CN208696545U - 一种cnc激光雕刻一体机床 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种CNC激光雕刻一体机床，包括主机架、加工头部、防护罩、以及器件仓，所述主机架为金属结构围成的一框架，所述主机架的底部设置有加工台；所述主机架围成的范围内设置有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠固定连接在所述主机架相对的侧壁上；所述加工头部的背侧设置有C形槽，所述加工头部通过C形槽设置在所述滚珠丝杠上，并可沿所述滚珠丝杠移动；所述加工头部包括主轴电机，所述主轴电机夹持有刀具；所述加工头部还包括一激光模组，所述激光模组并列设置在所述电机夹持部分的侧壁，所述激光模组用于定位和雕刻。

Description

一种CNC激光雕刻一体机床

技术领域

本实用新型涉及一种雕刻机床，尤其涉及一种激光雕刻以及CNC雕刻相结合的一体雕刻机床。

背景技术

CNC数控雕刻机床和激光雕刻机床都已经非常普及，但是两者紧密结合实现产品加工的却比较少，为了将两者的加工特性应用在某一类产品上，往往需要先在激光雕刻机上定位好以后做产品雕刻，然后再移动转移到数控雕刻机上处理，此时需要重复定位。也有产品是将电主轴更换成激光模组再进行雕刻，主轴激光互换较为不易，且定位不精准。

另一方面，CNC数控雕刻机床和激光雕刻机床在使用过程中常常需要手动调节机床主轴(激光模组)移动，实现机器加工原点的定位，需要花费大量的操作工人的精力和时间，而定位效果因人而异，最后产品加工的效果一般，却浪费了耗材和时间。另一方面，家庭桌面级机床走入千家万户，这也对机床的安全性能和人性化的操作提出了更多的要求，这些都需要机床能够快速的定位和保证操作者安全的操作环境。

同时，随着智能制造和工业4.0的推进，个人定制化服务变成一种常态。桌面机床是针对个人用户和DIY群体而研发的小型精密机床，可以实现激光雕刻和数控切割等DIY需求。将简易化的桌面机床推广到个人也是实现个人再教育的良好方式。

实用新型内容

本实用新型利的目的在于设计一种桌面CNC激光雕刻一体机床，其不仅能够通过激光快速定位加工原点，捕捉加工范围，实现激光或者主轴加工，还能通过防护罩上的安全开关，实现全封闭式安全加工。为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：一种CNC激光雕刻一体机床，包括主机架、加工头部、防护罩、以及器件仓，所述主机架为金属结构围成的一框架，所述主机架的底部设置有加工台；所述主机架围成的范围内设置有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠固定连接在所述主机架相对的侧壁上；所述加工头部的背侧设置有C形槽，所述加工头部通过C形槽设置在所述滚珠丝杠上，并可沿所述滚珠丝杠移动；所述加工头部包括主轴电机，所述主轴电机夹持有刀具；所述加工头部还包括一激光模组，所述激光模组并列设置在所述电机夹持部分的侧壁，所述激光模组用于定位和雕刻。

在一些具体实施例中，所述加工台上设置有一移动平台，所述移动平台固定在一传动丝杠上，所述传动丝杠用于带动所述移动平台在水平面上垂直于所述滚珠丝杠运动。

在一些具体实施例中，所述主机架侧壁的外部设置有一容置空间，所述容置空间内设置有主控板，所述主控板分别与所述主轴电机以及所述激光模组连接并调节和控制CNC雕刻、激光对焦以及激光雕刻。

在一些具体实施例中，所述主轴电机、移动平台的移动采用步进电机驱动；所述容置空间内还设置有一组电源，所述电源包括24V和48V两种，所述24V用于为所述主控板和步进电机供电，所述48V用于驱动所述主轴电机的刀头进行雕刻。

在一些具体实施例中，所述移动平台上设置有一对刀块。

在一些具体实施例中，所述主轴电机的刀头与所述所述滚珠丝杠之间设置有一挡板，减少加工时灰尘对传动装置产生影响。

在一些具体实施例中，所述主机架为一六面体结构，四周以及顶部均采用透明材质的防护罩进行隔离，所述四周至少有一个面的防护罩设置为可开合连接，且在所述防护罩的连接处设置有静音封条。

在一些具体实施例中，所述机床的内部设置有一与主控板连接的密封感应器，用于检测侧壁是否处于关闭状态。

在一些具体实施例中，所述主机架的外部设置有一可触控显示器，所述可触控显示器与所述主控板连接，用于切换切割模式以及功能的选择。

在一些具体实施例中，所述主机架的外部设置有分别与主控板连接的USB数据接口可SD卡卡槽，用以满足在线和/或离线操作。

通过采用上述技术方案，使其与现有技术相比具有以下有益效果：

(1)本实用新型将CNC雕刻组件与激光雕刻组件设置在一体上，可在同一个设备中实现两种雕刻方式，同时，可调整激光组件的输出功率，通过PWM波调节激光的输出功率，本机床能获得低功耗的激光束实现定位加工原点并识别加工范围。这能够快速获得机床的加工信息，更直观的完成机床的加工操作；当功率调高后，激光组件进行雕刻，形成两种雕刻方案。

(2)本方案通过Gcode代码的刀具切换，能够实现激光和主轴的同时工作。

(3)本机床采用全封闭式机体，并在机身内部做了开门检测装置，保证了机床仅能在舱门关闭的情况下工作，使机床安全化。

(4)通过识别加工文件的代码，机床会自动选择激光加工或者刀具加工，能同时实现产品激光加工与数控加工两个模式，获得多样化产品。

(5)通过激光刀与普通刀具结合使用，有助于我们更快获得更多不同效果的多样化产品。且激光刀与普通刀头相对位置固定，通过简单的坐标修改即可使两种雕刻刀重合，避免出现切换雕刻刀出现的对焦不准的问题。

附图说明

附图1为整机结构图；

附图2为主机架图；

附图3为机床加工头部；

附图4为防护罩盖板；

附图5为后侧器件仓图；

附图6为自动对刀图；

附图7为机器加工流程图；

标号说明：

1‐主机架、2‐加工头部、3‐防护罩、4‐器件仓；

2.1‐主轴电机、2.2‐激光模组、2.3-灯带；

3.1-静音封条、3.2-液压推杆、3.3-防护罩；

2.11-对刀块、2.12-刀具。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。

请参阅图1至图4，本实施例的一种CNC激光雕刻一体机床，包括主机架1、加工头部2、防护罩3、以及器件仓4，主机架1为金属结构围成的一框架，主机架1的底部设置有加工台；主机架1围成的范围内设置有滚珠丝杠1.7，滚珠丝杠1.7固定连接在主机架1相对的侧壁上；加工头部2的背侧设置有C形槽，加工头部2通过C形槽设置在滚珠丝杠1.7上，并可沿滚珠丝杠1.7移动；加工头部2包括主轴电机2.1，主轴电机2.1夹持有刀具2.12；加工头部2还包括一激光模组2.2，激光模组2.2并列设置在电机夹持部分的侧壁，激光模组用于定位和雕刻。

在加工台上设置有一移动平台，该移动平台固定在一传动丝杠上，传动丝杠上的伺服电机可带动移动平台在水平面上垂直于滚珠丝杠运动，实现待加工材料与刀头之间相互垂直运动，构成坐标的X轴和Y轴；该技术方案为现有技术中常用的常规技术手段，在此不再赘述。

请参阅图2，主机架1由铝板作为机架主体的龙门两侧，传动部分由滚珠丝杠1.7带动机床加工头部2实现传动，光轴1.5作为机床的主要支承部件满足整机的刚性。使用者通过点击液晶显示屏1.1完成对机床的操作，旋转编码器1.2能够实现对机床的摇机操作，当旋转编码器1.2按下时，能够实现机床紧急停止。使用者通过将SD卡插入到SD卡卡槽1.3内，可以实现机床的离线加工操作，使用者通过将串口USB线接入串口USB接口1.4处，可以实现机床的在线加工操作。机器的一键对刀接口布置在旋转编码器上侧钣金狭缝处，当一键对刀定位块连接到对刀接口，则能够实现机床Z轴方向上的自动定位。

请参阅图3，机床加工头部并排安装有主轴电机2.1、激光模组2.2、灯带2.3三部分。其中主轴电机2.1可以夹持刀具，实现刀具对工件的加工；激光模组2.2能通过PWM释放激光，从而对工件雕刻。低功率激光可以实现快速定位加工原点，捕捉加工范围。灯带板用于反映机床的工作情况，当机床处于急停状态时、运行状态时、空闲状态时，灯带板分别反应为红色、蓝色、绿色。机床加工头后侧安装有挡灰板，可以遮挡大部分加工扬起的粉尘，对机床的X轴方向上的滚珠丝杠和光轴起保护作用。

如附图4所示为机床的防护罩3.3，液压推杆3.2、防护罩盖板、接触开关以及静音封条3.1。当亚克力防护罩轻轻盖上后，通过液压推杆3.2将其拉回，当完全关闭以后，接触开关会被触发，此时机床方可以工作，否则机床将处于急停状态并不能被操作。维护人员可以在操作面板——开发者选项中将安全门内容关闭，进行专业人员的维护。

进一步地，防护罩盖板安装在机床前侧，表现为前后翻盖形式。当安全门功能打开时，防护罩合上时，会按压到接触开关，此时机床处于空闲状态，能正常操作。当防护罩开启时，接触开关弹开，此时机床处于急停状态，不能操作。防护罩面盖与机身弧面贴合，并在机身弧面外侧粘贴有静音橡胶封条，满足机床的静音操作。

附图5为后侧器件仓，安装有驱动板、开关电源。驱动板能实现电机的驱动，电主轴的驱动，激光模组的驱动，电机对应的限位开关的开关信号的检测，开盖装置的开关信号的检测等。开关电源有24V与48V两个，其中24V能够为主控板及步进电机驱动等供电，而48V仅给驱动主轴供电。在器件仓外侧的盖板上，安装有静音风扇。

如附图6所示为机床自动对刀状态示意图，自动对刀块2.11放置在机床的主轴刀具2.12正下方，另一侧接口连接到主控板接口处，能够实现机床在物理空间Z方向的上对刀工作。

以下选择以SD卡离线加工模式为例，结合具体实施时操作流程对本方案做进一步详细描述：启动设备后在USB卡槽中插入SD卡，将机器复位，此时机床会自动复位到初始位置，每次开机自动复位有助于机床从上一次加工可能有的异常状态中恢复；

待复位完成后，将一块尺寸为275mm*200mm的常规奥松板固定在机床的加工基面上；选择刀具更换，根据加工文件的性质选择合适的加工刀具，本次我们在机床上装夹一把刀柄直径为3.175mm，刃径为2mm的的单刃螺旋铣刀；

我们使用一键对刀，完成耗材高度方向上的零点确定，即Z轴方向上的对刀；

进入加工界面，选择对木尺进行加工的加工文件，然后通过激光选择加工的原点，通过激光试走，有一道肉眼可见但功率微弱的激光束持续射出，在观察激光移动后，确定加工范围没有超出装夹范围后选择确定，此时XY方向上的原定就选择完毕。然后进入到加工界面，并点击加工；加工过程由激光作为一把激光刀，在奥松板上留下木尺的刻度，然后选择刀具作为加工刀，并将木尺从奥松板上切除，将生成的成品取出后，通过简单打磨获得最终成品。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种CNC激光雕刻一体机床，其特征在于，包括主机架、加工头部、防护罩、以及器件仓，所述主机架为金属结构围成的一框架，所述主机架的底部设置有加工台；在所述主机架围成的范围内设置有固定连接在所述主机架相对的侧壁上的滚珠丝杠；所述加工头部的背侧设置有C形槽，所述加工头部通过C形槽设置在所述滚珠丝杠上，并可沿所述滚珠丝杠移动；所述加工头部包括主轴电机，所述主轴电机夹持有刀具；所述加工头部还包括一激光模组，所述激光模组并列固定设置在所述电机夹持部分的侧壁，所述激光模组用于定位和雕刻。

2.根据权利要求1所述的一种CNC激光雕刻一体机床，其特征在于，所述加工台上设置有一移动平台，所述移动平台固定在一传动丝杠上，所述传动丝杠用于带动所述移动平台在水平面上垂直于所述滚珠丝杠运动。

3.根据权利要求1所述的一种CNC激光雕刻一体机床，其特征在于，所述主机架侧壁的外部设置有一容置空间，所述容置空间内设置有主控板，所述主控板分别与所述主轴电机以及所述激光模组连接并调节和控制CNC雕刻、激光对焦以及激光雕刻。

4.根据权利要求3所述的一种CNC激光雕刻一体机床，其特征在于，所述主轴电机、移动平台的移动采用步进电机驱动；所述容置空间内还设置有一组电源，所述电源包括24V和48V两种，所述24V用于为所述主控板和步进电机供电，所述48V用于驱动所述主轴电机的刀头进行雕刻。

5.根据权利要求4所述的一种CNC激光雕刻一体机床，其特征在于，所述移动平台上设置有一对刀块。

6.根据权利要求1所述的一种CNC激光雕刻一体机床，其特征在于，所述主轴电机的刀头与所述滚珠丝杠之间设置有一挡板，减少加工时灰尘对传动装置产生影响。

7.根据权利要求1所述的一种CNC激光雕刻一体机床，其特征在于，所述主机架为一六面体结构，四周以及顶部均采用透明材质的防护罩进行隔离，所述四周至少有一个面的防护罩设置为可开合连接，且在所述防护罩的连接处设置有静音封条。

8.根据权利要求7所述的一种CNC激光雕刻一体机床，其特征在于，所述机床内设置有一与主控板连接的密封感应器，用于检测侧壁是否处于关闭状态。

9.根据权利要求3所述的一种CNC激光雕刻一体机床，其特征在于，所述主机架的外部设置有一可触控显示器，所述可触控显示器与所述主控板连接，用于切换切割模式以及功能的选择。

10.根据权利要求3所述的一种CNC激光雕刻一体机床，其特征在于，所述主机架的外部设置有分别与主控板连接的USB数据接口可SD卡卡槽，用以满足在线和/或离线操作。