CN220388328U - 一种用于狭长受限空间复杂曲面的激光加工装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于狭长受限空间复杂曲面的激光加工装置，包括工作台，Z轴滑轨、移动平台、吊臂、万向旋转夹具和激光组件；工作台内安装激光器，用于产生激光光束；Z轴滑轨安装在工作台上，吊臂一端可移动安装在Z轴滑轨上，吊臂另一端安装激光组件，激光器与激光组件连接；移动平台安装在工作台上，移动平台上安装万向旋转夹具，用于使万向旋转夹具平面移动；万向旋转夹具装夹待加工工件，激光组件用于对待加工工件加工。本实用新型可以调节加工工件相对激光加工头的相对倾斜角度，从而可以全方位调节激光加工头和工件的相对位置和角度，可实现激光焦点在狭长受限空间复杂曲面上的运动，完成精准可控的激光加工。

Description

一种用于狭长受限空间复杂曲面的激光加工装置

技术领域

本实用新型属于激光加工设备技术领域，具体涉及一种用于狭长受限空间复杂曲面的激光加工装置。

背景技术

激光加工在经过几十年的发展后，其广泛应用于航空、航天、船舶、电子等工业领域，然而，目前的激光加工设备体积庞大，自动化程度低，加工准确度较低。无法实现在受限空间或者复杂曲面进行加工作业，不能满足工业领域对激光加工设备可应用于多场景的要求，故现有的激光加工设备只能应用于单一场景，相对成本造价昂贵，阻碍了激光加工设备的进一步推广与应用。并且现有的激光加工设备加工精度和重复性较差，达不到预期效果和要求，导致对资源的利用率差强人意，降低加工效率。

另外，目前应用的激光加工技术只能在工件的前后、左右和上下来调整激光加工头的位置，却在加工工件内部或者外部无法调节激光加工头相对于工件的倾斜角度，这导致多数激光器在加工复杂曲面时，离焦量无法得到准确控制，加工准确性差，甚至无法对曲面进行激光加工。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种用于狭长受限空间复杂曲面的激光加工装置，可以调节激光加工头与加工工件的相对倾斜角度和离焦量，实现对狭长受限空间和复杂曲面激光加工的准确性、高效性、可控性、重复性。

本实用新型是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种用于狭长受限空间复杂曲面的激光加工装置，包括工作台，Z轴滑轨、移动平台、吊臂、万向旋转夹具和激光组件；

工作台内安装激光器，用于产生激光光束；Z轴滑轨安装在工作台上，吊臂一端可移动安装在Z轴滑轨上，吊臂另一端安装激光组件，激光器与激光组件连接；

移动平台安装在工作台上，移动平台上安装万向旋转夹具，用于使万向旋转夹具平面移动；万向旋转夹具装夹待加工工件，激光组件用于对待加工工件加工。

进一步地，万向旋转夹具包括万向平口钳和旋转夹具，万向平口钳固定于Y轴滑轨上，旋转夹具与万向平口钳连接，旋转夹具装夹待加工工件，通过万向平口钳调节旋转夹具装夹待加工工件的角度。

进一步地，激光组件包括激光加工头、调角器和支架，激光加工头与调角器连接，调角器用于调节激光加工头角度；支架一端与吊臂连接，支架的另一端与调角器连接。

进一步地，旋转夹具包括旋转台和三爪卡盘，旋转台与所述三爪卡盘连接，三爪卡盘用于装夹待加工工件。

进一步地，激光加工头包括反光镜安装座、锁紧套筒、聚光镜安装座和导光插座，反光镜安装座安装在锁紧套筒一端，聚光镜安装座安装在锁紧套筒另一端，调角器的一侧是反光镜安装座，调角器的另一侧是导光插座；反光镜安装座里装有反光镜片用于反射激光光束，聚光镜安装座里装有聚光镜片；激光器产生的激光光束经过聚焦镜片到达反光镜片，再通过反光镜片将激光光束从锁紧套筒的侧面圆孔中射出，照射在待加工工件上；所述锁紧套筒为细长套筒。

本发明的有益效果在于：

1.本实用新型所述的用于狭长受限空间复杂曲面的激光加工装置，通过设置万向平口钳和激光加工头连接的调角器来调节激光加工头对于待加工工件的相对倾斜角度，从而可以调节激光加工头的离焦量和反射角度，使得激光加工头可以对受限空间复杂曲面进行激光加工，并且具有较高的准确性；相对倾斜角度调节结构简单，易于操作，使得激光加工设备的应用场景更加广泛。

2.本实用新型所述的用于狭长受限空间复杂曲面的激光加工装置，旋转夹具固定狭长加工工件，通过旋转台可以旋转工件位置，调角器调节激光加工头角度，激光加工头可以对工件实现全方位加工，使得激光加工精度更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，显而易见地还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所述的用于狭长受限空间复杂曲面的激光加工装置结构图；

图2为本实用新型所述的激光组件结构图；

图3为本实用新型所述的反光镜安装座结构图；

图4为本实用新型所述的万向旋转夹具结构图。

图中：

1-工作台，2-X轴滑轨，3-Y轴滑轨，4-Z轴滑轨，5-吊臂，6-万向旋转夹具，61-万向平口钳，621-旋转台，622-三爪卡盘，7-待加工工件，8-激光组件，81-激光加工头，811-反光镜安装座，812-锁紧套筒，813-聚焦镜安装座，814-导光插座，82-调角器，83-支架，9-控制终端。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本实用新型所述的用于狭长受限空间复杂曲面的激光加工装置，包括工作台1，Z轴滑轨4、移动平台、吊臂5、万向旋转夹具6和激光组件8；

所述工作台1内安装激光器，用于产生激光光束；所述Z轴滑轨4安装在工作台1上，所述吊臂5一端可移动安装在Z轴滑轨4上，内部设有伺服电机，用于驱动吊臂5在所述Z轴滑轨上上升或下降，所述吊臂5另一端安装激光组件8，所述激光器与激光组件8连接；

所述移动平台安装在工作台1上，所述移动平台包括X轴滑轨2和Y轴滑轨3，X轴滑轨2和Y轴滑轨3相互垂直放置于工作台上，其中X轴滑轨2位于Y轴滑轨3下方且固定在工作台1上，Y轴滑轨3底部与X轴滑轨2连接，内部设有伺服电机，用于驱动Y轴滑轨3在X轴滑轨2上平面移动，所述Z轴滑轨4竖直安装在所述工作台1上，与所述Y轴滑轨3垂直。

所述移动平台上安装万向旋转夹具6，用于使万向旋转夹具6平面移动；所述万向旋转夹具6装夹待加工工件7，可以调节待加工工件7与移动平面的角度，如图4所示，所述万向旋转夹具6包括万向平口钳61和旋转夹具，旋转夹具与伺服电机连接，用于驱动所述旋转夹具的旋转，所述旋转夹具包括旋转台621和三爪卡盘622，所述万向平口钳61包括万向旋转部件和平口钳，万向旋转部件用于调节整个万向旋转夹具6与工作台1之间的角度，即使旋转夹具的旋转轴与工作台1之间的角度可调整。所述旋转台621和所述三爪卡盘622连接在一起，安装在所述平口钳的两个夹紧头之间，所述三爪卡盘622用于装夹待加工工件7，所述旋转台621与伺服电机连接，用于使三爪卡盘622旋转。旋转台621可调整所述待加工工件7的绕旋转轴的分度角，便于从各个角度对待加工工件7进行加工。

所述激光组件8用于对待加工工件7加工，所述激光组件8包括激光加工头81、调角器82和支架83；所述支架83用于将所述激光加工头81和所述吊臂5连接，在伺服电机的驱动下，通过所述吊臂5在所述Z轴滑轨4上的竖直移动，来改变所述激光加工头81的位置高度；如图2所示，所述调角器82安装在所述支架83的一端，所述调角器82与所述激光加工头81连接，用于调节所述激光加工头81的角度。

所述激光加工头81包括反光镜安装座811、锁紧套筒812、聚光镜安装座813和导光插座814，所述锁紧套筒812为细长状的圆柱套筒，所述锁紧套筒812的一端安装有反光镜安装座811，如图3所示，所示反光镜安装座811上装有反光镜片，用于反射激光器发射出的激光光束，所述锁紧套筒812的另一端安装有聚光镜安装座813，所述导光插座814安装在所述聚光镜安装座813的另一端，所述导光插座814还与激光器连接，用于传输激光器发射出的激光光束。所述锁紧套筒812为细长套筒，其径长比的范围为1:5～1：15之间。径长比为锁紧套筒812孔径与锁紧套筒812长度比值。

在对所述待加工工件7进行加工时，激光器发射出激光光束，所述导光插座814用于传输激光光束，所述聚光镜安装座813内安装有聚光镜片，当所述导光插座814将激光光束传输到聚光镜时，通过聚光镜片的聚焦作用后再将激光光束传输到所述反光镜安装座811上的反光镜片，最后通过反光镜片的反射作用，将激光光束从所述锁紧套筒812边上的小孔内反射出来，照射在所述待加工工件7上，对所述待加工工件7进行加工，所述反光镜以45°的角度安装在所述反光镜安装座811上，由此将激光光束垂直的照射在所述待加工工件7的表面。

所述工作台1的一端还安装有控制终端9，所述控制终端9用于输入指令，指令传输到所述工作台1内部的控制系统来控制整套加工装置所进行的加工工作。例如，当待加工工件7不需要旋转加工时，则不需要输入旋转指令，调节好所述激光加工头81和所述待加工工件7的高度便可直接进行加工；在对于复杂曲面及受限空间进行加工时，所述控制终端9也可以通过输出指令控制旋转夹具360°旋转，一方面通过所述Y轴导轨3带动所述万向旋转夹具6向所述激光加工头81方向做匀速直线运动，另一方面通过旋转夹具使所述待加工工件7做匀速缓慢转动，可以在所述待加工工件7表面加工出螺旋扫描线轨迹，实现在狭长受限空间复杂曲面上的精确加工。此外如果待加工工件7中存在中心孔或者其他偏心孔需要加工，因为所述锁紧套筒812为细长状的，可以伸入中心孔或者其他偏心孔处加工。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于狭长受限空间复杂曲面的激光加工装置，其特征在于，包括工作台(1)，Z轴滑轨(4)、移动平台、吊臂(5)、万向旋转夹具(6)和激光组件(8)；

所述工作台(1)内安装激光器，用于产生激光光束；所述Z轴滑轨(4)安装在工作台(1)上，所述吊臂(5)一端可移动安装在Z轴滑轨(4)上，所述吊臂(5)另一端安装激光组件(8)，所述激光器与激光组件(8)连接；

所述移动平台安装在工作台(1)上，所述移动平台上安装万向旋转夹具(6)，用于使万向旋转夹具(6)平面移动；所述万向旋转夹具(6)装夹待加工工件，所述激光组件(8)用于对待加工工件加工。

2.根据权利要求1所述的用于狭长受限空间复杂曲面的激光加工装置，其特征在于，所述万向旋转夹具(6)包括万向平口钳(61)和旋转夹具，所述万向平口钳(61)固定于Y轴滑轨(3)上；所述旋转夹具与所述万向平口钳(61)连接，所述旋转夹具装夹待加工工件，通过万向平口钳(61)调节旋转夹具装夹的待加工工件的角度。

3.根据权利要求1所述的用于狭长受限空间复杂曲面的激光加工装置，其特征在于，所述激光组件(8)包括激光加工头(81)、调角器(82)和支架(83)，所述支架(83)一端与所述吊臂(5)连接，所述支架(83)的另一端与所述调角器(82)连接；所述激光加工头(81)与所述调角器(82)连接，所述调角器(82)用于调节所述激光加工头(81)的角度。

4.根据权利要求2所述的用于狭长受限空间复杂曲面的激光加工装置，其特征在于，所述旋转夹具包括旋转台(621)和三爪卡盘(622)；所述旋转台(621)与所述三爪卡盘(622)连接；所述三爪卡盘(622)用于装夹待加工工件。

5.根据权利要求3所述的用于狭长受限空间复杂曲面的激光加工装置，其特征在于，所述激光加工头(81)包括反光镜安装座(811)、锁紧套筒(812)、聚光镜安装座(813)和导光插座(814)，所述反光镜安装座(811)安装在所述锁紧套筒(812)一端，所述聚光镜安装座(813)安装所述调角器(82)上；所述导光插座(814)与激光器连接；所述反光镜安装座(811)里装有反光镜片用于反射激光光束，所述聚光镜安装座(813)里装有聚光镜片；所述激光器产生的激光光束经过聚焦镜片到达反光镜片，再通过反光镜片将激光光束从所述锁紧套筒(812)的圆孔中射出，照射在待加工工件上。