CN115055835A - 一种圆形工件的剖口切割方法 - Google Patents

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    • B23K26/702—Auxiliary equipment

Abstract

本发明公开了一种圆形工件的剖口切割方法，在待切割的圆形工件处于料板的斜面上时，根据料板的斜面倾斜角度确定激光头的旋转中心，并使激光头的旋转中心垂直于料板的待切割面，在料板斜面上切割圆形工件时，机械臂的五轴相互联动，使得激光头始终作垂直于料板斜面的旋转，通过绕X轴方向与绕Y轴方向的两轴旋转的相互联动，完成料板斜面上圆形工件的坡口切割。本发明采用五轴联动，可以实现料板的平面切割，以及料板斜面上工件的切割，使用更广泛。

Description

一种圆形工件的剖口切割方法
技术领域：
本发明涉及一种圆形工件的剖口切割方法。
背景技术：
现有的激光切割机都是三轴运动，只能针对料板的平面切割，不能实现料板斜面上工件的切割，尤其是料板斜面上带坡口工件的切割，因此，确有必要对现有技术进行改进以解决现有技术之不足。
发明内容：
本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种圆形工件的剖口切割方法。
本发明所采用的技术方案有：
一种圆形工件的剖口切割方法，包括
1）将激光头安装于机械臂上，并使得激光头可以作五轴运动，所述五轴运动为：X轴方向直线运动、Y轴方向直线运动、Z轴方向直线运动、绕X轴旋转运动以及绕Y轴旋转运动；
2）路径设定与坡口切割：
在待切割的圆形工件处于料板的水平面上时，根据所述圆形工件的直径确定激光头的旋转中心，并使激光头的旋转中心垂直于料板的待切割面，然后根据所述圆形工件的直径设定激光头在X轴、Y轴和Z轴三个方向上的运动路径；根据坡口角度调整激光头绕X轴方向的旋转角度，然后按照设定的运动路径，最后通过X轴、Y轴和Z轴之间相互配合，完成圆形工件的坡口切割；
在待切割的圆形工件处于料板的斜面上时，根据料板的斜面倾斜角度确定激光头的旋转中心，并使激光头的旋转中心垂直于料板的待切割面，在料板斜面上切割圆形工件时，机械臂的五轴相互联动，使得激光头始终作垂直于料板斜面的旋转，通过绕X轴方向与绕Y轴方向的两轴旋转的相互联动，完成料板斜面上圆形工件的坡口切割。
进一步地，斜面上圆形工件切割时，坡口角度范围在±45°。
进一步地，所述激光头通过一运动机构实现所述五轴运动，所述运动机构包括X轴驱动单元、Y轴驱动单元、Z轴驱动单元、X轴旋转电机和Y轴旋转电机，所述X轴驱动单元设于切割机架上，Y轴驱动单元设于X轴驱动单元的自由端，Z轴驱动单元设于Y轴驱动单元的自由端，X轴旋转电机设于Z轴驱动单元的自由端，Y轴旋转电机设于X轴旋转电机的自由端，激光头设于Y轴旋转电机的自由端。
进一步地，所述X轴驱动单元为链条链轮传动或者齿轮齿条传动。
进一步地，所述Y轴驱动单元采用电动滑轨、直线丝杠或者皮带轮传动。
进一步地，所述Z轴驱动单元采用电动滑轨或直线丝杠传动。
进一步地，所述X轴旋转电机上固定有法兰盘，法兰盘固定在Z轴驱动单元的自由端，在X轴旋转电机的电机轴上固定有角钢，所述Y轴旋转电机固定在角钢上。
本发明具有如下有益效果：
1）本发明采用五轴联动，可以实现料板的平面切割，以及料板斜面上工件的切割，使用更广泛。
2）本发明能够实现平面工件的剖面切割，填补现有技术的空缺，根据工件形状进行运动路径设定，然后再根据设定的路径进行轨迹划分，工件每个连续的边形成一个轨迹，然后确定每个轨迹方向上的坡口角度，进行坡口切割，将整个过程划分成段，方便更好的进行坡口监控，在批量切割过程中，在剖面质量存在缺陷时，可以更好快速发现问题所在。
3）激光头在每个轨夹变换拐点处关闭，待进行下个轨迹切割时才开始，可以有效的保证工件剖面质量，避免拐角处存在质量缺陷。
附图说明：
图 1 为本发明结构图。
图 2 为激光头在X轴旋转电机和Y轴旋转电机上的结构图。
图 3 为料板水平面上圆形工件切割的示意图。
图4 为料板斜面上圆形工件切割的示意图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1至图4，本发明一种圆形工件的剖口切割方法，
1）将激光头6安装于机械臂上，并使得激光头可以作五轴运动，所述五轴运动为：X轴方向直线运动、Y轴方向直线运动、Z轴方向直线运动、绕X轴旋转运动以及绕Y轴旋转运动；
2）平面切割：
2.1：路径设定：根据所需工件的形状设定激光头在X轴、Y轴和Z轴三个方向上的运动路径；
2.2：轨迹划分：根据所需工件的外轮廓对所述运动路径进行轨迹划分，若所需工件的形状为方形，则运动路径划分为X轴方向的直线轨迹与Y轴方向的直线轨迹，若所需工件的形状为包括直线与弧线的异形，则运动路径划分为X或Y轴方向的直线轨迹，以及X与Y轴方向复合的圆弧轨迹；
2.3：根据划分的轨迹设定激光头切割过程中的开闭：在运动路径包括不同方向的直线轨迹或者直线与圆弧共存的多轨迹时，激光头在完成一个轨迹方向切割后，激光头关闭，在转入另一个轨迹方向后，激光头开启并进行切割；图3示意为圆形工件的切割，可以通过激光头一次切割成型，整个过程连续，无需关闭激光头。
激光头在每个轨夹变换拐点处关闭，待进行下个轨迹切割时才开始，可以有效的保证工件剖面质量，避免拐角处存在质量缺陷。
2.4：坡口切割：
金属料板水平放置在切割机架上，根据加工零件的形状确定每个轨迹方向上的坡口角度，然后设定每个轨迹方向上激光头绕X轴方向的旋转角度或者绕Y轴方向的旋转角度，最后通过X轴、Y轴和Z轴之间相互配合，完成每个轨迹方向上的坡口切割。
本发明能够实现平面工件的剖面切割，填补现有技术的空缺，根据工件形状进行运动路径设定，然后再根据设定的路径进行轨迹划分，工件每个连续的边形成一个轨迹，然后确定每个轨迹方向上的坡口角度，进行坡口切割，将整个过程划分成段，方便更好的进行坡口监控，在批量切割过程中，在剖面质量存在缺陷时，可以更好快速发现问题所在。
3）斜面切割
在待切割的圆形工件处于料板的斜面上时，根据料板的斜面倾斜角度确定激光头的旋转中心，并使激光头的旋转中心垂直于料板的待切割面，在料板斜面上切割圆形工件时，机械臂的五轴相互联动，使得激光头始终作垂直于料板斜面的旋转，通过绕X轴方向与绕Y轴方向的两轴旋转的相互联动，完成料板斜面上圆形工件的切割。
需要说明的是，斜面上圆形工件切割时，坡口角度范围在±45°，不能超过该范围。
本发明中的激光头通过一运动机构实现所述五轴运动，运动机构包括X轴驱动单元1、Y轴驱动单元2、Z轴驱动单元3、X轴旋转电机4和Y轴旋转电机5， X轴驱动单元1设于切割机架上，Y轴驱动单元2设于X轴驱动单元1的自由端，Z轴驱动单元3设于Y轴驱动单元2的自由端，X轴旋转电机4设于Z轴驱动单元3的自由端，Y轴旋转电机5设于X轴旋转电机4的自由端，激光头6设于Y轴旋转电机5的自由端。
本发明中的X轴驱动单元1为链条链轮传动或者齿轮齿条传动。Y轴驱动单元2采用电动滑轨、直线丝杠或者皮带轮传动。Z轴驱动单元3采用电动滑轨或直线丝杠传动。
在X轴旋转电机4上固定有法兰盘41，法兰盘41固定在Z轴驱动单元3的自由端，在X轴旋转电机4的电机轴上固定有角钢42，所述Y轴旋转电机5固定在角钢42上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种圆形工件的剖口切割方法，其特征在于：包括
1)将激光头安装于机械臂上，并使得激光头可以作五轴运动，所述五轴运动为：X轴方向直线运动、Y轴方向直线运动、Z轴方向直线运动、绕X轴旋转运动以及绕Y轴旋转运动；
2)路径设定与坡口切割：
在待切割的圆形工件处于料板的水平面上时，根据所述圆形工件的直径确定激光头的旋转中心，并使激光头的旋转中心垂直于料板的待切割面，然后根据所述圆形工件的直径设定激光头在X轴、Y轴和Z轴三个方向上的运动路径；根据坡口角度调整激光头绕X轴方向的旋转角度，然后按照设定的运动路径，最后通过X轴、Y轴和Z轴之间相互配合，完成圆形工件的坡口切割；
在待切割的圆形工件处于料板的斜面上时，根据料板的斜面倾斜角度确定激光头的旋转中心，并使激光头的旋转中心垂直于料板的待切割面，在料板斜面上切割圆形工件时，机械臂的五轴相互联动，使得激光头始终作垂直于料板斜面的旋转，通过绕X轴方向与绕Y轴方向的两轴旋转的相互联动，完成料板斜面上圆形工件的坡口切割。
2.如权利要求1所述的圆形工件的剖口切割方法，其特征在于：斜面上圆形工件切割时，坡口角度范围在±45°。
3.如权利要求1所述的圆形工件的剖口切割方法，其特征在于：所述激光头通过一运动机构实现所述五轴运动，所述运动机构包括X轴驱动单元(1)、Y轴驱动单元(2)、Z轴驱动单元(3)、X轴旋转电机(4)和Y轴旋转电机(5)，所述X轴驱动单元(1)设于切割机架上，Y轴驱动单元(2)设于X轴驱动单元(1)的自由端，Z轴驱动单元(3)设于Y轴驱动单元(2)的自由端，X轴旋转电机(4)设于Z轴驱动单元(3)的自由端，Y轴旋转电机(5)设于X轴旋转电机(4)的自由端，激光头(6)设于Y轴旋转电机(5)的自由端。
4.如权利要求3所述的圆形工件的剖口切割方法，其特征在于：所述X轴驱动单元(1)为链条链轮传动或者齿轮齿条传动。
5.如权利要求3所述的圆形工件的剖口切割方法，其特征在于：所述Y轴驱动单元(2)采用电动滑轨、直线丝杠或者皮带轮传动。
6.如权利要求3所述的圆形工件的剖口切割方法，其特征在于：所述Z轴驱动单元(3)采用电动滑轨或直线丝杠传动。
7.如权利要求3所述的圆形工件的剖口切割方法，其特征在于：所述X轴旋转电机(4)上固定有法兰盘(41)，法兰盘(41)固定在Z轴驱动单元(3)的自由端，在X轴旋转电机(4)的电机轴上固定有角钢(42)，所述Y轴旋转电机(5)固定在角钢(42)上。
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