴限位块272有两块，均通过Y轴限位块安装座273固定设置在Y轴直线导轨25两端的旁侧，用于标识出Z轴运动组件3沿Y轴直线导轨25运行的原点位置和极限位置；Y轴行程开关271的输出端与可编程控制器连接，当Z轴运动组件3带动Y轴行程开关271运行到Y轴限位块272所处的原点位置或极限位置时，Y轴行程开关271上的触点触碰到Y轴限位块272，即时Y轴行程开关271向可编程控制器发出位置确认信号，确认Z轴运动组件3已运行到原点位置或极限位置。

如图11所示：Y轴防护罩28设置在悬臂梁22一侧，用于覆盖Y轴直线导轨25所在的区域，防止灰尘或其他异物进入Y轴直线导轨25所在的区域，影响Z轴运动组件3在Y轴直线导轨25上的稳定运行。该Y轴防护罩28为折叠式伸缩防护罩，Y轴防护罩28的宽度不变，长度可以随着防护距离的长度变化伸展或收缩，Y轴防护罩28的一端为固定端、另一端为自由端；Y轴防护罩28有两个，分别设置在Z轴安装板33两侧的Y轴直线导轨25的上方且能够完全覆盖Y轴直线导轨25所在的区域，两个Y轴防护罩28的固定端分别固定安装在Y轴直线导轨25两端的外侧，自由端分别与Z轴安装板33的两侧连接，当Z轴安装板33在Y轴直线导轨25上往返运行时，两侧的Y轴防护罩28会随着Z轴安装板33的位置变化伸展或收缩，确保Z轴安装板33在Y轴直线导轨25上位置不断变化的过程中，Y轴直线导轨25始终处于Y轴防护罩28内侧，受到Y轴防护罩28的保护。

如图1-6、8、13-15所示：Z轴运动组件3包括Z轴驱动电机31、Z轴线性模组32、Z轴安装板33和转接板34。其中，Z轴安装板33背部的Y轴滑块26与Y轴直线导轨25滑动连接、Z轴安装板33背部的Y轴丝杆传动组件24中的螺母与悬臂梁22上的Y轴丝杆传动组件24中的丝杠螺纹连接，Y轴驱动电机23通过Y轴丝杆传动组件24带动Z轴运动组件3沿Y轴直线导轨25往返运行。Z轴线性模组32固定安装在Z轴安装板33上，Z轴线性模组32上方设置有Z轴驱动电机31，Z轴驱动电机31能够通过Z轴线性模组32的Z轴丝杠322驱动Z轴螺母321在Z轴丝杠322上往返运行，Z轴螺母321上固定设置转接板34且转接板34上固定安装复合机座61、或者激光切割头41、或者铣刀56，在Z轴驱动电机31的作用下能够使得复合机座61、或者激光切割头41、或者铣刀56相对Z轴安装板33竖直上下移动；转接板34的一侧设置有感应片341，Z轴线性模组32外侧的边框上固定安装有三个与感应片341对应设置的U型光电开关342，三个U型光电开关342设置在同一条直线上，且该直线与Z轴线性模组32的侧边平行；为加强稳定性，还可在Z轴丝杠322的单侧或两侧设置与转接板34底部设置的滑块配套的滑轨。

如图13-14所示，三个U型光电开关342与感应片341配套使用，用于识别Z轴线性模组32中的Z轴螺母321的运行位置，具体识别过程如下：U型光电开关342的输出端与可编程控制器连接，Z轴螺母321通过转接板34带动感应片341沿Z轴线性模组32的Z轴丝杠322往返运行。当感应片341运行到上端U型光电开关342a处时，上端U型光电开关342a向可编程控制器发出位置确认信号，确认Z轴螺母321已运行到Z轴线性模组32上端的极限位置；当感应片341运行到中间U型光电开关342b处时，中间U型光电开关342b向可编程控制器发出位置确认信号，确认Z轴螺母321已运行到原点位置；当感应片341运行到下端U型光电开关342c处时，下端U型光电开关342c向可编程控制器发出位置确认信号，确认Z轴螺母321已运行到Z轴线性模组32下端的极限位置。由此通过三个U型光电开关342和感应片341的配套使用，即可准确的识别出Z轴线性模组32的Z轴螺母321运行的极限位置和原点位置，从而保证Z轴线性模组32运行的安全和准确。

下面结合附图1-4、11-15所示的集激光切割及铣削加工于一体的双悬臂机床，对实际使用中激光切割头41和铣刀56的协同运行步骤进行说明：

（1）载有激光切割头41的悬臂2一次位置调整：通过X轴驱动电机11控制该悬臂2沿着相应的X轴直线导轨13运行到加工工位；

（2）激光切割：开启激光器，通过激光切割头41对工件实施快速的激光切割，去除掉大量的余料，减少下一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；加工过程中与载有激光切割头41的悬臂2对应的X轴运动组件、Y轴运动组件和Z轴运动组件联合带动激光切割头41对工件进行激光切割；

（3）载有激光切割头41的悬臂2二次位置调整：通过X轴驱动电机11控制该悬臂2沿着相应的X轴直线导轨13运行到原点位置；

（4）载有铣刀56的悬臂2一次位置调整：通过相应的X轴驱动电机11控制该悬臂2沿着相应的X轴直线导轨13运行到原点位置；

（5）铣刀精加工：开启铣刀56，通过铣刀56对上一步激光切割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，加工过程中与载有铣刀56的悬臂2对应的X轴运动组件、Y轴运动组件和Z轴运动组件联合带动铣刀56对工件进行铣削精加工；

（6）载有铣刀56的悬臂2二次位置调整：通过相应的X轴驱动电机11控制该悬臂2沿着相应的X轴直线导轨13运行到原点位置。

循环执行上述步骤（1）-（6）直至完成对工件的加工，在加工的初始状态和结束状态时，载有激光切割头41的悬臂2和载有铣刀56的悬臂2均应处于各自的原点位置。

本发明的双悬臂机床通过将激光切割头和铣削电主轴组合在同一悬臂上或者分别设置在不同的悬臂上，有效融合了激光切割和铣刀加工的优势，以提高工件的加工精度、加工效率以及表面质量，实现对工件快速、高效、精准的加工；同时还能保证加强筋、倒角等难以加工的特征部位也能实现精确加工，显著提高该设备的适用范围。

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 (15)

1.一种集激光切割及铣削加工于一体的双悬臂机床，包括机床本体（1），其特征在于：所述的机床本体（1）上设有两组三维运动组件，一组三维运动组件的Z轴运动组件（3）上设有激光切割头（41）且另一组三维运动组件的Z轴运动组件（3）上设有铣刀（56）；或者在任一组的三维运动组件的Z轴运动组件（3）上皆设有复合加工组件（6），该复合加工组件（6）包括激光切割头组件（4）和铣刀组件（5），激光切割头组件（4）和铣刀组件（5）皆安装在复合机座（61）上且复合机座（61）安装在Z轴运动组件（3）上，此时铣刀组件（5）中的铣刀（56）能够相对复合机座（61）竖直上下移动，使得铣刀（56）的刀头最低点能够高于激光切割头（41）的最低点或者低于激光切割头（41）的最低点。

2.根据权利要求1所述的集激光切割及铣削加工于一体的双悬臂机床，其特征在于：所述的复合机座（61）采用T型板，激光切割头组件（4）固定在T型板的横板板面外侧、铣刀组件（5）固定在T型板的横板侧壁上且T型板的横板另一侧壁安装在Z轴运动组件（3）上。

3.根据权利要求2所述的集激光切割及铣削加工于一体的双悬臂机床，其特征在于：所述的激光切割头组件（4）包括激光切割头（41）和切割头安装板（42），切割头安装板（42）安装在复合机座（61）上且激光切割头（41）安装在切割头安装板（42）上。

4.根据权利要求2所述的集激光切割及铣削加工于一体的双悬臂机床，其特征在于：所述的铣刀组件（5）包括L形安装板（51）、铣刀气缸（54）和铣刀（56），其中L形安装板（51）的外侧面固定在复合机座（61）上，铣刀气缸（54）安装在L形安装板（51）的水平顶板上且铣刀气缸（54）的伸缩杆向下穿过水平顶板连接铣刀（56），在铣刀气缸（54）的作用下，铣刀铣刀（56）能够相对复合机座（61）竖直上下移动。

5.根据权利要求4所述的集激光切割及铣削加工于一体的双悬臂机床，其特征在于：所述的铣刀组件（5）还包括直线导轨（52）、铣刀滑块（53）和铣刀安装板（55），在L形安装板（51）的内侧面上设置直线导轨（52），与直线导轨（52）嵌合设置的铣刀滑块（53）固定在铣刀安装板（55）的外侧面、铣刀安装板（55）的内侧面上固定设置铣刀（56），铣刀安装板（55）的顶端固定在铣刀气缸（54）的伸缩杆下端。

6.根据权利要求1所述的集激光切割及铣削加工于一体的双悬臂机床，其特征在于：所述的激光切割头（41）通过相应的切割头安装板（42）直接安装在对应的Z轴运动组件（3）上、且所述的铣刀（56）通过相应的铣刀安装板（55）直接安装在对应的Z轴运动组件（3）上。

7.根据权利要求1-6任一所述的集激光切割及铣削加工于一体的双悬臂机床，其特征在于：任一组三维运动组件皆包括X轴运动组件、Y轴运动组件和Z轴运动组件，其中X轴运动组件安装在机床本体（1）上，Y轴运动组件安装在悬臂（2）上且悬臂（2）分别与对应的X轴运动组件滑动连接，Z轴运动组件（3）与Y轴运动组件滑动连接且Z轴运动组件（3）上对应连接有相应的激光切割头（41）、或者相应的铣刀（56）、或者相应的复合加工组件（4）。

8.根据权利要求7所述的集激光切割及铣削加工于一体的双悬臂机床，其特征在于：任一组X轴运动组件皆包括X轴驱动电机（11）和相应的齿轮齿条传动组件（12），其中齿轮齿条传动组件（12）中的齿条设置在机床本体（1）上，X轴驱动电机（11）设置在该组X轴运动组件对应的悬臂（2）的悬臂底板（21）上且齿轮齿条传动组件（12）中的齿轮安装在X轴驱动电机（11）的驱动轴上；该组X轴运动组件还包括平行于齿条设置的X轴直线导轨（13），X轴直线导轨（13）设置在该组X轴运动组件中的齿条的旁侧或两侧，且在对应悬臂底板（21）的底部还设有与该X轴直线导轨（13）嵌合相连的X轴滑块（14）。

9.根据权利要求8所述的集激光切割及铣削加工于一体的双悬臂机床，其特征在于：任一组X轴运动组件皆设有X轴限位装置（15），X轴限位装置（15）包括X轴行程开关（151）和与之对应设置的X轴限位块（152），X轴行程开关（151）固定安装在与该组X轴运动组件对应的悬臂（2）的悬臂底板（21）的底面，悬臂底板（21）能够带动X轴行程开关（151）沿X轴直线导轨（13）往返运行；X轴限位块（152）通过X轴限位块安装座（153）固定设置在相应X轴直线导轨（13）两端的旁侧，用于标识出对应悬臂（2）沿X轴直线导轨（13）运行的原点位置和极限位置。

10.根据权利要求8所述的集激光切割及铣削加工于一体的双悬臂机床，其特征在于：所述的机床本体（1）的上方设有覆盖X轴运动组件中的X轴直线导轨（13）的X轴防护罩（16），X轴防护罩（16）的固定端分别固定安装在X轴直线导轨（13）两端的外侧、自由端分别与对应悬臂（2）的悬臂底板（21）的相应侧连接。

11.根据权利要求7所述的集激光切割及铣削加工于一体的双悬臂机床，其特征在于：任一悬臂（2）皆包括悬臂底板（21）和悬臂梁（22），悬臂底板（21）滑动安装在相应的X轴运动组件上且悬臂梁（22）固定安装在悬臂底板（21）上，Y轴运动组件设置在悬臂梁（22）的一侧，Y轴运动组件包括Y轴驱动电机（23）、Y轴丝杆传动组件（24）、Y轴直线导轨（25）及Y轴滑块（26），其中Y轴驱动电机（23）和Y轴丝杆传动组件（24）中的丝杠设置在悬臂梁（22）上且Y轴驱动电机（23）能够驱动丝杠转动，Y轴丝杆传动组件（24）中的螺母固定在Z轴运动组件（3）的Z轴安装板（33）的背部且Z轴安装板（33）的背部还设置有与Y轴直线导轨（25）嵌合相连的Y轴滑块（26），平行于丝杠设置的Y轴直线导轨（25）位于丝杠的一侧或两侧的悬臂梁（22）上。

12.根据权利要求11所述的集激光切割及铣削加工于一体的双悬臂机床，其特征在于：所述的Y轴运动组件包括Y轴限位装置（27），Y轴限位装置（27）包括Y轴行程开关（271）和与之对应设置的Y轴限位块（272），Y轴行程开关（271）固定安装在Z轴运动组件（3）中的Z轴安装板（33）上，Z轴运动组件（3）可以带动Y轴行程开关（271）沿Y轴直线导轨（25）往返运行；Y轴限位块（272）通过Y轴限位块安装座（273）固定设置在Y轴直线导轨（25）两端的旁侧，用于标识出Z轴运动组件（3）沿Y轴直线导轨（25）运行的原点位置和极限位置。

13.根据权利要求11所述的集激光切割及铣削加工于一体的双悬臂机床，其特征在于：所述的悬臂梁（22）上设有Y轴运动组件中的Y轴直线导轨（25）的Y轴防护罩（28），Y轴防护罩（28）的固定端分别固定安装在Y轴直线导轨（25）两端的外侧、自由端分别与Z轴安装板（33）的两侧连接。

14.根据权利要求7所述的集激光切割及铣削加工于一体的双悬臂机床，其特征在于：所述的Z轴运动组件（3）包括Z轴驱动电机（31）、Z轴线性模组（32）、Z轴安装板（33）和转接板（34），Z轴安装板（33）安装在Y轴运动组件上且Z轴安装板（33）上固定安装Z轴线性模组（32），Z轴线性模组（32）的上方设有Z轴驱动电机（31）且Z轴驱动电机（31）的驱动轴与Z轴线性模组（32）中的Z轴丝杠（322）相连接，在Z轴丝杠（322）上设有Z轴螺母（321）且Z轴螺母（321）固定安装转接板（34），转接板（34）用于固定安装复合机座（61）、或者激光切割头（41）、或者铣刀（56），在Z轴驱动电机（31）的作用下能够使得复合机座（61）、或者激光切割头（41）、或者铣刀（56）相对Z轴安装板（33）竖直上下移动。

15.根据权利要求14所述的集激光切割及铣削加工于一体的双悬臂机床，其特征在于：所述转接板（34）的一侧设置有感应片（341），且在Z轴线性模组（32）外侧的边框上固定安装有与感应片（341）配合使用的U型光电开关（342），感应片（341）和U型光电开关（342）相互配合以确认Z轴螺母（321）的运行位置。

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