CN113059283B - 一种型材激光切割装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种型材激光切割装置及方法，其中的装置包括移动架、主激光切割头、副激光切割头、纵向驱动机构、竖向驱动机构及横向驱动机构；所述主激光切割头和副激光切割头均设置在所述移动架上，且所述主激光切割头和副激光切割头分别设置在激光加工工位的两侧，所述主激光切割头的激光切割方向朝向型材的一面，所述副激光切割头的激光切割方向朝向型材的另一面。本发明通过所述型材激光切割装置各部分之间的配合，实现对型材型孔的切割和双面划线加工，一次装夹型材、在同一加工工位进行，有利于提高型孔加工的精度和划线的位置精度，从而改善型材的加工效率和后续装配质量。

Description

一种型材激光切割装置及方法

技术领域

本发明涉及一种型材切割加工设备，具体涉及一种型材激光切孔与划线装置及方法。

背景技术

对于铝门窗型材等异型材加工，很多时候需要在型材的一面(C面)进行各类型孔加工，例如角码孔、注胶孔和清角等；而在C面同侧的平行面和背侧的另一面(A面)，则需要进行划线加工，以便型材后期的装配。传统的加工方式通常采用冲床通过冲孔并结合手工划线的方式来完成加工，但由于型材通孔的尺寸不一，形状多样(圆形、腰形、矩形等)、位置多变，需要用到的模具很多；同时门窗型材更新快，导致需要频繁地更换模具。另外，目前也有采用加工中心来完成型材通孔的加工，但加工时由于需要换刀，导致加工耗时长，且无法加工方孔(清角)，依然需要采用模具冲裁的方式完成加工；并且在加工前或加工后，需要对型材进行手工划线，划线低效且精度不高，制约着铝门窗型材等的装配质量和生产效率。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种型材激光切割装置，该装置采用激光切割的方式实现对型材型孔的切割及双面划线，全自动加工，有利于提高型材加工效率及精度。

本发明的另一目的在于提供一种型材激光切割方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种型材激光切割装置，其特征在于，包括移动架、主激光切割头、副激光切割头、纵向驱动机构、竖向驱动机构以及横向驱动机构，所述纵向驱动机构用于驱动移动架沿Y方向移动，所述竖向驱动机构用于驱动移动架沿Z方向移动，所述横向驱动机构用于驱动移动架或促使型材沿X方向移动；所述主激光切割头和副激光切割头均设置在所述移动架上，且所述主激光切割头和副激光切割头分别设置在激光加工工位的两侧，所述主激光切割头的激光切割方向朝向型材的一面，所述副激光切割头的激光切割方向朝向型材的另一面。

上述型材激光切割装置的工作原理是：

以所述激光切割头的激光切割方向朝向C面，所述副激光切割头的激光切割方向朝向A面为例；在输送机构的带动下，将待加工的型材沿X方向移动至激光加工工位处，并进行定位。首先，在对型材的C面进行加工时，所述纵向驱动机构驱动移动架移动，让移动架上的主激光切割头靠近型材(此时的副激光切割头远离型材)，确定主激光切割头与型材C面之间的加工距离；接着，主激光切割头以低功率(约10％)状态开始工作，对型材进行激光切割划线，竖向驱动机构以及横向驱动机构进行配合，从而实现在型材的C面上进行划线加工；完成C面的划线加工后，同样地，在竖向驱动机构以及横向驱动机构的作用下，主激光切割头以高功率状态开始工作，根据型材C面上的划线进行切割打孔加工。另外，当需要对型材的A面进行划线加工时，纵向驱动机构驱动移动架反向移动，使得副激光切割头靠近型材的A面(此时的主激光切割头远离型材)，确定副激光切割头与型材A面之间的加工距离；随后，副激光切割头开始工作，随型材的A面进行切割划线，其中的竖向驱动机构以及横向驱动机构进行配合，从而实现在型材的A面上切割出指定的划线。

本发明的一个优选方案，所述移动架包括座体和移动板，所述主激光切割头设置在所述座体上，所述座体和移动板的一端均固定连接在所述竖向驱动机构的动力输出件上，所述移动板的另一端沿Y方向延伸设置，所述副激光切割头设置在所述移动板的另一端。

优选地，所述移动板呈拱形设置，所述移动板上设有用于避让型材的避让槽。

本发明的一个优选方案，所述主激光切割头呈水平设置，所述副激光切割头倾斜设置，所述副激光切割头的光路倾斜向下朝向型材。

本发明的一个优选方案，所述横向驱动机构为促使型材沿X方向移动的拉料机构；沿着型材的输送方向，所述拉料机构设置在所述激光加工工位的前方；所述拉料机构包括用于夹紧型材的夹紧组件、驱动夹紧组件闭合或分离的夹紧驱动机构以及驱动夹紧组件沿X方向移动的拉料驱动机构。

本发明的一个优选方案，所述纵向驱动机构和竖向驱动机构均包括电机和丝杆传动机构，所述竖向驱动机构设置在所述纵向驱动机构的丝杆传动机构上，所述移动架设置在所述竖向驱动机构的丝杆传动机构上。

本发明的一个优选方案，所述横向驱动机构用于驱动移动架沿X方向移动。

本发明的一个优选方案，还包括用于对型材进行定位的型材定位夹具，所述型材定位夹具设置在所述激光加工工位上；其中，所述型材定位夹具包括底部定滚轮、侧部定滚轮、侧部滚轮以及驱动侧部滚轮靠近或远离所述侧部定滚轮的侧部定位驱动机构，所述侧部定滚轮和侧部滚轮相对设置且分别设置在底部定滚轮的两侧，所述底部定滚轮固定连接在机架上。

优选地，所述型材定位夹具还包括顶部滚轮以及驱动顶部滚轮作竖向移动的升降驱动机构，所述顶部滚轮设置在所述底部定滚轮的上方。

一种型材激光切割方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)输送机构将待加工的型材输送至激光加工工位，并对型材进行定位处理；

(2)纵向驱动机构驱动移动架上的主激光切割头靠近型材的C面，并让主激光切割头与型材的C面之间的距离为预设的加工距离；此时的副激光切割头向远离型材的一侧移动；

(3)竖向驱动机构驱动移动架进行升降移动，横向驱动机构驱动移动架沿X方向移动或横向驱动机构促使型材沿X方向移动，主激光切割头对型材的C面进行切割划线及切割打孔加工；

(4)纵向驱动机构驱动移动架上的副激光切割头靠近型材的A面，并让副激光切割头与型材的A面之间的距离为预设的加工距离；此时的主激光切割头向远离型材的一侧移动；

(5)竖向驱动机构驱动移动架进行升降移动，横向驱动机构驱动移动架沿X方向移动或横向驱动机构促使型材沿X方向移动，副激光切割头对型材的A面进行切割划线加工；从而完成对型材的C面的型孔加工以及A、C两面的划线加工。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明采用激光切割的方式实现对型材型孔的切割及划线，全自动加工，有利于提高型材加工效率及精度。

2、本发明通过主激光切割头和副激光切割头的配合，实现对各类型材的切割和双面划线加工，一次装夹型材即可，且在同一加工工位进行，有利于提高型材加工的精度和划线的位置精度，从而改善型材的加工效率和后续装配质量。。

3、本发明采用激光切割的方式对型材进行型孔加工，适应性和灵活性好，能满足不同类型和尺寸要求的加工要求。

附图说明

图1为本发明的型材激光切割装置的第一种具体实施方式的立体结构示意图。

图2-图4为省去横向驱动机构和型材定位夹具后的结构示意图，其中，图2为主视图，图3为立体图，图4为另一视角的立体图。

图5-图7为横向驱动机构的结构示意图，其中，图5为俯视图，图6为立体图，图7为夹紧组件的局部示意图。

图8-图9为型材定位夹具的结构示意图，其中，图8为主视图，图9为立体图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。

实施例1

参见图1-图9，本实施例的型材激光切割装置，包括移动架、主激光切割头2、副激光切割头3、驱动移动架沿Y方向移动的纵向驱动机构6以及驱动移动架沿Z方向移动的竖向驱动机构5，所述主激光切割头2和副激光切割头3均设置在所述移动架上，且所述主激光切割头2和副激光切割头3分别设置在激光加工工位的两侧，两者相对布置，所述主激光切割头2的激光切割方向朝向型材的C面，所述副激光切割头3的激光切割方向朝向型材的A面；还包括驱动移动架或促使型材沿X方向移动的横向驱动机构。

本实施例中，所述主激光切割头2通过采用可调整输出功率和自动变焦的高功率(如1KW以上)长焦距(如200mm焦距)激光器，配合小锥角激光切割头、型材轮廓自动识别技术、防干涉技术，数控XYZ三轴运动等，实现对型材C面的型孔切割和划线加工；所述副激光切割头3通过采用低功率(如50W以下)激光器和数控XYZ三轴运动之间的配合，实现对型材A面的划线加工。

参见图1-图4，所述移动架包括座体4和移动板1，所述主激光切割头2设置在所述座体4上，所述座体4和移动板1的一端均固定连接在所述竖向驱动机构5的动力输出件上，所述移动板1的另一端沿Y方向延伸设置，所述副激光切割头3设置在所述移动板1的另一端。通过设置这样的移动架，结构简单，并且将主激光切割头2通过座体4直接设置在竖向驱动机构5的动力输出件上，将副激光切割头3设置在移动板1上，两个激光切割头分开设置，有利于提高主激光切割头2的稳定性，减轻移动板1的负载，从而有利于同时提高副激光切割头3的稳定性，进而提高主副激光切割头3的精度。

参见图1-图4，所述移动板1呈拱形设置，所述移动板1上设有用于避让型材的避让槽7。设置这样的移动板1，便于安装拆卸，并且呈向上拱的形状，能有效避开型材的通行，同时能够与激光加工工位保持一定的高度距离，适应不同尺寸高度的型材通过，适应性好。

参见图1-图4，所述主激光切割头2沿Y方向呈水平卧式布局设置，所述副激光切割头3倾斜一定角度设置，所述副激光切割头3的光路倾斜向下朝向型材。通过将副激光切割头3倾斜设置，使得两个激光切割头的光路能够相互错开，实现对光路的保护。另外，也可将本实施例中的副激光切割头3在X方向上与主激光切割头2错开，同样能够实现光路的错开保护。

参见图1、图5-图7，本实施例中，所述横向驱动机构为拉动型材沿X方向移动的拉料机构；沿着型材的输送方向，所述拉料机构设置在所述激光加工工位的前方；所述拉料机构包括用于夹紧型材的夹紧组件14、驱动夹紧组件14闭合或分离的夹紧驱动机构以及驱动夹紧组件14沿X方向移动的拉料驱动机构16。加工时，拉料驱动机构16先驱动夹紧组件14移动至型材的前端，并在夹紧驱动机构的驱动下将型材前端夹住，接着，拉料驱动机构16驱动夹紧组件14沿X方向前后移动，与竖向驱动机构5进行配合，以便主激光切割头2和副激光切割头3在型材上进行切割加工。另外，在对型材进行激光切割加工时，竖向驱动机构5和拉料机构分别对移动架和型材进行驱动，便于控制，并且有利于提高激光切割头的稳定性，从而有利于提高加工精度。本实施例中，所述夹紧组件14设置在一个长杆上，机架上设有用于驱动长杆转动换向的换向驱动机构15。在该换向驱动机构15的驱动下，所述长杆进行转动，从而设置在长杆末端的夹紧组件14的夹紧方向发生变化，以适应摆放方向不同的型材，从而更加方便地对型材进行夹紧，灵活性好。

参见图1-图3，所述纵向驱动机构6和竖向驱动机构5均包括电机和丝杆传动机构，所述竖向驱动机构5设置在所述纵向驱动机构6的丝杆传动机构上，所述移动架设置在所述竖向驱动机构5的丝杆传动机构上。本实施例的丝杆传动机构可参见现有技术。

参见图1、图2、图8和图9，本实施例还包括用于对型材进行定位的型材定位夹具，所述型材定位夹具设置在所述激光加工工位上；其中，所述型材定位夹具包括底部定滚轮10、侧部定滚轮11、侧部滚轮9以及驱动侧部滚轮9靠近或远离所述侧部定滚轮11的侧部定位驱动机构13，所述侧部定滚轮11和侧部滚轮9相对设置且分别设置在底部定滚轮10的两侧，所述底部定滚轮10固定连接在机架上；所述主激光切割头2和副激光切割头3分别设置在所述侧部定滚轮11的一侧。待加工的型材支撑在所述底部定滚轮10上，在送料机构的作用下，待加工的型材在底部定滚轮10上移动，便于型材的移动，减少摩擦，并且避免对型材的外表面损坏。另外，在加工时，所述侧部定位驱动机构13驱动侧部滚轮9靠近所述侧部定滚轮11，实现对型材的夹紧定位，以防偏移，同时在加工过程中拉料机构对型材进行拉动，也能够沿X方向进行移动。

参见图1、图2、图8和图9，所述型材定位夹具还包括顶部滚轮8以及驱动顶部滚轮8作竖向移动的升降驱动机构12，所述顶部滚轮8设置在所述底部定滚轮10的上方。通过顶部滚轮8的设置，实现对型材的压紧，避免型材在移动时发生跳动，确保型材的稳定性，从而有利于提高激光切割的划线精度和切割打孔精度。本实施例中，顶部滚轮8、侧部定滚轮11和底部定滚轮10均为长滚轮，且由多个长滚轮组成；所述侧部滚轮9有两个。本实施例中，所述侧部滚轮9和顶部管路8均通过滑动架与机架滑动连接，且滑动架与机架之间均设有导向机构，导向机构具体包括导轨和滑块。

参见图1-图9，本实施例的型材激光切割装置的工作原理是：

在输送机构的带动下，将待加工的型材沿X方向移动至激光加工工位处，并进行定位。首先，在对型材的C面进行加工时，所述纵向驱动机构6驱动移动架移动，让移动架上的主激光切割头2靠近型材(此时的副激光切割头3远离型材)，确定主激光切割头2与型材C面之间的加工距离；接着，主激光切割头2以低功率(约10％)状态开始工作，对型材进行激光切割划线，竖向驱动机构5以及拉料机构进行配合，从而实现在型材的C面上进行划线加工；完成C面的划线加工后，同样地，在竖向驱动机构5以及横向驱动机构的作用下，主激光切割头2以高功率状态开始工作，根据型材C面上的划线进行切割打孔加工。另外，当需要对型材的A面进行划线加工时，纵向驱动机构6驱动移动架反向移动，使得副激光切割头3靠近型材的A面(此时的主激光切割头2远离型材)，确定副激光切割头3与型材A面之间的加工距离；随后，副激光切割头3开始工作，随型材的A面进行切割划线，其中的竖向驱动机构5以及横向驱动机构进行配合，从而实现在型材的A面上切割出指定的划线。本实施例通过型孔切割和双面划线机构各部分之间的配合，可以实现对各类型材型孔的切割和双面划线加工，一次装夹型材、在同一加工工位进行，有利于提高型孔加工的精度和划线的位置精度，从而改善型材的加工效率和后续装配质量。

本实施例的型材激光切割方法，包括以下步骤：

(1)输送机构将待加工的型材输送至激光加工工位，并对型材进行定位处理；

(2)纵向驱动机构6驱动移动架上的主激光切割头2靠近型材的C面，并让主激光切割头2与型材的C面之间的距离为预设的加工距离；此时的副激光切割头3向远离型材的一侧移动；

(3)竖向驱动机构5驱动移动架进行升降移动，横向驱动机构驱动移动架沿X方向移动或横向驱动机构拉动型材沿X方向移动，主激光切割头2对型材的C面进行切割划线及切割打孔加工；

(4)纵向驱动机构6驱动移动架上的副激光切割头3靠近型材的A面，并让副激光切割头3与型材的A面之间的距离为预设的加工距离；此时的主激光切割头2向远离型材的一侧移动；

(5)竖向驱动机构5驱动移动架进行升降移动，横向驱动机构驱动移动架沿X方向移动或横向驱动机构拉动型材沿X方向移动，副激光切割头3对型材的A面进行划线加工；从而完成对型材的C面的型孔加工以及A、C两面的划线加工。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于，所述横向驱动机构用于驱动移动架沿X方向移动。通过对移动架进行X方向的驱动，实现移动架的三维驱动，提高移动架的灵活性，从而以便设置在移动架上的主激光切割头2和副激光切割头3对型材的激光切割加工。本实施例中，横向驱动机构也可由电机和丝杆传动机构构成，其中可以将纵向驱动机构6设置在横向驱动机构的丝杆传动机构上，即可实现移动架在XYZ方向上的移动。

上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种型材激光切割装置，其特征在于，包括移动架、主激光切割头、副激光切割头、纵向驱动机构、竖向驱动机构以及横向驱动机构，所述纵向驱动机构用于驱动移动架沿Y方向移动，所述竖向驱动机构用于驱动移动架沿Z方向移动，所述横向驱动机构用于驱动移动架或促使型材沿X方向移动；所述主激光切割头和副激光切割头均设置在所述移动架上，且所述主激光切割头和副激光切割头分别设置在激光加工工位的两侧，所述主激光切割头的激光切割方向朝向型材的一面，所述副激光切割头的激光切割方向朝向型材的另一面；

所述移动架包括座体和移动板，所述主激光切割头设置在所述座体上，所述座体和移动板的一端均固定连接在所述竖向驱动机构的动力输出件上，所述移动板的另一端沿Y方向延伸设置，所述副激光切割头设置在所述移动板的另一端；

所述移动板呈拱形设置，所述移动板上设有用于避让型材的避让槽；

所述主激光切割头呈水平设置，所述副激光切割头倾斜设置，所述副激光切割头的光路倾斜向下朝向型材；

还包括用于对型材进行定位的型材定位夹具，所述型材定位夹具设置在所述激光加工工位上；其中，所述型材定位夹具包括底部定滚轮、侧部定滚轮、侧部滚轮以及驱动侧部滚轮靠近或远离所述侧部定滚轮的侧部定位驱动机构，所述侧部定滚轮和侧部滚轮相对设置且分别设置在底部定滚轮的两侧，所述底部定滚轮固定连接在机架上。

2.根据权利要求1所述的型材激光切割装置，其特征在于，所述横向驱动机构为促使型材沿X方向移动的拉料机构；沿着型材的输送方向，所述拉料机构设置在所述激光加工工位的前方；所述拉料机构包括用于夹紧型材的夹紧组件、驱动夹紧组件闭合或分离的夹紧驱动机构以及驱动夹紧组件沿X方向移动的拉料驱动机构。

3.根据权利要求1所述的型材激光切割装置，其特征在于，所述纵向驱动机构和竖向驱动机构均包括电机和丝杆传动机构，所述竖向驱动机构设置在所述纵向驱动机构的丝杆传动机构上，所述移动架设置在所述竖向驱动机构的丝杆传动机构上。

4.根据权利要求1所述的型材激光切割装置，其特征在于，所述横向驱动机构用于驱动移动架沿X方向移动。

5.根据权利要求4所述的型材激光切割装置，其特征在于，所述型材定位夹具还包括顶部滚轮以及驱动顶部滚轮作竖向移动的升降驱动机构，所述顶部滚轮设置在所述底部定滚轮的上方。

6.一种应用权利要求1-5任一项所述的型材激光切割装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）输送机构将待加工的型材输送至激光加工工位，并对型材进行定位处理；

（2）纵向驱动机构驱动移动架上的主激光切割头靠近型材的C面，并让主激光切割头与型材的C面之间的距离为预设的加工距离；此时的副激光切割头向远离型材的一侧移动；

（3）竖向驱动机构驱动移动架进行升降移动，横向驱动机构驱动移动架沿X方向移动或横向驱动机构促使型材沿X方向移动，主激光切割头对型材的C面进行划线及切孔加工；

（4）纵向驱动机构驱动移动架上的副激光切割头靠近型材的A面，并让副激光切割头与型材的A面之间的距离为预设的加工距离；此时的主激光切割头向远离型材的一侧移动；

（5）竖向驱动机构驱动移动架进行升降移动，横向驱动机构驱动移动架沿X方向移动或横向驱动机构促使型材沿X方向移动，副激光切割头对型材的A面进行划线加工；从而完成对型材的C面的切孔加工和A、C两面的划线加工。

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