CN212122091U - 适用于加工钛合金材料指环的加工装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种适用于加工钛合金材料指环的加工装置，包括：激光切割头、左夹具、润滑喷嘴、X轴移动单元、右夹具、同轴吹气设备和Z轴移动单元；所述激光切割头用于对待加工材料进行激光切割；所述左夹具可自由张开或者夹紧，用于从外部夹紧或松开所述待加工材料；所述右夹具可收缩和外张，用于从内部夹紧或松开半成品；所述X轴移动单元用于使所述激光切割头相对所述左夹具和/或所述右夹具沿X轴移动；所述Z轴移动单元用于使所述激光切割头相对所述左夹具和/或所述右夹具沿Z轴移动；所述同轴吹气设备可通过所述激光切割头的切割嘴将气体吹向所述待加工材料；所述润滑喷嘴用于喷出润滑剂。本申请可有效减少或避免切割材料后出现的挂渣。

Description

适用于加工钛合金材料指环的加工装置

技术领域

本申请涉及材料加工技术领域，特别涉及一种适用于加工钛合金材料指环的加工装置。

背景技术

由于钛合金材料优异的性能，可以满足许多对硬度要求较高领域的需求。钛合金材料具有高硬度和质量轻等优异性能，非常适合应用新兴的智能可穿戴设备结构载体。传统的CNC加工设备无法满足钛合金材料的高精度和高质量的切割加工。传统的激光加工设备在加工钛合金材料时会存在挂渣严重而导致无法清除等问题。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本申请的发明构思及技术方案，其并不必然属于本申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

实用新型内容

本申请涉及激光加工领域和智能可穿戴设备领域，特别是硬度较大的金属材料切割加工领域。本申请提出一种适用于加工钛合金材料指环的加工装置，可有效减少或避免切割材料后出现的挂渣。

一种适用于加工钛合金材料指环的加工装置，包括：激光切割头、左夹具、润滑喷嘴、X轴移动单元、右夹具、同轴吹气设备和Z轴移动单元；

所述激光切割头用于对待加工材料进行激光切割；

所述左夹具可自由张开或者夹紧，用于从外部夹紧或松开所述待加工材料；

所述右夹具可收缩和外张，用于从内部夹紧或松开半成品；

所述X轴移动单元用于使所述激光切割头相对所述左夹具和/或所述右夹具沿X轴移动；

所述Z轴移动单元用于使所述激光切割头相对所述左夹具和/或所述右夹具沿Z轴移动；

所述同轴吹气设备可通过所述激光切割头的切割嘴将气体吹向所述待加工材料；

所述润滑喷嘴用于喷出润滑剂。

在一些优选的实施方式中，还包括旋转部件；所述激光切割头与所述旋转部件连接。

在一些优选的实施方式中，所述左夹具和/或所述右夹具可沿轴向旋转。

在一些优选的实施方式中，所述同轴吹气设备包括增压泵；所述增压泵用于对气体进行加压。

在一些优选的实施方式中，所述X轴移动单元包括滑块和导轨。

在一些优选的实施方式中，所述滑块分为左滑块和右滑块；所述左滑块用于使所述左夹具沿所述导轨移动；所述右滑块用于使所述右夹具沿所述导轨移动。

在一些优选的实施方式中，还包括支撑部件；所述支撑部件用于支撑所述待加工材料。

在一些优选的实施方式中，还包括左夹具支撑座和右夹具支撑座；所述左夹具支撑座和所述右夹具支撑座分别用于支撑所述左夹具和所述右夹具。

在一些优选的实施方式中，所述左夹具和所述右夹具均为三角爪。

在一些优选的实施方式中，所述待加工材料为钛合金管材；所述半成品为指环半成品。

与现有技术相比，本申请的有益效果有：

通过使待加工材料或者半成品相对激光切割头旋转以及使待加工材料或半成品相对激光切割头沿X轴移动，配合Z轴移动单元控制激光切割轨迹，可实现所需的切割图形。在激光切割开始前，通过激光切割头侧边的润滑喷嘴使得待加工材料的上表面均匀覆盖润滑液，激光再开始输出光加工。激光沿切割路径切割时，高压气体通过切割嘴喷出，可以保护光学镜片，可以清除切割残渣，可以保护切缝不被氧化。本申请可有效减少或避免切割材料后出现的挂渣，可避免切割残渣粘在产品上无法清除，可快速完成产品加工，从而提高生产效率。

附图说明

图1为本申请一个实施例的适用于加工钛合金材料指环的加工装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请实施例所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合图1及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接即可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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申请实施例和简化描述，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申请的限制。

本实施例提供一种适用于加工钛合金材料指环的加工装置，可用于加工钛合金材料；钛合金材料比铜、铝、不锈钢等材料更难加工，本实施例的加工装置同样适用于其它材料。

参考图1，本实施例的加工装置包括激光切割头3、治具100、润滑喷嘴5、X轴移动单元200、同轴吹气设备300和Z轴移动单元。其中，治具100包括左夹具11和右夹具4。

激光切割头3用于对待加工材料7进行激光切割。在本实施例中，待加工材料7为钛合金管材，具体为直径18mm、长500mm和厚度1.5mm的钛合金管材，用于制作指环。激光切割头3采用3000W光纤激光器输出光对钛合金管材进行切割加工，可实现钛合金智能指环的微孔的精密加工。其中，指环的宽度为6mm。

左夹具11可自由张开或者夹紧，用于从外部夹紧或松开待加工材料7。在本实施例中，左夹具11为三角爪，可通过张开使钛合金管材进入夹具的内部，再通过收缩来从钛合金管材的外部夹紧钛合金管材。

右夹具4可收缩和外张，用于从内部夹紧或松开半成品。在本实施例中，半成品是指环半成品。在本实施例中，右夹具4也为三角爪；右夹具4可嵌入钛合金管材中，通过张开夹爪固定住半成品。

X轴移动单元200用于使激光切割头3相对左夹具11和/或右夹具4沿X轴移动。X轴移动单元200可使激光对待加工材料7或者半成品的不同位置进行加工；具体可以是X轴移动单元200使激光切割头3沿X轴移动，或者X轴移动单元200使左夹具11沿X轴移动，或者X轴移动单元200使右夹具4沿X轴移动，或者X轴移动单元200使左夹具11和右夹具4一起沿X轴移动；如此，可使待加工材料和/或半成品相对激光切割头3沿X轴移动，可实现进给量的改变。

Z轴移动单元用于使激光切割头3相对左夹具11和/或右夹具4沿Z轴移动。本实施例的加工装置为一个带Z轴的切割加工平台，可以通过调节Z轴移动单元升降以确保激光的焦点聚焦到待加工材料7的上表面，从而确保激光切割质量；具体可以是通过Z轴移动单元使激光切割头3升降，或者通过Z轴移动单元使左夹具11升降，或者通过Z轴移动单元使右夹具4升降。在本实施例中，通过Z轴移动单元使左夹具11和右夹具4一起升降，从而实现激光聚焦。

同轴吹气设备300可产生高压气体。同轴吹气设备300通过激光切割头3的切割嘴31将气体吹向待加工材料。在本实施例中，同轴吹气设备300包括一个增压泵，用于对气体进行加压，可使气体的气压达到1.6WPa，可确保气压满足切割工艺需求。其中，气体为空气。

润滑喷嘴5用于喷出润滑剂。本实施例的加工装置还包括润滑喷涂系统500，与激光切割头3集成一体。润滑喷涂系统500通过润滑喷嘴5喷出润滑剂，对待加工材料或者半成品进行润滑。润滑喷嘴5露出在激光切割头3的侧边。用于润滑的润滑剂为透明液体。

激光切割头3可相对待加工材料7或者半成品旋转；具体可以是将激光切割头3与旋转部件2连接，由旋转部件2带动激光切割头3。或者，左夹具11带动待加工材料旋转，也即左夹具11可绕自身的旋转轴旋转；右夹具4带动半成品旋转，也即右夹具4可绕自身的旋转轴旋转。

通过使待加工材料或者半成品相对激光切割头3旋转以及使待加工材料和/或半成品相对激光切割头3沿X轴移动，配合Z轴移动单元控制激光切割轨迹，可实现所需的切割图形。在激光切割开始前，润滑喷涂系统500通过激光切割头3侧边的润滑喷嘴5使得待加工材料7的上表面均匀覆盖润滑液，激光再开始输出光加工。激光沿切割路径切割时，高压气体通过切割嘴31喷出，可以保护光学镜片，可以清除切割残渣，可以保护切缝不被氧化。

结合本实施例的适用于加工超硬材料的激光加工方法对本实施例进行说明。

步骤A1、使入射激光在材料中间上聚焦成焦点。具体的，设备上电，各轴回到原点，设备初始化完成，切割准备就绪；左夹具11夹紧待加工材料7，调整激光切割头3的高度，使入射激光在待加工材料7中间上聚焦成焦点。

步骤A2、激光切割头3侧边的润滑喷嘴5向下方待加工材料进行喷雾润滑。具体的，待加工材料7旋转一周，从而实现润滑一周。

步骤A3、通过旋转运动和X轴运动使激光切割头3相对材料按预设切割路径运动。在该步骤中，激光会按预设微孔路径进行切割。

步骤A4、润滑喷涂系统500通过切割嘴31将经过增压泵加压的高压气体吹向切割缝。

步骤A5、激光按预设路径切割完微孔后，右夹具4嵌入管材中，通过张开夹爪固定住半成品后，激光将半成品进行切割，使半成品与母材分离。

步骤A6、切割头31通过旋转到设定角度后对固定在右夹具4的半成品进行倒角，得到成品指环。具体可以是激光切割头3通过旋转盘2旋转到设定角度后对固定在右夹具4上的半成品进行倒角。

步骤A7、右夹具4松开，实现卸料。

步骤A8、左夹具11按设定进给量带着待加工钛合金管材沿X轴向右移动一定距离，等待下次加工。

本实施例的治具可专用于指环微孔加工。根据需要设定旋转指环角度，使指环能够快速变换切割位置，能够快速进行下一个微孔加工；治具可以通过旋转轴以及X轴运动，使待加工材料与Z轴相对运动控制激光切割轨迹，实现所需的切割图形；治具可以根据所需指环的宽度向右侧设定进给量。

本实施例可有效减少或避免切割材料后出现的挂渣，可避免切割残渣粘在产品上无法清除，可快速完成产品加工，从而提高生产效率；可实现产品一次切割成型，从而简化加工步骤。

本实施例的加工装置还包括支撑部件10和光纤1。支撑部件10用于支撑待加工材料7。光纤1用于将光传播至激光切割头3。

本实施例的X轴移动单元200包括滑块和导轨。滑块分为左滑块13和右滑块8；左滑块13和右滑块8均与导轨9配合。左滑块13用于使左夹具11沿导轨9移动；右滑块8用于使右夹具4沿导轨9移动。

本实施例的加工装置还包括左夹具支撑座12和右夹具支撑座6。左夹具支撑座12和右夹具支撑座6分别用于支撑左夹具11和右夹具4。具体的，左夹具11和右夹具4分别固定在左夹具支撑座12和右夹具支撑座6上，左夹具支撑座12和右夹具支撑座6则分别固定在左滑块13和右滑块8上，如此，便可实现左夹具11和右夹具4沿X轴运动。

本实施例可解决通过加工钛合金生产智能指环的过程中指环微孔难加工、定位不精确、挂渣严重且无法后续清除等技术问题。

以上内容是结合具体/优选的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种适用于加工钛合金材料指环的加工装置，其特征在于，包括：激光切割头、左夹具、润滑喷嘴、X轴移动单元、右夹具、同轴吹气设备和Z轴移动单元；

所述激光切割头用于对待加工材料进行激光切割；

所述左夹具可自由张开或者夹紧，用于从外部夹紧或松开所述待加工材料；

所述右夹具可收缩和外张，用于从内部夹紧或松开半成品；

所述X轴移动单元用于使所述激光切割头相对所述左夹具和/或所述右夹具沿X轴移动；

所述Z轴移动单元用于使所述激光切割头相对所述左夹具和/或所述右夹具沿Z轴移动；

所述同轴吹气设备可通过所述激光切割头的切割嘴将气体吹向所述待加工材料；

所述润滑喷嘴用于喷出润滑剂。

2.根据权利要求1所述加工装置，其特征在于：还包括旋转部件；所述激光切割头与所述旋转部件连接。

3.根据权利要求1所述加工装置，其特征在于：所述左夹具和/或所述右夹具可沿轴向旋转。

4.根据权利要求1所述加工装置，其特征在于：所述同轴吹气设备包括增压泵；所述增压泵用于对气体进行加压。

5.根据权利要求1所述加工装置，其特征在于：所述X轴移动单元包括滑块和导轨。

6.根据权利要求5所述加工装置，其特征在于：所述滑块分为左滑块和右滑块；所述左滑块用于使所述左夹具沿所述导轨移动；所述右滑块用于使所述右夹具沿所述导轨移动。

7.根据权利要求1所述加工装置，其特征在于：还包括支撑部件；所述支撑部件用于支撑所述待加工材料。

8.根据权利要求1所述加工装置，其特征在于：还包括左夹具支撑座和右夹具支撑座；所述左夹具支撑座和所述右夹具支撑座分别用于支撑所述左夹具和所述右夹具。

9.根据权利要求1所述加工装置，其特征在于：所述左夹具和所述右夹具均为三角爪。

10.根据权利要求1所述加工装置，其特征在于：所述待加工材料为钛合金管材；所述半成品为指环半成品。

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