CN115488510A

CN115488510A - 一种激光平面磨削机

Info

Publication number: CN115488510A
Application number: CN202211068903.4A
Authority: CN
Inventors: 黄永恒; 钟旋; 钱代数; 曾超峰; 刘超; 罗显聪
Original assignee: Guangdong Original Point Intelligent Technology Co Ltd
Current assignee: Guangdong Original Point Intelligent Technology Co Ltd
Priority date: 2022-08-31
Filing date: 2022-08-31
Publication date: 2022-12-20

Abstract

本发明涉及激光加工技术领域，并公开了一种激光平面磨削机，该激光平面磨削机包括底架、设置在底架上的底板、设置在底板上的加工转台、竖直设置在底板上的第一柱体和第二柱体、横跨设置在第一柱体和第二柱体顶部的横梁、设置在横梁上的X轴直线驱动器、设置在X轴直线驱动器上的Z轴直线驱动器、设置在Z轴直线驱动器上的激光磨削结构；所述激光平面磨削机适用于单个加工减薄加工，将一个工件装夹在加工转台上，加工转台驱动该工件转动，激光磨削结构在控制系统的控制下发射出激光并且横向移动，对加工转台上的工件进行激光磨削，减薄精度高。

Description

一种激光平面磨削机

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，特别涉及一种激光平面磨削机。

背景技术

目前，为了提升产品减薄的效率，通常使用激光对待加工工件的表面进行磨削减薄加工，如现有专利(CN 114619147A)提供的一种激光磨削机及激光磨削方法，多个工件装夹在加工转台的磁吸夹具上，加工转台驱动所有工件同步转动，加工转台在驱动所有工件转动时，形成一个圆环形加工区域，激光磨削结构发出激光并且在X轴直线驱动器的驱动下朝靠近加工转台的中轴线方向横移，激光先越过加工区域的外圈边界进入圆环形加工区域内，激光照射在工件表面实现磨削并且按照预设速度朝内圈边界移动。可见，现有的激光磨削机是对批量的工件进行加工，难以对单个工件进行精准减薄加工，所以有必要研发一种针对单个工件的激光平面磨削机。

可见，现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种激光平面磨削机，旨在对单个工件进行减薄精加工。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种激光平面磨削机，包括底架、设置在底架上的底板、设置在底板上的加工转台、竖直设置在底板上的第一柱体和第二柱体、横跨设置在第一柱体和第二柱体顶部的横梁、设置在横梁上的X轴直线驱动器、设置在X轴直线驱动器上的Z轴直线驱动器、设置在Z轴直线驱动器上的激光磨削结构，所述加工转台用于装夹一个工件并且驱动工件转动，所述激光磨削结构用于发射激光，对加工转台上的工件进行加工。

作为上述技术方案的进一步改进，所述加工转台包括底座、竖直且可转动地设置在底座上的主轴、用于驱动主轴转动的驱动机构、与主轴顶部的固接的卡盘固定座，安装在卡盘固定座顶部的三爪卡盘，所述三爪卡盘能够装夹水平放置的工件。

作为上述技术方案的进一步改进，所述驱动机构包括设置在底座一旁的电机支座、朝下设置在电机支座上的驱动电机、套设在主轴底部的第一同步轮、套设在驱动电机输出轴上的第二同步轮，第一同步轮和第二同步轮通过同步带连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述激光磨削结构包括沿竖向延伸的支臂、两块平行设置在支臂底部的调节板、设置在两块调节板之间的转头、设置在转头上的激光组件；其中一个调节板上设有与转头同轴设置的刻度盘且通过锁定结构限制转头转动；转头上设有与刻度盘相匹配的指针；所述激光组件用于发射激光，使激光对工件切削减薄。

作为上述技术方案的进一步改进，所述底架上设置有电柜和设置在电柜前方的外防护结构，所述电柜位于第一柱体和第二柱体的后方。

作为上述技术方案的进一步改进，所述外防护结构包括前面板、左面板、右面板、以及上面板，所述前面板上设有前门体，所述左面板上设有左门体，所述右面板上设有右门体，所述上面板上设有上门体。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一柱体和第二柱体的前方设有内壳体，所述内壳体的顶部开设有用于避让激光磨削结构横移的避让口，第一激光磨削结构与随动围蔽结构配合对所述避让口进行围蔽，电柜的前侧面、外防护结构、内壳体、以及底板围蔽形成加工区域，所述外防护结构上设有用于对加工区域进行抽风除尘的吸尘结构。

作为上述技术方案的进一步改进，所述内壳体包括顶板部和间隙封壳部，所述顶板部的前侧开设有前缺口，所述间隙封壳部包括两块竖直设置在顶板部上的竖板和设置在两块竖板之间的斜板和挡板，斜板位于前缺口的正上方，所述竖板、斜板以及挡板围成工人探入腔体。

作为上述技术方案的进一步改进，所述随动围蔽结构包括第一风琴罩、第二风琴罩、设置在所述顶板部的顶部且可沿避让口延伸方向移动的滑架，所述避让口的一端通过第一风琴罩与前滑架连接，所述避让口的另一端通过第二风琴罩与滑架连接，所述滑架上设置有供激光磨削结构穿过开口。

作为上述技术方案的进一步改进，所述滑架包括盖板和设置在盖板底部的托盘，所述开口开设在盖板上，所述托盘上开设有方形口，所述方形口的每个边沿均设有助推组件，每个助推组件包括座体、两个分别可转动地设置在座体两端的滚轮；所述顶板部上设置有两根横向延伸的导轨，所述滑架通过滑块与导轨滑动连接。

有益效果：

与现有技术相比，本发明提供的激光平面磨削机适用于单个加工减薄加工，将一个工件装夹在加工转台上，加工转台驱动该工件转动，激光磨削结构在控制系统的控制下发射出激光并且横向移动，对加工转台上的工件进行激光磨削，减薄精度高。

附图说明

图1为发明提供的激光平面磨削机的内部结构示意图一。

图2为图1中L区域的局部放大图。

图3为发明提供的激光平面磨削机的内部结构示意图二。

图4为发明提供的激光平面磨削机的内部结构示意图三。

图5为加工转台的立体图一。

图6为加工转台的立体图二。

图7为内壳体的立体图。

图8为图7中A区域的局部放大图。

图9为激光平面磨削机的立体图一。

图10为激光平面磨削机的立体图二。

主要元件符号说明：1-底架、10-底板、11-加工区域、2-加工转台、21-底座、22-主轴、23-驱动机构、24-卡盘固定座、25-三爪卡盘、231-电机支座、232-驱动电机、233-第一同步轮、234-第二同步轮、235-同步带、31-第一柱体、32-第二柱体、33-横梁、34-X轴直线驱动器、35-Z轴直线驱动器、4-激光磨削结构、41-支臂、42-调节板、43-转头、44-激光组件、45-刻度盘、46-锁定结构、47-指针、48-吹气管、5-外防护结构、51-前面板、52-左面板、53-右面板、54-上面板、55-前门体、56-左门体、57-右门体、58-上门体、59-防护玻璃、6-电柜、7-内壳体、70-避让口、71-顶板部、72-间隙封壳部、721-竖板、722-斜板、723-挡板、724-探入腔体、8-随动围蔽结构、81-第一风琴罩、82-第二风琴罩、83-滑架、831-盖板、832-托盘、833-方形口、834-开口、84-助推组件、841-座体、842-滚轮、843-导轨、844-滑块、91-吸尘结构、92-工件。

具体实施方式

本发明提供一种激光平面磨削机，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。

请参阅图1至图10，本发明提供一种激光平面磨削机，包括底架1、设置在底架1上的底板10、设置在底板10上的加工转台2、竖直设置在底板10上的第一柱体31和第二柱体32、横跨设置在第一柱体31和第二柱体32顶部的横梁33、设置在横梁33上的X轴直线驱动器34、设置在X轴直线驱动器34上的Z轴直线驱动器35、设置在Z轴直线驱动器35上的激光磨削结构4，所述加工转台2用于装夹一个工件并且驱动工件转动，所述激光磨削结构4用于发射激光，对加工转台2上的工件进行加工。

在本实施例中，工件92为圆块状，工作人员将工件92装夹在加工转台2上，工件的上表面与水平面平行，工作人员可视乎工件加工要求，对激光倾斜角度(即激光与工件的上表面的夹角)进行调节，夹角角度的大小根据工件的材质以及切削量大小进行设定，随后测量工件的上表面的高度，获取加工基准面，然后通过Z轴直线驱动器35调整激光磨削结构4的高度，驱动机构23驱动主轴22和主轴22上的工件高速转动，形成一个圆形的加工区域11，激光磨削结构4发出激光并且在X轴直线驱动器34的驱动下朝靠近工件的中轴线方向横移，激光线越过工件92的边沿进入圆形加工区域内，激光照射在工件92表面实现磨削精加工并且按照预设速度朝工件的中轴线移动，工件的表面磨削量为x_1，x₁＜10μm_。需要理解的是，X轴直线驱动器34驱动激光磨削结构4横移的预设速度是慢速的，而加工平台驱动工件转动的速度是高速的，激光越过工件的边沿后先会照射在工件的表面形成一个第一磨削凹坑，并且该工件在主轴22的驱动下被激光加工出圆形的磨削凹坑，工件最先接触激光位置再经过激光时，该工件上形成第二磨削凹坑，由于激光以慢速横移，而工件以高速转动，所以第一磨削凹坑和第二磨削凹坑之间是相交汇通的，即第一磨削凹坑和第二磨削凹坑之间的区域都被激光磨削；随着激光缓慢朝中轴线移动，工件的整个上表面被逐渐磨削加工，达到相同的磨削量。

需要理解的是，当激光越过工件中轴线继续横移时，工件开始新一轮的磨削精加工，直至激光远离工件的中轴线离开工件的边沿，工件的表面磨削量为x₂，x₂＜10μm。

与现有技术相比，本发明提供的激光平面磨削机适用于单个加工减薄加工，将一个工件装夹在加工转台2上，加工转台2驱动该工件转动，激光磨削结构4在控制系统的控制下发射出激光并且横向移动，对加工转台2上的工件进行激光磨削，减薄精度高。

具体的，所述加工转台2包括底座21、竖直且可转动地设置在底座21上的主轴22、用于驱动主轴22转动的驱动机构23、与主轴22顶部的固接的卡盘固定座24，安装在卡盘固定座24顶部的三爪卡盘25，利用卡盘对工件进行夹紧定位，不仅拆装便利，还能够适用于不同直径大小的工件进行加工；另外，驱动机构23驱动主轴22和卡盘上的工件高速转动，转动平稳，可进行调速。

进一步的，所述驱动机构23包括设置在底座21一旁的电机支座231、朝下设置在电机支座231上的驱动电机232、套设在主轴22底部的第一同步轮233、套设在驱动电机232输出轴上的第二同步轮234，第一同步轮233和第二同步轮234通过同步带235连接。驱动电机232的输出轴转动，在第一同步轮233、第二同步轮234以及同步带235的传动下，带动主轴22、卡盘以及工件同步转动，由于采用同步带235传动方式具有传动精准，不会打滑的优点，主轴22能够平稳地转动。

具体的，请参阅图1-图3，所述激光磨削结构4包括沿竖向延伸的支臂41、两块平行设置在支臂41底部的调节板42、设置在两块调节板42之间的转头43、设置在转头43上的激光组件44；其中一个调节板42上设有与转头43同轴设置的刻度盘45且通过锁定结构46限制转头43转动；转头43上设有与刻度盘45相匹配的指针47；所述激光组件44用于发射激光，使激光对工件切削减薄。

工件平放在卡盘上，即工件与水平面平行，激光组件44发射的激光与工件的上表面形成切角，在批量加工前，工作人员可视乎工件加工要求，对激光倾斜角度(即激光与水平面的夹角)进行调节；调节时，通过松开锁定结构46，即可缓慢转动转头43，指针47读数随转头43的转动而发生相应改变，为工作人员的操作提供参考，当转头43缓慢转动至合适的角度后重新锁定转头43，完成激光组件44的激光射出角度的调整，调节灵活且方便，确保激光切削效果。

具体的，请参阅图2，所述锁定结构46包括至少一个设置在刻度盘45外围的长形通孔、设置在转头43上且与长形通孔一一对应的螺纹孔，每个长形通孔处穿过一个螺钉且与螺纹孔连接，螺钉的头部锁定在调节板42上。在本实施例中，为了提高对转头43的锁紧力，长形通孔排布有4个；长形通孔指的是非圆孔，具体可以为矩形孔、腰形孔、圆角矩形孔等。需要改变转头43的朝向时，松开螺钉，根据指针47在刻度盘45上的读数调整转头43的朝向然后重新锁定即可，调节较为方便。

进一步的，所述转头43包括壳体和两个分别固设在壳体两侧的转轴，所述指针47设置在靠近刻度盘45的转轴的端面上，指针47随转头43转动而同步发生转动。

优选的，所述支臂41为中空结构，激光组件44包括固定在转头43顶部的激光头、设置在壳体内部的反射镜、固定在壳体上的镜座、设置在镜座上的振镜，所述激光头的顶部伸入支臂41的内腔，激光头用于发射激光至壳体内，使激光依次通过反射镜和振镜射出。反射镜可通过调节结构调节激光的传输方向，确保激光输出方向准确；调节结构用于调节反射镜与激光头的距离以及反射镜与镜座的距离。需要理解的是，由于激光头的顶部伸入支臂41的内腔，限制转头43的转动幅度，因此激光的倾斜可调角度为0°～30°。

优选的，请参阅图2，所述转头43上设有吹气管48固定座，所述吹气管48固定座上设有吹气管48。由于在激光切削时会产生大量扬尘和切屑，吹气管48朝激光射出方向持续吹气，防止扬尘和切屑遮挡激光，影响切屑效果。

请参阅图3，所述调节板42的一旁设有支板491，支板上设有2D轮廓扫描仪492。通过2D轮廓扫描仪492位移至工件的上方，然后2D轮廓扫描仪492发射光线对工件的进行形状扫描，即可确定工件的上表面的高度为加工基准面的高度。

在本实施例中，请参阅图9和图10，所述底架1上还设置有电柜6和设置在电柜6前方的外防护结构5，所述电柜6位于第一柱体31和第二柱体32的后方。通过这样设置，有助进一步缩小激光平面磨削机的占地面积，充分利用第一柱体31和第二柱体32后方的空间，而且电柜6的前侧面可以作为与外防护结构5相配合的密封防护面，减少外防护结构5的板材使用。

具体的，所述外防护结构5包括前面板51、左面板52、右面板53、以及上面板54，所述前面板51上设有前门体55，所述左面板52上设有左门体56，所述右面板53上设有右门体57，所述上面板54上设有上门体58。前门体55、左门体56、右门体57以及上门体58关闭后，各个门体与对应的面板紧密连接，没有形成透气间隙，外防护结构5的内部形成密闭的腔室，一方面阻隔工件加工产生的废屑和废气逃逸到腔室外，减少造成车间污染。

优选的，所述前门体55包括“回”形的门板和设置在门板中部的防护玻璃59，工作人员通常打开前门体55取放工件，打开左门体56或右门体57以便于对加工腔室的两侧实现清洁和维护，工作人员通过防护玻璃59可以观察到加工腔室中的工件加工情况。

进一步的，所述第一柱体31和第二柱体32的前方设有内壳体7，所述内壳体7的顶部开设有用于避让激光磨削结构4横移的避让口70，第一激光磨削结构4与随动围蔽结构8配合对所述避让口70进行围蔽，电柜6的前侧面、外防护结构5、内壳体7、以及底板10围蔽形成加工区域11，所述外防护结构5上设有用于对加工区域11进行抽风除尘的吸尘结构91。

具体的，所述内壳体7包括顶板部71和间隙封壳部72，所述顶板部71的前侧开设有前缺口，所述间隙封壳部72包括两块竖直设置在顶板部71上的竖板721和设置在两块竖板721之间的斜板722和挡板723，斜板722位于前缺口的正上方，所述竖板721、斜板722以及挡板723围成工人探入腔体724。借助间隙封壳部72与前门体55配合密封，使得顶板部71的设置高度能够低于前门体55的顶边高度，达到缩小加工区域空间的效果。

另外，当工作人员打开前门体55探入激光数控机床的内部时，工作人员的头部会伸入工人探入腔体724中，避免工作人员的头部直接与顶板部碰撞干涉，防止工作人员受伤。

具体的，请参阅图7，所述随动围蔽结构8包括第一风琴罩81、第二风琴罩82、设置在所述顶板部71的顶部且可沿避让口70延伸方向移动的滑架83，所述避让口70的一端通过第一风琴罩81与前滑架83连接，所述避让口70的另一端通过第二风琴罩82与滑架83连接，所述滑架83上设置有供激光磨削结构穿过开口834。激光磨削结构在工作时，激光磨削结构上的支臂41横向移动时会牵引滑架83同步移动，从而带动第一风琴罩81和第二风琴罩82伸缩活动，始终确保避让口70处于围蔽状态，防止扬尘和切屑从避让口70逃离加工区域11。

进一步的，请参阅图8，所述滑架83包括盖板831和设置在盖板831底部的托盘832，所述开口834开设在盖板831上，所述托盘832上开设有方形口833，所述方形口833的每个边沿均设有助推组件84，每个助推组件84包括座体841、两个分别可转动地设置在座体841两端的滚轮842；每组助推组件84的滚轮842共同抵靠在激光磨削结构4的支臂41壁面上，防止激光磨削结构4的支臂41对滑架83造成刚性冲击，提高滑架83的横移稳定性，另外，当激光磨削结构4的支臂41竖向移动时，激光磨削结构4的支臂41带动滚轮842转动，摩擦力小，避免激光磨削结构的支臂41对滑架83的前盖板831和前托盘832发生剐蹭。

优选的，所述顶板部71上设置有两根横向延伸的导轨843，所述滑架83通过滑块844与导轨843滑动连接，使得滑架83移动顺畅，尽可能减少对激光磨削结构4的负载。

在本实施例中，所述X轴直线驱动器34和Z轴直线驱动器35均为直线模组结构，其主要效果是提供直线运动的输出端；所述X轴直线驱动器34用于带动Z轴直线驱动器35和激光磨削结构4横向移动；Z轴直线驱动器35用于带动激光磨削结构4竖向移动。

在本实施例中，所述吸尘结构91包括设置在右面板53上的吸尘管，所述吸尘管的一端伸入加工区域中，另一端与吸尘器连接，吸尘机对加工区域抽风吸尘，大大减少激光平面磨削机内的扬尘和切屑的残留量，达到较佳的废屑处理效果。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种激光平面磨削机，其特征在于，包括底架、设置在底架上的底板、设置在底板上的加工转台、竖直设置在底板上的第一柱体和第二柱体、横跨设置在第一柱体和第二柱体顶部的横梁、设置在横梁上的X轴直线驱动器、设置在X轴直线驱动器上的Z轴直线驱动器、设置在Z轴直线驱动器上的激光磨削结构，所述加工转台用于装夹一个工件并且驱动工件转动，所述激光磨削结构用于发射激光，对加工转台上的工件进行加工。

2.根据权利要求1所述的激光平面磨削机，其特征在于，所述加工转台包括底座、竖直且可转动地设置在底座上的主轴、用于驱动主轴转动的驱动机构、与主轴顶部的固接的卡盘固定座，安装在卡盘固定座顶部的三爪卡盘，所述三爪卡盘能够装夹水平放置的工件。

3.根据权利要求2所述的激光平面磨削机，其特征在于，所述驱动机构包括设置在底座一旁的电机支座、朝下设置在电机支座上的驱动电机、套设在主轴底部的第一同步轮、套设在驱动电机输出轴上的第二同步轮，第一同步轮和第二同步轮通过同步带连接。

4.根据权利要求2所述的激光平面磨削机，其特征在于，所述激光磨削结构包括沿竖向延伸的支臂、两块平行设置在支臂底部的调节板、设置在两块调节板之间的转头、设置在转头上的激光组件；其中一个调节板上设有与转头同轴设置的刻度盘且通过锁定结构限制转头转动；转头上设有与刻度盘相匹配的指针；所述激光组件用于发射激光，使激光对工件切削减薄。

5.根据权利要求2所述的激光平面磨削机，其特征在于，所述底架上设置有电柜和设置在电柜前方的外防护结构，所述电柜位于第一柱体和第二柱体的后方。

6.根据权利要求5所述的激光平面磨削机，其特征在于，所述外防护结构包括前面板、左面板、右面板、以及上面板，所述前面板上设有前门体，所述左面板上设有左门体，所述右面板上设有右门体，所述上面板上设有上门体。

7.根据权利要求5所述的激光平面磨削机，其特征在于，所述第一柱体和第二柱体的前方设有内壳体，所述内壳体的顶部开设有用于避让激光磨削结构横移的避让口，第一激光磨削结构与随动围蔽结构配合对所述避让口进行围蔽，电柜的前侧面、外防护结构、内壳体、以及底板围蔽形成加工区域，所述外防护结构上设有用于对加工区域进行抽风除尘的吸尘结构。

8.根据权利要求7所述的激光平面磨削机，其特征在于，所述内壳体包括顶板部和间隙封壳部，所述顶板部的前侧开设有前缺口，所述间隙封壳部包括两块竖直设置在顶板部上的竖板和设置在两块竖板之间的斜板和挡板，斜板位于前缺口的正上方，所述竖板、斜板以及挡板围成工人探入腔体。

9.根据权利要求8所述的激光平面磨削机，其特征在于，所述随动围蔽结构包括第一风琴罩、第二风琴罩、设置在所述顶板部的顶部且可沿避让口延伸方向移动的滑架，所述避让口的一端通过第一风琴罩与前滑架连接，所述避让口的另一端通过第二风琴罩与滑架连接，所述滑架上设置有供激光磨削结构穿过开口。

10.根据权利要求9所述的激光平面磨削机，其特征在于，所述滑架包括盖板和设置在盖板底部的托盘，所述开口开设在盖板上，所述托盘上开设有方形口，所述方形口的每个边沿均设有助推组件，每个助推组件包括座体、两个分别可转动地设置在座体两端的滚轮；所述顶板部上设置有两根横向延伸的导轨，所述滑架通过滑块与导轨滑动连接。