CN220296138U - 一种三维五轴激光切割设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及激光切割设备领域，具体提供了一种三维五轴激光切割设备。其结构包括：机架、X轴组件、Y轴组件、Z轴组件、切割头组件以及工位切换组件，所述摆动轴设于所述Z轴竖梁的一端，所述摆动轴连接所述激光切割头，使所述激光切割头在水平方向与竖直方向之间摆动，所述激光切割头设于所述加工空间；所述待加工工件具有位于所述加工空间的加工位以及位于所述加工空间外侧的上料取料位，所述工位切换组件转动使所述待加工工件在所述加工位和所述上料取料位之间移动。与现有技术相比，本实用新型的一种三维五轴激光切割设备，具有大大降低控制系统要求以及激光切割头更加简单等特点，可广泛地应用于激光切割加工领域。

Description

一种三维五轴激光切割设备

技术领域

本实用新型涉及激光切割设备领域，具体提供一种三维五轴激光切割设备。

背景技术

三维五轴激光切割设备作为金属曲面薄板切割利器，已广泛应用于汽车制造、模具试制、异形曲面切割等行业，特别是汽车热成型件的加工优势具有超高性价比，对钣金件的切孔和修边作业具有精度高、速度快、动态性能好等显著特点。但其核心部件三维激光切割头为满足极其复杂的运动轨迹，需要在满足无限旋转的同时，保证水、气、光、电的通路及密封工作，并且在高速旋转下的电信号抗干扰能力，均有极其严格的要求，这将导致三维激光切割头的复杂属性；另外，为满足复杂切割轨迹，对控制系统的要求也很高。

目前，三维五轴激光切割机因其三维激光切割头的结构以及数控系统复杂属性要求使得三维五轴激光切割机的技术壁垒较高，设备整体尺寸也是极大的，综合以上就导致设备整体成本居高不下，对于其他尺寸较小的三维件，大尺寸的三维三维五轴设备将不再具有性价比，所以一款适应性更强的三维五轴激光切割机就十分有必要。

发明内容

本实用新型是针对上述现有技术的不足，提供一种设计合理、结构简单、使用安全、加热快速方便的一种三维五轴激光切割设备。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种三维五轴激光切割设备，包括：

机架，所述机架设有两根支撑梁，两根所述支撑梁平行设置，两跟所述支撑梁之间具有间隔距离，所述间隔距离形成加工空间；

X轴组件，设于所述支撑梁上；

Y轴组件，设有Y轴横梁，所述Y轴横梁与所述X轴组件连接，并沿所述支撑梁的长度方向移动；

Z轴组件，设有Z轴滑板和Z轴竖梁，所述Z轴竖梁与所述Z轴滑板滑动连接，所述Z轴滑板与所述Y轴组件连接，并沿所述Y轴横梁的长度方向移动；

切割头组件，设有激光切割头与摆动轴，所述摆动轴设于所述Z轴竖梁的一端，所述摆动轴连接所述激光切割头，使所述激光切割头在水平方向与竖直方向之间摆动，所述激光切割头设于所述加工空间；以及

工位切换组件，用于固定待加工工件，所述待加工工件具有位于所述加工空间的加工位以及位于所述加工空间外侧的上料取料位，所述工位切换组件转动使所述待加工工件在所述加工位和所述上料取料位之间移动。

可选地，所述机架还包括连接梁，所述连接梁横跨连接在两根所述支撑梁之间，所述支撑梁的两端均连接有所述连接梁，所述Y轴横梁位于两根所述连接梁之间。

可选地，所述机架还包括有立柱，所述立柱一端连接于所述支撑梁的底面，另一端连接有支撑板，所述支撑板背离所述立柱的一面设有若干地脚。

可选地，所述X轴组件包括X轴滑板和X轴导轨，所述X轴导轨设于所述支撑梁上，所述X轴滑板一侧设有X轴滑块和X轴齿轮，所述X轴滑块与所述X轴导轨滑动连接，所述支撑梁上还设有X轴齿条，所述X轴齿轮与所述X轴齿条啮合连接，所述X轴齿轮连接有X轴电机，所述X轴电机固定于所述X轴滑板上。

可选地，所述Y轴组件包括Y轴滑板和Y轴导轨，所述Y轴导轨设于所述Y轴横梁上，所述Y轴滑板一侧设有Y轴滑块和Y轴齿轮，所述Y轴滑块与所述Y轴导轨滑动连接，所述Y轴横梁上还设有Y轴齿条，所述Y轴齿轮与所述Y轴齿条啮合连接，所述Y轴齿轮连接有Y轴电机，所述Y轴电机固定于所述Y轴滑板上。

可选地，所述Z轴滑板设有Z轴滑块和Z轴齿轮，所述Z轴竖梁上设有Z轴导轨与Z轴齿条，所述Z轴滑块与所述Z轴导轨滑动连接，所述Z轴齿轮与所述Z轴齿条啮合连接，所述Z轴齿轮连接有Z轴电机，所述Z轴电机固定于所述Z轴滑板上。

可选地，所述Y轴横梁的一侧面设有支撑轨，所述Z轴滑板的一侧面设有支撑滑块，所述支撑滑块与所述支撑轨滑动连接。

可选地，所述工位切换组件包括底座、第一工位转台和第二工位转台，所述底座连接有转换电机，所述电机连接有转台框架并驱动所述转台框架旋转，所述第一工位转台与所述第二工位转台分别设于所述转台框架上，所述第一工位转台与所述第二工位转台之间设有挡光板，所述挡光板固定在所述转台框架上。

可选地，所述第一工位转台连接有第一工位电机，所述第一工位电机驱动所述第一工位转台旋转，所述第二工位转台连接有第二工位电机，所述第二工位电机驱动所述第二工位转台旋转，所述第一工位电机与所述第二工位电机分别固定在所述转台框架上。

可选地，所述连接梁连接于所述支撑梁的顶面，且所述支撑梁与所述连接梁之间设有横梁斜筋。

本实用新型的三维五轴激光切割设备和现有技术相比，具有以下突出的有益效果：能够在X/Y/Z轴现实直线运动，三维五轴切割头能够摆动，且工件可以转动，实现工件交替激光切割，提高切割效率，同时降低制作及生产成本；设计合理、结构简单、易于加工、体积小、使用方便、一物多用等特点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图1是本实用新型三维五轴激光切割设备实施例的结构示意图；

附图2是本实用新型三维五轴激光切割设备实施例机架的结构示意图；

附图3是本实用新型三维五轴激光切割设备实施例X轴组件、Y轴组件、Z轴组件的结构示意图；

附图4是本实用新型三维五轴激光切割设备实施例X轴组件、Y轴组件、Z轴组件的结构示意图；

附图5是本实用新型三维五轴激光切割设备实施例工位切换组件的结构示意图；

附图6是本实用新型三维五轴激光切割设备实施例激光切割头加工的示意图；

附图7是本实用新型三维五轴激光切割设备实施例激光切割头加工的示意图。

附图中的标记分别表示：

1、X轴组件，11、X轴滑板，12、X轴导轨，13、X轴滑块，14、X轴齿轮，15、X轴齿条，16、X轴电机，2、Y轴组件，21、Y轴滑板，22、Y轴导轨，23、Y轴滑块，24、Y轴齿轮，25、Y轴齿条，26、Y轴电机，27、Y轴横梁，28、支撑轨，3、Z轴组件，31、Z轴竖梁，32、Z轴滑板，33，Z轴滑块，34、Z轴齿轮，35、Z轴导轨，36、Z轴齿条，37、Z轴电机，38、支撑滑块，4、切割头组件，41、激光切割头，42、摆动轴，5、机架、51、支撑梁，52、连接梁，53、立柱，54、地脚，6、工位切换组件，61、底座，62、第一工位转台，63、第二工位转台，64、转换电机，65、转台框架，66、挡光板，67、第一工位电机，68、第二工位电机,7、工件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为对本实用新型的限定。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。

下面给出一个最佳实施例：

如图1-图7所示，一种三维五轴激光切割设备，包括：

机架5，所述机架5设有两根支撑梁51，两根所述支撑梁51平行设置，两跟所述支撑梁51之间具有间隔距离，所述间隔距离形成加工空间；

X轴组件1，设于所述支撑梁51上；

Y轴组件2，设有Y轴横梁27，所述Y轴横梁27与所述X轴组件1连接，并沿所述支撑梁51的长度方向移动；

Z轴组件3，设有Z轴滑板32和Z轴竖梁31，所述Z轴竖梁31与所述Z轴滑板32滑动连接，所述Z轴滑板32与所述Y轴组件2连接，并沿所述Y轴横梁27的长度方向移动；

切割头组件4，设有激光切割头41与摆动轴42，所述摆动轴42设于所述Z轴竖梁31的一端，所述摆动轴42连接所述激光切割头41，使所述激光切割头41在水平方向与竖直方向之间摆动，所述激光切割头41设于所述加工空间；以及

工位切换组件6，用于固定待加工工件7，所述待加工工件7具有位于所述加工空间的加工位以及位于所述加工空间外侧的上料取料位，所述工位切换组件6转动使所述待加工工件7在所述加工位和所述上料取料位之间移动。

在本实施例中，X轴组件1、Y轴组件2和Z轴组件3使激光切割头41在X、Y、Z三个方向运动，实现对待加工工件7的加工操作，并且，摆动轴42使激光切割头41能够摆动，完成多方向的加工操作。

具体地，如图2所示，所述机架5还包括连接梁52，所述连接梁52横跨连接在两根所述支撑梁51之间，所述支撑梁51的两端均连接有所述连接梁52，所述Y轴横梁27位于两根所述连接梁52之间。进一步地，所述机架5还包括有立柱53，所述立柱53一端连接于所述支撑梁51的底面，另一端连接有支撑板，所述支撑板背离所述立柱53的一面设有若干地脚54。

在具体实施过程中，连接梁52和支撑梁51形成方形的框架结构，四根立柱53分别支撑在框架结构的四个角处。在实际中，两根连接梁52固定在两根支撑梁51的顶面，并靠近端部的位置，且所述支撑梁51与所述连接梁52之间设有横梁斜筋，用于加固连接梁52与支撑梁51之间的连接部位。立柱53的底部连接支撑板，支撑板用于安装地脚54，地脚54设有多个，均匀安装在支撑板的底面，并且地脚54可调节，通过地脚54调节机架5的水平和稳定。可以理解的，地脚54与支撑板转动连接，通过地脚54的转动调节地脚54的高度。

可选地，如图2和图3所示，所述X轴组件1包括X轴滑板11和X轴导轨12，所述X轴导轨12设于所述支撑梁51上，所述X轴滑板11一侧设有X轴滑块13和X轴齿轮14，所述X轴滑块13与所述X轴导轨12滑动连接，所述支撑梁51上还设有X轴齿条15，所述X轴齿轮14与所述X轴齿条15啮合连接，所述X轴齿轮14连接有X轴电机16，所述X轴电机16固定于所述X轴滑板11上。

X轴导轨12沿支撑梁51的长度方向设置，X轴滑板11通过设置的X轴滑块13与X轴导轨12配合并沿X轴导轨12滑动，使激光切割头41实现X方向的移动。X轴齿条15与X轴导轨12平行设置，X轴电机16驱动X轴齿轮14旋转，且X轴齿轮14与X轴齿条15啮合，使X轴齿轮14和X轴滑块13沿X轴齿条15移动，并且通过X轴滑块13以及X轴滑轨起到支撑平衡和导向的作用。

可选地，所述Y轴组件2包括Y轴滑板21和Y轴导轨22，所述Y轴导轨22设于所述Y轴横梁27上，所述Y轴滑板21一侧设有Y轴滑块23和Y轴齿轮24，所述Y轴滑块23与所述Y轴导轨22滑动连接，所述Y轴横梁27上还设有Y轴齿条25，所述Y轴齿轮24与所述Y轴齿条25啮合连接，所述Y轴齿轮24连接有Y轴电机26，所述Y轴电机26固定于所述Y轴滑板21上。

Y轴导轨22沿Y轴横梁27的长度方向设置，Y轴滑板21通过设置的Y轴滑块23与Y轴导轨22配合并沿Y轴导轨22滑动，使激光切割头41实现Y方向的移动。Y轴齿条25与Y轴导轨22平行设置，Y轴电机26驱动Y轴齿轮24旋转，且Y轴齿轮24与Y轴齿条25啮合，使Y轴齿轮24和Y轴滑块23沿Y轴齿条25移动，并且通过Y轴滑块23以及Y轴滑轨起到支撑平衡和导向的作用。

可选地，所述Z轴滑板32设有Z轴滑块33和Z轴齿轮34，所述Z轴竖梁31上设有Z轴导轨35与Z轴齿条36，所述Z轴滑块33与所述Z轴导轨35滑动连接，所述Z轴齿轮34与所述Z轴齿条36啮合连接，所述Z轴齿轮34连接有Z轴电机37，所述Z轴电机37固定于所述Z轴滑板32上。

Z轴导轨35沿Z轴竖梁31延伸设置，Z轴滑板32通过设置的Z轴滑块33与Z轴导轨35配合并沿Z轴导轨35滑动，使激光切割头41实现Z方向的移动。Z轴齿条36与Z轴导轨35平行设置，Z轴电机37驱动Y轴齿轮24旋转，且Z轴齿轮34与Z轴齿条36啮合，使Y轴齿轮24和Y轴滑块23沿Y轴齿条25移动，并且通过Y轴滑块23以及Y轴滑轨起到支撑平衡和导向的作用。可以理解的，Z轴导轨35设置相互平行的两条，Z轴齿条36设置在两条Z轴导轨35之间，当然，相应的，Z轴滑板32上设置两组滑块，分别与两条Z轴导轨35相配合。

可选地，所述Y轴横梁27的一侧面设有支撑轨28，所述Z轴滑板32的一侧面设有支撑滑块38，所述支撑滑块38与所述支撑轨28滑动连接。Y轴导轨22与Y轴齿条25设置在Y轴横梁27的顶面，Y轴横梁27的侧面设置支撑轨28，Z轴滑板32通过支撑滑块38在支撑轨28上滑动，提高Z轴组件3在Y轴方向移动的平稳。

可选地，所述工位切换组件6包括底座61、第一工位转台62和第二工位转台63，所述底座61连接有转换电机64，所述电机连接有转台框架65并驱动所述转台框架65旋转，所述第一工位转台62与所述第二工位转台63分别设于所述转台框架65上，所述第一工位转台62与所述第二工位转台63之间设有挡光板66，所述挡光板66固定在所述转台框架65上。

底座61设置在支撑梁51的下方，第一工位转台62和第二工位转台63分别设置在转台框架65的靠近两端的位置，并且，第一工位转台62和第二工位转台63两者其中之一位于加工空间时，两者中另一位于加工空间外侧。在本实施例中，加工空间为加工位，加工空间外侧为上料取料位，转换电机64驱动转台框架65旋转，使第一工位转台62和第二工位转台63在加工位和上料取料位之间转换。挡光板66竖直固定在转台框架65上，用于遮挡激光，避免激光射出造成危险。

进一步地，所述第一工位转台62连接有第一工位电机67，所述第一工位电机67驱动所述第一工位转台62旋转，所述第二工位转台63连接有第二工位电机68，所述第二工位电机68驱动所述第二工位转台63旋转，所述第一工位电机67与所述第二工位电机68分别固定在所述转台框架65上。

第一工位转台62用于放置夹具，夹具用于固定待加工工件7，让工件7完全固定，第一工位电机67使第一工位转台62旋转，进而使待加工工件7旋转不同的角度，在切割过程中，根据实际切割轨迹，更便于激光切割头41对工件7切割加工。

本实用新型提供的一种三维五轴激光切割设备，对三维的工件7进行侧面上的孔槽的加工，激光切割头41的摆动姿态摆动，以及第一工位转台62或第二工位转台63的旋转，以使从激光切割头41的激光束与工件7切割面始终垂直，再通过X轴组件1、Y轴组件2、Z轴组件3联动，可实现对工件7侧面孔槽的加工。

由此，本实用新型的三维五轴激光切割设备能够实现工位切换的旋转，工作台的每个工位上，又分别有可相对转台框架旋转的第一工位转台和第二工位转台；两个工位旋转台分别与可沿Y方向摆动的激光切割头，可替代现有三维五轴切割设备中三维激光切割头，最终实现的目的能完全一致。

本实用新型的特点：大大降低控制系统要求，可以不要求刀具中心点控制功能(五轴TCP功能)，以及激光切割头更加简单，不再需要无限旋转的旋转轴，整个切割头的光路、气路、水路、电路连接也更加简单。

以上所述的实施例，只是本实用新型较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本实用新型技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种三维五轴激光切割设备，其特征在于，包括：

机架，所述机架设有两根支撑梁，两根所述支撑梁平行设置，两跟所述支撑梁之间具有间隔距离，所述间隔距离形成加工空间；

X轴组件，设于所述支撑梁上；

Y轴组件，设有Y轴横梁，所述Y轴横梁与所述X轴组件连接，并沿所述支撑梁的长度方向移动；

Z轴组件，设有Z轴滑板和Z轴竖梁，所述Z轴竖梁与所述Z轴滑板滑动连接，所述Z轴滑板与所述Y轴组件连接，并沿所述Y轴横梁的长度方向移动；

切割头组件，设有激光切割头与摆动轴，所述摆动轴设于所述Z轴竖梁的一端，所述摆动轴连接所述激光切割头，使所述激光切割头在水平方向与竖直方向之间摆动，所述激光切割头设于所述加工空间；以及

工位切换组件，用于固定待加工工件，所述待加工工件具有位于所述加工空间的加工位以及位于所述加工空间外侧的上料取料位，所述工位切换组件转动使所述待加工工件在所述加工位和所述上料取料位之间移动。

2.根据权利要求1所述的一种三维五轴激光切割设备，其特征在于，所述机架还包括连接梁，所述连接梁横跨连接在两根所述支撑梁之间，所述支撑梁的两端均连接有所述连接梁，所述Y轴横梁位于两根所述连接梁之间。

3.根据权利要求2所述的一种三维五轴激光切割设备，其特征在于，所述机架还包括有立柱，所述立柱一端连接于所述支撑梁的底面，另一端连接有支撑板，所述支撑板背离所述立柱的一面设有若干地脚。

4.根据权利要求1所述的一种三维五轴激光切割设备，其特征在于，所述X轴组件包括X轴滑板和X轴导轨，所述X轴导轨设于所述支撑梁上，所述X轴滑板一侧设有X轴滑块和X轴齿轮，所述X轴滑块与所述X轴导轨滑动连接，所述支撑梁上还设有X轴齿条，所述X轴齿轮与所述X轴齿条啮合连接，所述X轴齿轮连接有X轴电机，所述X轴电机固定于所述X轴滑板上。

5.根据权利要求1所述的一种三维五轴激光切割设备，其特征在于，所述Y轴组件包括Y轴滑板和Y轴导轨，所述Y轴导轨设于所述Y轴横梁上，所述Y轴滑板一侧设有Y轴滑块和Y轴齿轮，所述Y轴滑块与所述Y轴导轨滑动连接，所述Y轴横梁上还设有Y轴齿条，所述Y轴齿轮与所述Y轴齿条啮合连接，所述Y轴齿轮连接有Y轴电机，所述Y轴电机固定于所述Y轴滑板上。

6.根据权利要求1所述的一种三维五轴激光切割设备，其特征在于，所述Z轴滑板设有Z轴滑块和Z轴齿轮，所述Z轴竖梁上设有Z轴导轨与Z轴齿条，所述Z轴滑块与所述Z轴导轨滑动连接，所述Z轴齿轮与所述Z轴齿条啮合连接，所述Z轴齿轮连接有Z轴电机，所述Z轴电机固定于所述Z轴滑板上。

7.根据权利要求1所述的一种三维五轴激光切割设备，其特征在于，所述Y轴横梁的一侧面设有支撑轨，所述Z轴滑板的一侧面设有支撑滑块，所述支撑滑块与所述支撑轨滑动连接。

8.根据权利要求1所述的一种三维五轴激光切割设备，其特征在于，所述工位切换组件包括底座、第一工位转台和第二工位转台，所述底座连接有转换电机，所述电机连接有转台框架并驱动所述转台框架旋转，所述第一工位转台与所述第二工位转台分别设于所述转台框架上，所述第一工位转台与所述第二工位转台之间设有挡光板，所述挡光板固定在所述转台框架上。

9.根据权利要求8所述的一种三维五轴激光切割设备，其特征在于，所述第一工位转台连接有第一工位电机，所述第一工位电机驱动所述第一工位转台旋转，所述第二工位转台连接有第二工位电机，所述第二工位电机驱动所述第二工位转台旋转，所述第一工位电机与所述第二工位电机分别固定在所述转台框架上。

10.根据权利要求2所述的一种三维五轴激光切割设备，其特征在于，所述连接梁连接于所述支撑梁的顶面，且所述支撑梁与所述连接梁之间设有横梁斜筋。