CN115781056B - 激光旋切加工机床及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光加工技术领域，具体公开了一种激光旋切加工机床及加工方法。本申请提供的一种激光旋切加工机床及加工方法，该激光旋切加工机床包括调节结构，调节结构包括调节板与垫块，其中安装有激光单元的驱动结构抵接在垫块的顶部，通过对垫块进行打磨，控制驱动结构的倾斜角度，进而使得激光单元射出的激光能够垂直于工作台台面，保证激光旋切加工机床加工的工件能够合格。

Description

激光旋切加工机床及加工方法

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，特别涉及一种激光旋切加工机床及加工方法。

背景技术

涡轮叶片是航空发动机的核心零部件，也是发动机运行过程中温度最高、热冲击最强、工况最恶劣的零部件。为了使涡轮叶片能在高温环境下正常工作，需要通过气膜冷却对其进行隔热与冷却。

一台高性能航空发动机的涡轮叶片上共有上万个气膜冷却孔，孔径一般在0.25～1.25mm，加工数量多且加工难度大。气膜冷却孔加工技术是航空发动机制造的关键技术，如何快速高效地获得孔壁质量好，无重铸层、热影响区、飞溅及附着残渣等缺陷的气膜冷却孔一直是涡轮叶片制造的难题之一。

在专利号为CN202210387452.4的申请文件中，公开了一种超声射流辅助飞秒激光旋切气膜冷却孔加工装备及方法。由于机床立柱由于重量较大，精加工底面安装完毕后不容易调节。若是该装置安装完成后其激光单元射出的激光不能垂直于工作台台面，调节将十分困难。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明公开了一种激光旋切加工机床及加工方法，用以改善装置射出的激光不垂直于工作台台面时难以调节的问题。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

激光旋切加工机床，包括：

床身结构，用于安装工件及驱动工件直线运动和/或转动；

机架，安装在所述床身结构的顶面；

激光单元；

驱动结构，所述激光单元安装在所述驱动结构上，所述驱动结构安装在所述机架上，所述驱动结构用于驱动所述激光单元上下运动；

调节结构，包括调节板与垫块，所述调节板安装在所述机架上，所述垫块安装在所述调节板的顶部，所述驱动结构的底面抵接于所述垫块的顶部。

优选地，所述机架包括背板、安装在所述背板两侧的两个侧板及安装在所述背板顶部的顶板，所述背板用于安装所述驱动结构，所述顶板用于安装激光发生器。

优选地，所述背板上设置有一凹槽，所述调节板安装在所述凹槽内。

优选地，所述调节结构还包括第一支撑件，所述第一支撑件用于顶起抵接在所述垫块上的驱动结构。

优选地，所述调节结构还包括固定件，所述固定件用于将所述调节板、所述垫块与所述驱动结构固定为一整体。

优选地，所述激光单元包括：

安装架，安装在所述驱动结构的输出端；

主轴箱，安装在所述安装架上，所述安装架为镂空的安装架。

优选地，所述安装架包括主体及连接部，所述主体用于与所述驱动结构连接，所述连接部固定连接于所述主体的底面，所述连接部为倒的直三棱柱状，所述连接部的顶面为直角三角形，所述连接部包括分别与所述直角三角形的两直角边对应的第一侧面与第二侧面，所述第一侧面与所述主体固定连接，所述第二侧面远离所述驱动结构。

优选地，所述主轴箱包括：

机壳，其内安装有激光接收器；

激光头，安装在所述机壳上，所述激光头与所述激光接收器连接；

探针，设置于所述机壳内，所述机壳对应于所述探针设置有通孔；

第三直线驱动器，安装在所述机壳内，用于驱动所述探针上下运动；

防尘盖板，设置于所述机壳的内腔，所述防尘盖板用于封闭所述通孔；

第四直线驱动器，安装在所述机壳内，用于驱动所述防尘盖板封闭或者打开所述通孔。

优选地，所述主轴箱还包括行程开关及控制器，所述行程开关设置在所述机壳内，所述控制器分别与所述第三直线驱动器和所述行程开关电性连接；

所述防尘盖板不封闭所述通孔时触发所述行程开关，所述控制器控制所述第三直线驱动器驱动所述探针穿过所述通孔。

优选地，所述主轴箱还包括与所述控制器电性连接的光电传感器，所述光电传感器设置于所述机壳内，用于检测所述防尘盖板是否封闭所述通孔。

优选地，所述床身结构包括：

床座，所述机架安装在所述床座的顶面；

第一直线驱动器，安装在所述床座上，用于驱动工件沿Y轴运动；

第二直线驱动器，安装在所述第一直线驱动器的输出端，用于驱动工件沿X轴运动；

第一转动器，安装在所述第二直线驱动器的输出端，用于驱动工件绕A 轴方向转动；

第二转动器，安装在所述第一转动器的输出端，用于驱动工件绕C轴方向转动；

安装座，安装在所述第二转动器的输出端，用于安装工件。

本发明还公开了一种激光旋切加工方法，所述加工方法应用于如上述的激光旋切加工机床，所述加工方法包括：

步骤S1：在机架上安装并固定调节板，并且将垫块放置在调节板的顶部；

步骤S2：激光单元安装至驱动结构之后，将驱动结构安装在所述机架上并使得所述驱动结构的底部抵接于垫块；

步骤S3：判断激光单元射出的激光是否垂直于工作台台面；

步骤S4：当激光不垂直于工作台台面时，取出驱动结构与所述调节板之间的所述垫块，对所述垫块进行打磨，重新将垫块置于所述驱动结构与所述调节板之间；

步骤S5：重复步骤S3与步骤S4直至激光单元射出的激光与工作台台面垂直；

步骤S6：通过固定螺栓将所述调节板、所述垫块与所述驱动结构固定为一整体；

步骤S7：将工件固定至床身结构，通过激光单元对工件进行加工。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提供的一种激光旋切加工机床及加工方法，通过在将驱动结构抵接在垫块的上方，通过打磨垫块使得垫块的顶面与工作台台面平行，使得抵接在垫块顶面的驱动结构及激光单元能够保持水平，进而使得激光单元射出的激光能够垂直于工作台台面，保证固定在床身结构上的工件被激光加工之后能够合格。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的激光旋切加工机床的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的机架及安装在机架上的零部件的结构示意图；

图3为图2的爆炸图；

图4为本发明一实施例提供的调节结构的结构示意图；

图5为图4的爆炸图；

图6为本发明一实施例提供的调节结构工作的结构示意图；

图7为本发明一实施例提供的调节结构工作的结构示意图；

图8为本发明一实施例提供的激光单元的结构示意图；

图9为本发明一实施例提供的不带机壳的主轴箱与安装架的结构示意图；

图10为图9的爆炸图；

图11为本发明一实施例提供的安装架的结构示意图；

图12为本发明一实施例提供的安装架的结构示意图；

图13为本发明一实施例提供的探针与防尘盖板的相对位置的结构示意图；

图14为本发明一实施例提供的激光偏移的示意图；

图15为本发明一实施例提供的激光偏移的示意图；

图16为本发明一实施例提供的激光单元的重心变化的示意图；

图17为本发明一实施例提供的床身结构的结构示意图；

图18为本发明一实施例提供的床身结构的结构示意图。

主要元件符号说明：10-机架，11-背板，111-凹槽，12-侧板，13-顶板，14-减重孔，20-激光单元，21-安装架，211-主体，212-连接部，2121-第一侧面，2122-第二侧面，22-主轴箱，221-机壳，2211-观察窗，222-激光头，223-探针，224-第三直线驱动器，225-防尘盖板，226-第四直线驱动器，227-行程开关，228-转接板，23-滑块，24-加强筋，25-安装块，30-驱动结构，31-直线电机，311-定子，312-动子，32-第二支撑件，33-滑轨，34-限位结构，341-上限位块，342-下限位块，40-调节结构，41-调节板，42-垫块，421-U型槽，43-第一支撑件，44-固定件，45-打磨部分，50-床身结构，51-床座，511-第一滑轨，52-第一直线驱动器，521-第一滑块，522-第二滑轨，53-第二直线驱动器，531-第二滑块，54-第一转动器，541-第一转动电机，542-第一转块，55-第二转动器，551-第二转动电机，552-安装座，6-激光发生器，7-工件，H-水平线，B-驱动结构安装位置，C1-第一重心，C2-第二重心，D-竖直线，E-激光轨迹。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

下面将结合实施例和附图对本发明的技术方案作进一步的说明。

实施例

为了保证涡轮叶片能够在高温环境下正常工作，通常会在涡轮叶片上开设若干的气膜冷却孔，气膜冷却孔能够很好地对涡轮叶片进行隔热与冷却。

气膜冷却孔的数量通常有上万个，并且其孔径一般在0.25-1.25mm之间，故为了保证气膜冷却孔能够顺利地加工完成，通常通过激光对涡轮叶片进行打孔。在专利号为CN202210387452.4的申请文件中，公开了通过激光对涡轮叶片进行加工的装置及方法，但是该装置在安装完成后或者是长期使用后，当其射出的激光不垂直于工作台台面时，难以调整射出的激光的角度，导致该装置在涡轮叶片上加工气膜冷却孔时，冷却孔的孔位出现偏差。

故而本申请提供了一种激光旋切加工机床及加工方法，该激光旋切加工机床包括调节结构40，调节结构40包括调节板41与垫块42，其中安装有激光单元20的驱动结构30抵接在垫块42的顶部，通过对垫块42进行打磨，控制驱动结构30的倾斜角度，进而使得激光单元20射出的激光能够垂直于工作台台面，保证激光旋切加工机床加工的工件7能够合格。

具体来说，请参阅图1，本发明提供的激光旋切加工机床包括床身结构50，床身结构50用于安装固定工件7，并且驱动工件7沿在工作台台面上做沿X方向或者沿Y方向的直线运动，同时，床身结构50还能够带动工件7绕A轴方向或者绕C轴方向转动，以使得工件7的各部分都能得到加工。机架10安装在床身结构50的顶面，机架10上安装有驱动结构30，驱动结构30的输出端安装有激光单元20，驱动结构30用于驱动激光单元20上下运动。机架10上还安装有调节结构40，调节结构40设置在驱动结构30的底面，用于调节驱动结构30的倾斜角度，进而对激光单元20射出的激光的倾斜角度进行调节，使得激光能够始终垂直于工作台台面。

具体地，参照图2-7，调节结构40包括调节板41与垫块42，调节板41固定连接在机架10上，垫块42设置在调节板41的顶面，垫块42抵接在驱动结构30的底面。

如图4或图5所示的，调节板41为一长板，并且调节板41上设置有若干的通孔，调节板41通过与通孔数量匹配的螺栓安装固定在机架10上。

优选的，在本发明一实施例中，机架10上设置有与调节板41的高度对应的凹槽111，调节板41安装在凹槽111内，使得调节板41安装更加方便的同时，当驱动结构30下压在调节板41上时，不仅依靠固定调节板41的螺栓受力，凹槽111的侧壁（即机架10）同时对驱动结构30支撑，从而使得驱动结构30能够更稳定地运动。

结合图6及图7，图6与图7中的虚线指代水平线H。如图6所示的，当场地不水平导致激光单元20射出的激光不垂直于工作台台面时，此时机架10处于倾斜的状态。调节板41与垫块42同样地处于倾斜的状态。此时，在虚线所示意的水平线H的指示下，只需要将水平线H以上（以图6中的阴影部分为示例）的垫块42打磨干净，就能够使得垫块42的工作台台面处于水平状态。

当垫块42打磨水平之后，如图7所示的，驱动结构30抵接至垫块42的顶面，重新检测激光单元20射出的激光是否与工作台台面垂直。若是激光与工作台台面保持垂直，那么停止打磨。

若是激光与工作台台面之间仍然不垂直，当激光如图14的偏向竖直方向的右侧时，说明垫块42的右侧偏高，对垫块42的右侧进行打磨，当激光如图15所示的偏向竖直方向的左侧时，说明垫块42的左侧偏高，对垫块42的左侧进行打磨，直至激光与工作台台面垂直。

需要注意的是，在将驱动结构30抵接在垫块42上时，驱动结构30与机架10之间不进行固定。在对垫块42进行打磨时，通过外部装置对驱动结构30进行支撑，以便于取出垫块42进行打磨。

优选地，在本发明一实施例中，调节结构40还包括第一支承件，第一支承件可以安装在机架10上或者是调节板41上，从而对驱动结构30进行支撑。

在本发明一实施例中，第一支撑件43可以是气缸或者是其他的直线驱动器。

优选地，在本发明一实施例中，第一支承件选用调节螺栓，调节螺栓使用安装都更加方便。

当第一支承件选用调节螺栓后，调节板41上对应地设置有螺孔，调节螺栓从下往上依次穿过调节板41与垫块42，调节螺栓与调节板41螺纹连接，当调节螺栓转动而向上运动时，调节螺栓的一端和驱动结构30的底面抵接，此时驱动结构30被顶起。

与此同时，垫块42上设置有U型槽421，U型槽421的开口朝向机架10设置。当调节螺栓向上运动而顶起驱动结构30时，U型槽421的开口不会将调节螺栓锁死，此时沿远离机架10的方向抽动垫块42，垫块42能够方便地抽出，进一步地使得垫块42的打磨更加方便。

优选地，在本发明一实施例中，垫块42选用两个，两个短垫块42关于驱动结构30对称设置。即两个短垫块42对称地设置在驱动结构30的轴线的两侧，两个短垫块42能够稳定地对驱动结构30进行支撑。

需要注意的是，两个短垫块42之间的间距应当设置的较大。较佳地，两个短垫块42设置在驱动结构30的两侧，当两个垫块42之间的间距最大时，此时驱动结构30被最稳定地支撑。相较于一整块的长垫块42，短垫块42的打磨面积更小，此时短垫块42的打磨更加简单。

在对垫块42打磨完成之后，即激光垂直于工作台台面之后，将驱动结构30通过螺栓固定连接在机架10上，避免驱动结构30相对于机架10发生滑动再次产生偏移。

优选地，调节结构40还包括固定件44，固定件44用于将调节板41、垫块42与驱动结构30固定为一个整体，使得调节完成的驱动结构30能够保持稳定。

在本发明一实施例中，固定件44可以是铆钉、插销或者是螺栓的一种。

在本发明一实施例中，固定件44优选为固定螺栓，固定螺栓拆装更加方便。

固定螺栓依次穿过调节板41与垫块42，并将调节板41、垫块42与驱动结构30固定为一个整体。

为了便于固定螺栓的安装，在调节板41和垫块42上通常设置有通孔，驱动结构30的底部通常设置有螺孔，以便于固定螺栓进行紧固。

如图5所示的，固定螺栓的安装位置与垫块42的位置适配。优选地，在本发明一实施例中，固定螺栓分布在U型槽421的两侧，从而将调节板41、垫块42和驱动结构30固定为一个较为稳定的整体。

需要注意的是，如图4所示的，当不需要调节螺栓顶起驱动结构30时，调节螺栓的上部与垫块42的顶面平齐或者是位于垫块42的顶面的下方，进而保证驱动结构30抵接在垫块42上。并且调节螺栓是能够单独使用的，即单独转动一侧的调节螺栓即能够顶起驱动结构30的一侧，从而使得该侧的垫块42能够取出。

驱动结构30可以选用丝杆结构或者是直线电机31，从而使得激光单元20能够停留在任一高度为准。当选用丝杆结构时，丝杆及电机需要安装在一具有一定厚度的安装板上，安装板的底面抵接在垫块42的顶部，从而使得垫块42能够对驱动结构30进行调节。

具体来说，参照图2，机架10包括两个侧板12，两个侧板12之间设置有背板11，侧板12与背板11的顶部设置有顶板13。其中背板11和两个侧板12均固定连接，顶板13同样地分别与背板11和侧板12固定连接。侧板12、背板11与顶板13组成门形的机架10，顶板13上可以安装激光发生器6，激光发生器6位于主轴箱22的正上方，相较于如对比文件 CN 111716022A的一种带热障涂层涡轮叶片气膜孔激光复合加工装置与方法中激光的反射光路更短，此时激光能够以在运行较短的路径就抵达激光头222，从而使得激光的衰减减小。

同时，激光传递路径大致为直线，从而使得该激光加工装置更便于模块化。

优选地，在本发明一实施例中，驱动结构30选用直线电机31，直线电机31的机型更小，需要的空间更小，并且直线电机31具备更高的精度。

具体来说，参照图3，直线电机31的定子311具备一定的厚度，并且定子311通过螺栓固定在机架10上。定子311和机架10之间存在一定的微调空间，即螺栓未将定子311和机架10锁死之前，定子311能够相对于机架10有一定的偏移，进而使得垫块42打磨之后定子311和机架10仍能固定在一起。

直线电机31的动子312通过安装块25固定连接在激光单元20上，动子312在定子311上运动进而驱动激光单元20在竖直方向上上下运动。

在激光单元20具备较大的自重时，直线电机31的负载会较大，直线电机31在长时间的运行过程中可能会出现故障。

进一步地，在本发明一实施例中，驱动结构30还包括第二支撑件32，第二支撑件32用于为激光单元20提供一向上的力（用于向上支撑激光单元20）。

需要注意的是，第二支撑件32不应当阻碍直线电机31的下行或者是上行而额外增加直线电机31的负载。

更具体来说，第二支撑件32通常选用气缸。气缸安装在机架10上，以使得气缸在垫块42调整前后都能够稳定地对激光单元20支撑。气缸跟随动子312的上下运动而上下伸缩，当动子312向上运动时，气缸伸长，以保持气缸始终对激光单元20具有一向上的支撑（向上的力）。当动子312向下运动时，气缸收缩，在避免气缸阻碍激光单元20向下运动的同时，还能够为激光单元20提供一个向上的力，以减轻直线电机31的负载。

进一步地，第二支撑件32通常安装在远离顶板13处，从而使得顶板13上的激光传递到激光单元20的距离更短。

如图1或者图2或图3所示的，第二支撑件32对称地设置在定子311的两侧，从而为激光单元20提供稳定的支撑。

进一步地，在本发明一实施例中，当激光单元20被气缸支撑时，若是机床突然断电，此时气缸能够起到制动作用，避免激光单元20快速下落而受损。

具体来说，参照图8-图13，激光单元20包括安装架21与主轴箱22，安装架21通过安装块25与动子312进行连接，主轴箱22安装在安装架21上，当动子312沿定子311上下运动时，主轴箱22跟随安装架21同步上下运动。

如图9-12所示的，安装架21为镂空的安装架21，镂空设置的安装架21具备一个较小的自重，进而能够保证自身对直线电机31的负载较小，使得直线电机31能够更稳定地运行。

结合图11-12，安装架21包括主体211和连接部212，安装架21的主体211用于和动子312连接，连接部212固定连接在主体211的下部，并且连接部212为倒的直三棱柱状，连接部212的顶面为直角三角形，连接部212包括分别与直角三角形的两直角边对应的第一侧面2121和第二侧面2122，并且第一侧面2121和所述主体211固定连接，第二侧面2122远离所述定子311。

如图16所示，当连接部212设置为倒三角的结构之后，连接部212和安装在连接部212上的主轴箱22的整体的质量降低，相较于长方体的连接部212和主轴箱22的结构的第一重心C1，倒三角设置的安装架21使得激光单元20整体的第二重心C2上移，即激光单元20的重心更加靠近安装架21与动子312的连接处，此时激光单元20在运动过程中对动子312施加的力矩更小，进而使得直线电机31能够更加稳定的工作。

需要注意的是，图16中虚线部分指代长方体形状的安装架21。

优选地，在本发明一实施例中，如图3所示的，还设置有限位结构34，限位结构34用于限位安装架21上下运动的行程，以避免安装架21运动过程中脱离滑轨33。

具体地，限位结构34包括上限位块341与下限位块342，安装架21上与之配合地设置有撞块，并且上限位块341位于撞块的上方，下限位块342位于撞块的下方。

在安装架21上下运动时，当撞块碰撞到上限位块341或者下限位块342均停止运动，以防止安装架21脱落滑轨33。

具体来说，结合图1和图2，上限位块341与下限位块342均安装在定子311上，且上限位块341与下限位块342均位于滑轨33的旁侧，以节省安装空间。

参照图2，在上限位块341与下限位块342上均固定连接有防撞胶，防撞胶相对设置，当撞块向上撞击上限位块341时，撞块撞击在上限位块341的防撞胶上。当撞块向下撞击下限位块342时，撞块撞击在下限位块342的防撞胶上，使得撞块撞击限位块时的震动较小，进而保证主轴箱22射出的激光的精度。

参照图11-12，主体211的内部中空，主体211的左右两侧均设置有开口，并且主体211的内部设置有加强筋24，以保证主体211在镂空之后仍能够保证足够的强度。同样地，连接部212的左右两侧设置有开口并且连接部212的内部中空，连接部212的内部同样地设置有加强筋24，从而保持连接部212整体的结构强度。

主体211用于和动子312连接的一侧不设置有开口，以便于安装架21安装方便。

类似地，连接部212用于安装主轴箱22的一侧同样地不设置有开口，以便于主轴箱22能够方便地安装。

安装架21通常选用铸铁安装架21，铸铁具备优良的刚性，并且铸铁安装架21能够吸收直线电机31运动过程中及激光单元20产生的热量。并且镂空设置的安装架21能够很快地将吸收的热量逸散至空气中，使得激光单元20不受发热的影响。

优选地，在本发明一实施例中，定子311上设置有滑轨33，安装架21上设置有滑块23，滑块23与滑轨33滑动连接。具体来说，滑轨33为“工”字型滑轨33，滑块23卡扣在滑轨33的上部，进而避免安装架21脱离定子311，进一步地保证安装架21在动子312的驱动下能够稳定地上下运动。

具体的，结合图8、图10及图13，主轴箱22包括机壳221，机壳221为主轴箱22的外壳，并且在机壳221内设置有激光接收器。机壳221的下方安装有激光头222，激光头222和激光接收器连接，激光接收器产生的激光通过激光头222发射至待加工工件7上，进而对工件7进行切割。机壳221内还设置有探针223，探针223用于检测工件7是否装夹到位。机壳221内还设置有驱动探针223运动的第三直线驱动器224，通过第三直线驱动器224驱动探针223上下运动，从而避免探针223在工件7加工过程中对工件7干涉。探针223需要上下运动，机壳221上对应于探针223上下运动的位置设置有通孔，探针223在第三直线驱动器224的驱动下穿过通孔上下运动。

机壳221内还设置有防尘盖板225和第四直线驱动器226，第四直线驱动器226用于驱动防尘盖板225封闭该通孔，进而避免加工过程中产生的烟灰进入至机壳221内污染激光接收器。

更具体来说，当工件7装夹完成后，第四直线驱动器226驱动防尘盖板225运动，使得防尘盖板225不再封闭通孔。第三直线驱动器224驱动探针223向下运动，探针223从机壳221的内腔向下穿过通孔后抵接于工件7上，待探针223检测完毕后，第三直线驱动器224带动探针223向上运动，探针223回到初始位置，此时第四直线驱动器226驱动防尘盖板225运动，使得防尘盖板225封闭通孔，避免烟灰进入至机壳221内。激光头222发射激光对工件7进行加工。

在本发明一实施例中，第三直线驱动器224可以是气缸、直线电机或丝杆结构的一种。

优选地，在本发明一实施例中，第三直线驱动器224选用滑台气缸，探针223安装在滑台气缸的滑台上。滑台气缸自身的精度较高，能够精准地将探针223传送至指定位置。

进一步来说，滑台气缸内设置有电磁开关，当探针223上升复位之后，电磁开关被触发，使得防尘盖板225在探针223完全进入至机壳221内之后才封闭通孔，避免防尘盖板225在封闭通孔的过程中撞击到探针223。

为进一步地保证探针223在运行过程中不撞击防尘盖板225，主轴箱22还包括行程开关227及控制器。行程开关227同样地设置在机壳221内，控制器分别与第三直线驱动器224和行程开关227电性连接。

具体来说，结合图13，在设置行程开关227之后，当第四直线驱动器226驱动防尘盖板225不封闭（远离通孔）时，防尘盖板225运动至第四直线驱动器226的行程末端时触发行程开关227，此时行程开关227将信号传递至控制器，控制器控制第三直线驱动器224驱动探针223向下运动，进而避免了第四直线驱动器226故障未成功驱动防尘盖板225不封闭通孔的情况下探针223撞击防尘盖板225。探针223在测试完成后，探针223复位后触发电磁开关，从而控制器控制第四直线驱动器226驱动防尘盖板225封闭通孔，以保证机壳221内不会进入烟灰。

具体来说，防尘盖板225和机壳221之间的接触面紧密贴合，以使得烟灰能够完全隔绝。

可选地，防尘盖板225和机壳221的接触面上可以设置薄硅胶或者是纤薄的一层密封层，进一步地隔绝烟灰与机壳221的内腔。

更进一步地，主轴箱22还包括有光电传感器，光电传感器安装在机壳221内并且光电传感器正对于通孔，用于检测防尘盖板225是否封闭通孔。光电传感器与控制器电性连接，当行程开关227故障时，即防尘盖板225仍处于封闭状态而行程开关227发送信号至控制器，此时光电传感器仍检测到防尘盖板225封闭通孔，光电传感器反馈信号至控制器，控制器对比光电传感器与行程开关227的信号，控制器即能够做出正确的判断，如此时控制器不控制第三直线驱动器224驱动探针223下落，能够有效地避免探针223撞击防尘盖板225而损坏。

优选地，在本发明一实施例中，主轴箱22还包括转接板228，转接板228安装在滑台上，探针223安装在转接板228上。该转接板228选用“L”形转接板228，转接板228的竖直部分与滑台固定连接，转接板228的水平部分用于安装探针223。通过转接板228的水平部分延伸，使得探针223与滑台间隔一定的距离，进而避免了探针223工作时被滑台干涉。

参照图13，防尘盖板225固定连接于第四直线驱动器226的输出端。具体地，第四直线驱动器226通过安装板固定连接在机壳221的内壁上，第四直线驱动器226通常选用气缸，以较快的速度驱动挡板运动。

优选地，防尘盖板225通常选用薄板，以使得第四直线驱动器226驱动防尘盖板225更加简单。

进一步地，将防尘盖板225设置为“L”形防尘盖板225，从而使得防尘盖板225与安装在机壳221的侧壁上的第四直线驱动器226的连接更加方便。具体来说，“L”形防尘盖板225同样地包括水平部和竖直部，防尘盖板225的水平部始终紧贴于机壳221的底部，防尘盖板225的竖直部安装于第四直线驱动器226的输出端。

更进一步地，在“L”形防尘盖板225的弯折处设置有加强筋，进而使得其水平部与竖直部始终能够垂直，即使得“L”形防尘盖板225的水平部能够稳定地紧贴在机壳221的底面。

参照图8，在机壳221上还设置有观察窗2211，观察窗2211正对于激光接收器，用户在使用过程中能够通过观察窗2211清楚直接地观察机壳221内部的激光接收器的实时状况。同时，观察窗2211是可拆卸的观察窗2211，以便于用户对其进行维护保养。

参照图17与图18，床身结构50具体包括床座51，床座51的顶面安装有机架10，床座51和机架10通过螺栓进行连接。为了便于螺栓安装，在床身和床座51对应于螺栓的安装位置均设置有内凹的安装孔。

进一步地，在背板11、侧板12上均设置有减重孔14，减重孔14的设置使得机架10整体的质量减小，进而使得床座51的负载减小。

床座51上安装有用于驱动工件7沿Y轴运动的第一直线驱动器52，第一直线驱动器52的输出端安装有用于驱动工件7沿X轴运动的第二直线驱动器53，第二直线驱动器53的输出端设置有用于驱动工件7绕A轴方向转动的第一转动器54，第一转动器54的输出端安装有用于驱动工件7绕C轴方向转动的第二转动器55。

如图17及图18所示的，其中第一直线驱动器52包括第一驱动件及第一滑块521，床座51上设置有第一滑轨511，第一驱动件驱动第一滑块521在第一滑轨511上沿Y轴进行滑动。

类似地，第二直线驱动器53包括第二驱动件及第二滑块531，第一滑块521上设置有第二滑轨522，第二驱动件驱动第二滑块531在在第二滑轨522上沿X轴进行滑动。

类似地，第一转动器54安装在第二滑块531上，第一转动器54包括第一转动电机541及第一转块542，第一转块542安装在第一转动电机541的输出端。

第二转动器55安装在第一转块542上，第二转动器55包括第二转动电机551及安装座552，安装座552安装在第二转动电机551的输出端。当第二电机转动时，安装在安装座552上的工件7随第二电机绕C轴方向转动。

通过第一直线驱动器52、第二直线驱动器53、第一转动器54及第二转动器55带动工件7沿四个轴运动，并且通过直线电机31带动激光单元20沿Z轴运动，使得工件7能够进行五轴加工，进而保证工件7打孔顺利。

为了避免第一滑块521在运动过程中脱离第一滑轨511和避免第二滑块531在运动过程中脱离第二滑轨522，通常会在第一滑块521和第二滑块531运动方向的两端设置限位块，以保证第一滑块521始终在第一滑轨511上运动，第二滑块531始终在第二滑轨522上运动。

本发明还公开了一种激光旋切加工机床的加工方法，该方法包括

步骤S1：在机架10上安装并固定调节板41，并且将垫块42放置在调节板41的顶部；

步骤S2：激光单元20安装至驱动结构30之后，将驱动结构30安装在所述机架10上并使得所述驱动结构30的底部抵接于垫块42；

步骤S3：判断激光单元20射出的激光是否垂直于工作台台面；

步骤S4：当激光不垂直于工作台台面时，取出驱动结构30与所述调节板41之间的所述垫块42，对所述垫块42进行打磨，重新将垫块42置于所述驱动结构30与所述调节板41之间；

步骤S5：重复步骤S3与步骤S4直至激光单元20射出的激光与工作台台面垂直；

步骤S6：通过固定螺栓将所述调节板41、所述垫块42与所述驱动结构30固定为一整体；

步骤S7：将工件7固定至床身结构50，通过激光单元20对工件7进行加工。

具体结合附图来说，在安装架21安装时，通过螺栓将调节板41和机架10进行固定连接后，在调节板41的上方安放垫块42，然后将定子311抵接在垫块42的顶面，通过螺栓对定子311与机架10之间进行预固定（定子311不易相对于机架10移动但是并不锁紧），观察从主轴箱22处射出的激光是否垂直于工作台台面。

当射出的激光不垂直于工作台台面时，拧松固定定子311与机架10的螺栓后，通过调节螺栓向上顶起定子311，取出垫块42，根据激光的偏移情况进行打磨。

一般来说，当地面不水平导致激光不垂直于工作台台面时，通过图5的所示的打磨方式对垫块42进行打磨即可。

当经过图6所示的打磨之后，激光仍然不垂直于工作台台面时，通过根据图13与图14所示的偏移情况，当激光向右偏移时，即打磨右侧的垫块42，当激光向左偏移时，即打磨左侧的垫块42。直至主轴箱22射出的激光垂直于工作台台面。

需要注意的是，每次取出垫块42重新安装回去之后，都需要转动调节螺栓使其向下运动，进而使得定子311抵接在垫块42的顶面。

当激光垂直于工作台台面之后，通过螺栓将定子311锁紧在机架10上。然后通过固定螺栓将调节板41、垫块42及定子311固定为一个整体。在将垫板及定子311固定完成之后，再次检测主轴箱22射出的激光是否垂直于工作台台面。若是，则能够进行正常的生产。

在激光旋切加工机床安装完成之后，将工件7安装在安装座552上，此时即能够通过激光单元20对工件7进行加工。

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 (10)

1.激光旋切加工机床，其特征在于，包括：

床身结构，用于安装工件及驱动工件直线运动和/或转动；

机架，安装在所述床身结构的顶面，所述机架包括背板、安装在所述背板两侧的两个侧板及安装在所述背板顶部的顶板，所述顶板用于安装激光发生器；

激光单元；

驱动结构，所述激光单元安装在所述驱动结构上，所述驱动结构安装在所述背板上，所述驱动结构用于驱动所述激光单元上下运动；

调节结构，包括调节板与垫块，所述背板上设置有一凹槽，所述调节板安装在所述凹槽内，所述垫块安装在所述调节板的顶部，所述驱动结构的底面抵接于所述垫块的顶部，所述垫块设置有两个，两个垫块分别位于所述驱动结构的左右两侧。

2.根据权利要求1所述的激光旋切加工机床，其特征在于，所述调节结构还包括第一支撑件，所述第一支撑件用于顶起抵接在所述垫块上的驱动结构。

3.根据权利要求2所述的激光旋切加工机床，其特征在于，所述调节结构还包括固定件，所述固定件用于将所述调节板、所述垫块与所述驱动结构固定为一整体。

4.根据权利要求1所述的激光旋切加工机床，其特征在于，所述激光单元包括：

安装架，安装在所述驱动结构的输出端；

主轴箱，安装在所述安装架上，所述安装架为镂空的安装架。

5.根据权利要求4所述的激光旋切加工机床，其特征在于，所述安装架包括主体及连接部，所述主体用于与所述驱动结构连接，所述连接部固定连接于所述主体的底面，所述连接部为倒的直三棱柱状，所述连接部的顶面为直角三角形，所述连接部包括分别与所述直角三角形的两直角边对应的第一侧面与第二侧面，所述第一侧面与所述主体固定连接，所述第二侧面远离所述驱动结构。

6.根据权利要求4所述的激光旋切加工机床，其特征在于，所述主轴箱包括：

机壳，其内安装有激光接收器；

激光头，安装在所述机壳上，所述激光头与所述激光接收器连接；

探针，设置于所述机壳内，所述机壳对应于所述探针设置有通孔；

第三直线驱动器，安装在所述机壳内，用于驱动所述探针上下运动；

防尘盖板，设置于所述机壳的内腔，所述防尘盖板用于封闭所述通孔；

第四直线驱动器，安装在所述机壳内，用于驱动所述防尘盖板封闭或者打开所述通孔。

7.根据权利要求6所述的激光旋切加工机床，其特征在于，所述主轴箱还包括行程开关及控制器，所述行程开关设置在所述机壳内，所述控制器分别与所述第三直线驱动器和所述行程开关电性连接；

所述防尘盖板不封闭所述通孔时触发所述行程开关，所述控制器控制所述第三直线驱动器驱动所述探针穿过所述通孔。

8.根据权利要求7所述的激光旋切加工机床，其特征在于，所述主轴箱还包括与所述控制器电性连接的光电传感器，所述光电传感器设置于所述机壳内，用于检测所述防尘盖板是否封闭所述通孔。

9.根据权利要求1所述的激光旋切加工机床，其特征在于，所述床身结构包括：

床座，所述机架安装在所述床座的顶面；

第一直线驱动器，安装在所述床座上，用于驱动工件沿Y轴运动；

第二直线驱动器，安装在所述第一直线驱动器的输出端，用于驱动工件沿X轴运动；

第一转动器，安装在所述第二直线驱动器的输出端，用于驱动工件绕A 轴方向转动；

第二转动器，安装在所述第一转动器的输出端，用于驱动工件绕C轴方向转动；

安装座，安装在所述第二转动器的输出端，用于安装工件。

10.一种激光旋切加工方法，其特征在于，所述加工方法应用于如权利要求1-9任一项所述的激光旋切加工机床，所述加工方法包括：

步骤S1：在机架上安装并固定调节板，并且将垫块放置在调节板的顶部；

步骤S2：激光单元安装至驱动结构之后，将驱动结构安装在所述机架上并使得所述驱动结构的底部抵接于垫块；

步骤S3：判断激光单元射出的激光是否垂直于工作台台面；

步骤S4：当激光不垂直于工作台台面时，取出驱动结构与所述调节板之间的所述垫块，对所述垫块进行打磨，重新将垫块置于所述驱动结构与所述调节板之间；

步骤S5：重复步骤S3与步骤S4直至激光单元射出的激光与工作台台面垂直；

步骤S6：通过固定螺栓将所述调节板、所述垫块与所述驱动结构固定为一整体；

步骤S7：将工件固定至床身结构，通过激光单元对工件进行加工。

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