CN219402791U - 一种摆头机构的五轴激光加工装备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种摆头机构的五轴激光加工装备，包含机体，机体包含基座、纵向安装座，基座和纵向安装座上分别设置有夹料机构和激光加工机构，夹料机构包含Y轴向直线驱动机构、X轴向直线驱动机构、旋转夹料机构；激光加工机构包含Z轴向直线驱动机构、激光加工系统，激光加工系统包含飞秒激光器、第一激光反射模块、第二激光反射模块、激光加工模块，飞秒激光器发出的激光依次经过第一激光反射模块、第二激光反射模块后并从激光加工模块上射出，第一激光反射模块的出光口和第二激光反射模块的进光口相对设置，可以减轻Z轴向直线驱动机构的运动负荷，提高激光加工模块的移动稳定性和响应速度，提高加工效率和加工精度。

Description

一种摆头机构的五轴激光加工装备

技术领域

本实用新型涉及激光加工技术领域，尤指一种摆头机构的五轴激光加工装备。

背景技术

激光加工技术广泛应用于航天航空、军事、工业制造领域，因其有加工速度快，加工尺寸范围大，可加工材料多等优势，激光加工设备在机械加工领域被广泛运用。

飞秒激光是人类目前在实验室条件下所能获得最短脉冲的技术手段，具有非常高的瞬时功率，可达到百万亿瓦，能聚焦到比头发的直径还要小的空间区域，对加工区周围的热影响小，加工精度比普通激光精度高，可加工超硬的材料。为实现更多外型零件的加工，市面上出现了五轴激光加工设备。现有的五轴设备其工件安装在平面平台上，可进行XY方向的平移运动，飞秒激光器安装在Z方向平面。加工时激光头位置不断上下移动，由于飞秒激光器整套系统较重，Z方向的驱动装置负荷较大，在激光器发生移动时，因为重量原因其移动位置不够精准，加工精度无法保证，且移动速度无法做到很快，影响了加工速度。

发明内容

本实用新型所要解决的问题在于，提供一种摆头机构的五轴激光加工装备，提高激光器的移动稳定性和位移精准度，提高加工效率和加工精度。

解决上述技术问题要按照本实用新型提供的一种摆头机构的五轴激光加工装备，包含机体，机体包含基座、固定连接在基座上的纵向安装座，基座和纵向安装座上分别设置有夹料机构和激光加工机构，夹料机构包含设置于基座上的Y轴向直线驱动机构、驱动设置于Y轴向直线驱动机构上的X轴向直线驱动机构、旋转夹料机构，旋转夹料机构用于对工件进行装夹并带动工件旋转；激光加工机构包含设置于纵向安装座上的Z轴向直线驱动机构、激光加工系统，激光加工系统包含固定连接在纵向安装座顶部的飞秒激光器和第一激光反射模块、驱动设置于Z轴向直线驱动机构上的第二激光反射模块和激光加工模块，飞秒激光器发出的激光依次经过第一激光反射模块、第二激光反射模块后并从激光加工模块上射出，第一激光反射模块的出光口和第二激光反射模块的进光口相对设置，第一激光反射模块的出光口和第二激光反射模块的进光口之间连通有风琴伸缩管。

优选地，旋转夹料机构包含双向电机组、夹具，双向电机组包含第一旋转电机、第二旋转电机、横向摆动板，第一旋转电机驱动设置于X轴向直线驱动机构上，第一旋转电机的转轴和第二旋转电机的转轴垂直设置，第一旋转电机的转轴固定连接在横向摆动板的一端底部，第二旋转电机固定连接在横向摆动板的另一端顶部，第二旋转电机可在第一旋转电机的驱动下在水平面上转动，夹具驱动连接在第二旋转电机上。

优选地，Y轴向直线驱动机构包含设置于基座上的Y轴向直线驱动装置、可在Y轴向直线驱动装置的驱动下前后移动的Y轴向滑座；X轴向直线驱动机构包含设置于Y轴向滑座上的X轴向直线驱动装置、可在X轴向直线驱动装置的驱动下左右移动的X轴向滑座，第一旋转电机固定连接在X轴向滑座上；Z轴向直线驱动机构包含设置于纵向安装座上的Z轴向直线驱动装置、可在Z轴向直线驱动装置的驱动下上下移动的Z轴向滑座、设置于纵向安装座顶部且与Z轴向滑座驱动连接的纵向辅助驱动气缸，第二激光反射模块、激光加工模块均安装在Z轴向滑座上。

优选地，Y轴向滑座两侧和基座之间通过直线滑轨连接，X轴向滑座两侧和Y轴向滑座之间通过直线滑轨连接，Z轴向滑座两侧和纵向安装座之间通过直线滑轨连接。

优选地，X轴向直线驱动装置、Y轴向直线驱动装置、Z轴向直线驱动装置均为直线电机。

优选地，X轴向滑座、Y轴向滑座、Z轴向滑座均为大理石。

优选地，X轴向滑座、Y轴向滑座、Z轴向滑座两端面均设置有风琴防护罩。

优选地，激光加工模块包含固定连接在Z轴向滑座上的箱体、设置于箱体中的探针、摄像头、振镜。

本实用新型的有益效果为：本实用新型提供一种摆头机构的五轴激光加工装备，将工件安装在旋转夹料机构上，X轴向直线驱动机构、Y轴向直线驱动机构可带动工件分别在X轴向、Y轴向上移动以调整工件的水平方位，通过旋转夹料机构可调整工件的角度；通过将飞秒激光器和第一激光反射模块安装在纵向安装座上，将第二激光反射模块和激光加工模块驱动连接在Z轴向直线驱动机构上，可以减轻Z轴向直线驱动机构的运动负荷，提高激光加工模块的移动稳定性和响应速度，提高加工效率和加工精度，通过风琴伸缩管将第一激光反射模块的出光口和第二激光反射模块的进光口连接起来，减小外界光线对第一激光反射模块的出光口和第二激光反射模块的进光口之间激光传输的影响，降低激光能量损耗，确保加工质量。

附图说明

图1例示了本实用新型的外形结构示意图。

图2例示了本实用新型图1中A部的局部放大结构示意图。

附图标号说明：基座10、纵向安装座11、Y轴向直线驱动机构20、Y轴向滑座21、X轴向直线驱动机构30、X轴向滑座31、Z轴向直线驱动机构40、Z轴向滑座41、纵向辅助驱动气缸42、飞秒激光器50、第一激光反射模块51、第二激光反射模块52、激光加工模块53、箱体530、探针531、摄像头532、振镜533、风琴伸缩管54、夹具60、第一旋转电机61、第二旋转电机62、横向摆动板63、风琴防护罩70。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员的在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

参考图1-2。

本实用新型提供一种摆头机构的五轴激光加工装备，包含机体，机体包含基座10、固定连接在基座10上的纵向安装座11，基座10和纵向安装座11上分别设置有夹料机构和激光加工机构，夹料机构包含设置于基座10上的Y轴向直线驱动机构20、驱动设置于Y轴向直线驱动机构20上的X轴向直线驱动机构30、旋转夹料机构，旋转夹料机构用于对工件进行装夹并带动工件旋转；激光加工机构包含设置于纵向安装座11上的Z轴向直线驱动机构40、激光加工系统，激光加工系统包含固定连接在纵向安装座11顶部的飞秒激光器50和第一激光反射模块51、驱动设置于Z轴向直线驱动机构40上的第二激光反射模块52和激光加工模块53，飞秒激光器50发出的激光依次经过第一激光反射模块51、第二激光反射模块52后并从激光加工模块53上射出，第一激光反射模块51的出光口和第二激光反射模块52的进光口相对设置，第一激光反射模块51的出光口和第二激光反射模块52的进光口之间连通有风琴伸缩管54。

其工作原理为，将工件安装在旋转夹料机构上，分别通过X轴向直线驱动机构30、Y轴向直线驱动机构20驱动工件分别在X轴向、Y轴向上移动以调整工件的水平方位，并通过旋转夹料机构调整工件的角度；通过将飞秒激光器50和第一激光反射模块51安装在纵向安装座11上，将第二激光反射模块52和激光加工模块53驱动连接在Z轴向直线驱动机构40上，可以减轻Z轴向直线驱动机构40的运动负荷，提高激光加工模块53的移动稳定性和响应速度，提高加工效率和加工精度，通过风琴伸缩管54将第一激光反射模块51的出光口和第二激光反射模块52的进光口连接起来，减小外界光线对第一激光反射模块51的出光口和第二激光反射模块52的进光口之间激光传输的影响，降低激光能量损耗，确保加工质量。

基于上述实施例，旋转夹料机构包含双向电机组、夹具60，双向电机组包含第一旋转电机61、第二旋转电机62、横向摆动板63，第一旋转电机61驱动设置于X轴向直线驱动机构30上，第一旋转电机61的转轴和第二旋转电机62的转轴垂直设置，第一旋转电机61的转轴固定连接在横向摆动板63的一端底部，第二旋转电机62固定连接在横向摆动板63的另一端顶部，第二旋转电机62可在第一旋转电机61的驱动下在水平面上转动，夹具60驱动连接在第二旋转电机62上。具体地，通过横向摆动板63将第二旋转电机62驱动连接在第一旋转电机61上，第一旋转电机61为纵向式安装，第二旋转电机62为水平式安装，可以增大第二旋转电机62的摆动范围，可以对体积大的工件进行装夹加工，方便激光加工模块53对工件的不同位置进行加工，提高加工效率。

基于上述实施例，Y轴向直线驱动机构20包含设置于基座10上的Y轴向直线驱动装置、可在Y轴向直线驱动装置的驱动下前后移动的Y轴向滑座21；X轴向直线驱动机构30包含设置于Y轴向滑座21上的X轴向直线驱动装置、可在X轴向直线驱动装置的驱动下左右移动的X轴向滑座31，第一旋转电机61固定连接在X轴向滑座31上；Z轴向直线驱动机构40包含设置于纵向安装座11上的Z轴向直线驱动装置、可在Z轴向直线驱动装置的驱动下上下移动的Z轴向滑座41、设置于纵向安装座11顶部且与Z轴向滑座41驱动连接的纵向辅助驱动气缸42，第二激光反射模块52、激光加工模块53均安装在Z轴向滑座41上。具体地，Y轴向直线驱动装置可驱动Y轴向滑座21在基座10上前后移动，X轴向直线驱动装置可驱动X轴向滑座31在Y轴向滑座21上左右移动，从而带动工件进行X轴向、Y轴向的位移；Z轴向滑座41可在Z轴向直线驱动装置和纵向辅助驱动气缸42的协同驱动下进行升降动作，从而带动激光加工模块53上下移动以对工件不同高度位置进行加工，可以减轻Z轴向直线驱动装置的运动负荷，提高激光加工模块53的移动稳定性和移动位置准确度，提高加工效率和加工精度。

基于上述实施例，Y轴向滑座21两侧和基座10之间通过直线滑轨连接，X轴向滑座31两侧和Y轴向滑座21之间通过直线滑轨连接，Z轴向滑座41两侧和纵向安装座11之间通过直线滑轨连接，可以提高X轴向滑座31、Y轴向滑座21、Z轴向滑座41的移动稳定性。

基于上述实施例，X轴向直线驱动装置、Y轴向直线驱动装置、Z轴向直线驱动装置均为直线电机，直线电机易于装配，具有良好的工作稳定性。

基于上述实施例，X轴向滑座31、Y轴向滑座21、Z轴向滑座41均为大理石。大理石平整度高、密度大，可以提高X轴向滑座31、Y轴向滑座21、Z轴向滑座41的移动稳定性，降低X轴向滑座31、Y轴向滑座21、Z轴向滑座41的晃动，提高加工精度。

基于上述实施例，X轴向滑座31、Y轴向滑座21、Z轴向滑座41两端面均设置有风琴防护罩70。风琴防护罩70的一端固定，另一端固定在X轴向滑座31、Y轴向滑座21、Z轴向滑座41的一端面上，风琴防护罩70可随着X轴向滑座31、Y轴向滑座21、Z轴向滑座41发生伸缩活动，避免灰尘和加工过程中产生的粉尘掉落在活动机构上，确保活动机构活动流畅。

基于上述实施例，激光加工模块53包含固定连接在Z轴向滑座41上的箱体530、设置于箱体530中的探针531、摄像头532、振镜533。飞秒激光器50可射出激光，激光经过第一激光反射模块51、第二激光反射模块52的反射后被振镜533接收，振镜533再将激光射出到工件上；摄像头532可精细捕捉工件的加工情况；探针531可精准探测工件的轮廓，确保加工精度。

以上实施方式仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种摆头机构的五轴激光加工装备，包含机体，其特征在于，所述机体包含基座、固定连接在所述基座上的纵向安装座，所述基座和所述纵向安装座上分别设置有夹料机构和激光加工机构，所述夹料机构包含设置于所述基座上的Y轴向直线驱动机构、驱动设置于所述Y轴向直线驱动机构上的X轴向直线驱动机构、旋转夹料机构，所述旋转夹料机构用于对工件进行装夹并带动工件旋转；所述激光加工机构包含设置于所述纵向安装座上的Z轴向直线驱动机构、激光加工系统，所述激光加工系统包含固定连接在所述纵向安装座顶部的飞秒激光器和第一激光反射模块、驱动设置于所述Z轴向直线驱动机构上的第二激光反射模块和激光加工模块，所述飞秒激光器发出的激光依次经过所述第一激光反射模块、第二激光反射模块后并从所述激光加工模块上射出，所述第一激光反射模块的出光口和所述第二激光反射模块的进光口相对设置，所述第一激光反射模块的出光口和所述第二激光反射模块的进光口之间连通有风琴伸缩管。

2.根据权利要求1所述的一种摆头机构的五轴激光加工装备，其特征在于，所述旋转夹料机构包含双向电机组、夹具，所述双向电机组包含第一旋转电机、第二旋转电机、横向摆动板，所述第一旋转电机驱动设置于所述X轴向直线驱动机构上，所述第一旋转电机的转轴和所述第二旋转电机的转轴垂直设置，所述第一旋转电机的转轴固定连接在所述横向摆动板的一端底部，所述第二旋转电机固定连接在所述横向摆动板的另一端顶部，所述第二旋转电机可在所述第一旋转电机的驱动下在水平面上转动，所述夹具驱动连接在所述第二旋转电机上。

3.根据权利要求2所述的一种摆头机构的五轴激光加工装备，其特征在于，所述Y轴向直线驱动机构包含设置于所述基座上的Y轴向直线驱动装置、可在所述Y轴向直线驱动装置的驱动下前后移动的Y轴向滑座；所述X轴向直线驱动机构包含设置于所述Y轴向滑座上的X轴向直线驱动装置、可在所述X轴向直线驱动装置的驱动下左右移动的X轴向滑座，所述第一旋转电机固定连接在所述X轴向滑座上；所述Z轴向直线驱动机构包含设置于所述纵向安装座上的Z轴向直线驱动装置、可在所述Z轴向直线驱动装置的驱动下上下移动的Z轴向滑座、设置于所述纵向安装座顶部且与所述Z轴向滑座驱动连接的纵向辅助驱动气缸，所述第二激光反射模块、激光加工模块均安装在所述Z轴向滑座上。

4.根据权利要求3所述的一种摆头机构的五轴激光加工装备，其特征在于，所述Y轴向滑座两侧和所述基座之间通过直线滑轨连接，所述X轴向滑座两侧和所述Y轴向滑座之间通过直线滑轨连接，所述Z轴向滑座两侧和所述纵向安装座之间通过直线滑轨连接。

5.根据权利要求3所述的一种摆头机构的五轴激光加工装备，其特征在于，所述X轴向直线驱动装置、Y轴向直线驱动装置、Z轴向直线驱动装置均为直线电机。

6.根据权利要求3所述的一种摆头机构的五轴激光加工装备，其特征在于，所述X轴向滑座、Y轴向滑座、Z轴向滑座均为大理石。

7.根据权利要求3所述的一种摆头机构的五轴激光加工装备，其特征在于，所述X轴向滑座、Y轴向滑座、Z轴向滑座两端面均设置有风琴防护罩。

8.根据权利要求3所述的一种摆头机构的五轴激光加工装备，其特征在于，所述激光加工模块包含固定连接在所述Z轴向滑座上的箱体、设置于所述箱体中的探针、摄像头、振镜。