CN214134849U - 一种激光加工中心 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光加工中心，包括机械系统、电控系统、激光系统以及光学辅助系统；机械系统对轴类工件外圆面实施车削加工；激光系统在待加工工件表面加工出发挥主动断屑功能的断屑槽，并对已完成切削加工的工件表面实施打标加工；光学辅助系统对激光系统实施保护，避免前者被切削液、切屑和粉尘污染；数控系统对上述系统实施协同控制。该实用新型整合了主动断屑、金属切削和激光打标功能，极大的提高了加工中心的一体化和自动化水平，能够有效简化生产线布置。

Description

一种激光加工中心

技术领域

本实用新型涉及一种激光加工中心，属于机械制造工艺和金属切削加工领域。

背景技术

金属连续切削加工时常遇到断屑不畅的问题。切屑的缠绕和裹挟，不仅会损伤工件已加工平整表面，还会加剧刀具磨损；严重的，甚至造成机床损坏以及人员受伤。为避免出现切屑过长和缠绕，常需要人工监视切削状态或安装切屑检测装置；然而，上述举措并不能够完全消除不充分断屑带来的隐患。因此，目前在加工铝合金、钛合金等高塑性金属材料过程中，还是需要有人值守或着半人值守。随着机械制造自动化程度的不断提高，对断屑技术的稳定性提出了新的要求。另一方面，为便于零件入库管理，已加工零件表面常常需要进行打标加工。独立设置的打标机不仅占用车间面积，还增加了工件转运时长，降低了生产效率。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种激光加工中心，包括：机械系统、电控系统、激光系统以及光学辅助系统；

所述机械系统对轴类工件外圆面实施车削加工；

所述激光系统在待加工工件表面加工出具有主动断屑功能的断屑槽，并对已完成切削加工的工件表面实施打标加工；

所述光学辅助系统对激光系统实施保护，避免前者被切削液、切屑和粉尘污染；数控系统对上述系统实施协同控制。

本实用新型的工作原理为：每一次刀具切削走刀之前，对工件表面的特定位置进行特定参数下的表面改形和改性预处理，当刀具切削至预处理位置时，工件表面的新生切屑的厚度或材料特性存在突变，从而实现断裂。所述改形预处理是指，加工特定尺寸的沟槽表面形貌，沟槽的深度和走向可控。所述改性预处理是指，工件被加工区域的材料特性发生转变，包括：硬度、晶粒尺寸、表面残余应力，或是形成新的微观裂纹和缺陷。

通过上述技术方案，本实用新型整合了主动断屑、金属切削和激光打标功能，极大的提高了加工中心的一体化和自动化水平，有效简化生产线布置。

附图说明

图1是激光加工第一段工件表面原理示意图。

图2是激光加工第二段工件表面原理示意图。

图3是工件表面断屑形貌示意图。

图中，3，工件；4，具有断屑槽的工件；5，车刀；6，刀架；10，表面预处理形貌；14，X向滑轨；15，激光系统；16，保护罩；17，出光窗口；18，激光束。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实用新型提供了一种激光加工中心，包括：机械系统、电控系统、激光系统以及光学辅助系统。

其中，机械系统对轴类工件外圆面实施车削加工；机械系统设置有Z向（水平）进给的滑轨的机身，固定安装于Z向进给滑轨上的夹座机构；沿X和Z向进给运动的滑板机构；还包括：驱动机构以及液压机构，所述液压机构用于控制夹座机构的夹紧和放松；工件装夹于所述夹座机构且从夹座机构伸出，所述滑板机构上安装有刀架；所述刀架上安装有车刀，车刀对工件外圆面进行车削加工。

其中，激光系统15输出激光束的平均功率大于5瓦，激光系统15底部连接有X向滑轨14；所述X向滑轨14固定连接在滑板机构之上；所述激光系统15的激光出射方向沿X方向；上述结构实现激光束焦平面能够随着工件直径发生改变，焦点始终位于工件3表面。激光系统15在待加工工件3表面加工出如图3所示的具有主动断屑功能的表面预处理形貌10，加工获得具有断屑槽的工件4，并对已完成切削加工的工件表面实施打标加工。所述表面预处理形貌10为断屑槽，其朝向与工件3轴向平行，深度与切削深度呈正比；工件材料为铝合金，表面预处理形貌10的深度与切削深度的比值在0.5-0.8之间；工件材料为钢，表面预处理形貌10的深度与切削深度的比值在0.3-0.7之间。所述打标加工是在对工件3完成车削加工之后，通过吹气的方式，清除工件表面残留的切削液、切屑和粉尘。通过激光系统15在已车削加工表面加工出用于标识作用的条形码、二维码或数字和字母的混合偏码。实际加工的图案是平面图案在外圆面上的投影；当条形码或二维码读取装置扫描标识图案时，能够直接获得正确的图案，进而提取出图案包含的信息。

其中，光学辅助系统对激光系统15实施保护，避免前者被切削液、切屑和粉尘污染；包括包括保护罩16、吹气模块和吸尘模块。所述吹气模块包括进气口、空气过滤装置、空气加压装置和出气口；所述进气口位于保护罩外部；所述出气口位于保护罩内部；所述吸尘模块的进气端位于工件上部，将激光加工产生的粉尘和烟雾吸收。所述光学辅助系统的保护罩设置有出光窗口17，所述出光窗口位于激光出射光路上；出光窗口17设置有滑移机构，当输出激光束18时，出光窗口17打开，当不输出激光束18时，出光窗口17关闭，避免切削过程中，切屑和切削液污染激光镜头。

所述电控系统的主体是工业CNC系统，其与机械系统、激光系统15和光学辅助系统相联，通过双绞线传输控制信号。所述电控系统还具有运动检测模块和存储模块；所述运动检测模块动态监测工件转速和角位移；当工件转速和角位移满足激光系统出光条件，激光系统工作，并且运动检测模块将该时刻的工件转速和角位移发送至存储模块并储存。重复上述流程，本装置能够在工件外圆面通过激光加工特定图案。

本实用新型的实施步骤包括：

步骤(a)，根据零件加工图纸，确定工件参数和基本切削参数；毛坯件参数包括：工件半径、去除余量和材料特性；基本切削参数包括：走刀次数、主轴转速、进给量、切削深度、切削液类型等；

步骤(b)，确定每一次走刀的轨迹，规划工件表面改形和改性预处理位置及预处理参数；

步骤(c)，通过特定高能束加工方法，在每一次走刀之前都对工件表面进行预处理加工；

步骤(d)，进行20组零件连续车削加工，观测加工过程中的断屑效果，判断断屑效果是否达到预期；将符合要求的实施工艺，用于大批量生产的无人值守产线。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对上述实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种激光加工中心，其特征在于：包括机械系统、电控系统、激光系统(15)以及光学辅助系统；所述机械系统设置有Z向进给的滑轨的机身，固定安装于Z向进给滑轨上的夹座机构，沿X和Z向进给运动的滑板机构，以及驱动机构以及液压机构；所述滑板机构上安装有刀架(6)；所述刀架(6)上安装有车刀(5)。

2.根据权利要求1所述的一种激光加工中心，其特征在于：所述激光系统(15)输出激光束的平均功率大于5瓦，激光系统(15)底部连接有X向滑轨(14)；所述X向滑轨(14)固定连接在滑板机构之上；所述激光系统(15)的激光出射方向沿X方向。

3.根据权利要求1或2所述的一种激光加工中心，其特征在于：所述光学辅助系统包括保护罩(16)、吹气模块和吸尘模块；所述保护罩(16)位于激光系统(15)外部，吹气模块位于保护罩(16)内部并于保护罩(16)外部连通，吸尘模块位于保护罩(16)外部；所述吹气模块包括进气口、空气过滤装置、空气加压装置和出气口；所述进气口与保护罩(16)外部连通，出气口位于保护罩(16)内部；吸尘模块的吸气端位于工件(3)上部。

4.根据权利要求3所述的一种激光加工中心，其特征在于：所述光学辅助系统的保护罩(16)设置有出光窗口(17)，所述出光窗口(17)位于激光束(18)出射光路上；出光窗口(17)设置有滑移机构，当输出激光束(18)时，出光窗口(17)打开，当不输出激光束(18)时，出光窗口(17)关闭，避免切削过程中，切屑和切削液污染激光镜头。

5.根据权利要求1或2所述的一种激光加工中心，其特征在于：所述电控系统的主体是工业CNC系统，其与机械系统、激光系统(15)和光学辅助系统通过双绞线相联。

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