CN2495407Y - 单柱移动式飞行光路数控激光加工机床 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种单柱移动式飞行光路数控激光加工机床,包括悬臂(3)、单立柱(5)、总操作控制台(6)、床身(7)、工作台(12)和外光路、数控及辅助装置。其中,单立柱(5)上部与悬臂(3)垂直连为一整体,单立柱下部与床身(7)呈横向即X方向活动相连;悬臂(3)上联有呈纵向即Y方向和呈垂向即Z方向活动相连的导光装置(2);设有激光束伸缩式防护套(16),其左端与导光装置(2)连接,其靠近右端的套体通过支架(17)固定在悬臂上,其右端装有中间反射镜(4),激光束光路是由中间反射镜经伸缩式防护套传输给导光装置的激光输出头(1)。本实用新型具有能够加工较大、较复杂的工件,以及结构简单、制作成本低等优点。

Description

单柱移动式飞行光路数控激光加工机床

所属技术领域

本实用新型产品是用于对金属进行激光热处理、熔覆、焊接和切割的单柱移动式飞行光路数控激光加工机床，该机床特别适用于长、大、重型轴类的外表面激光加工。

背景技术

要完成激光加工操作，须要有激光束与被加工件之间的相对运动，可以是工件运动，也可以是光束运动，或二者的组合。光束运动由导光系统来实现，其常用的运动方式约有三种结构类型：

a.工件以Z轴为中心旋转，光束在Z方向上下移动；

b.光束固定，工件在X、Y方向移动及Z方向上下移动和(或)旋转；

c.工件固定，光束沿X、Y方向移动，Z方向上下移动和(或)旋转。

较先进的多使工件不动而让激光输出头做多维灵活的运动，成为具有5轴或6轴的柔性加工系统，它代替了笨重的床身及大型工件运动。

光束沿X、y、Z方向的变化运动也称为飞行光路，飞行光路机构结构一般有：

1.龙门架式(双柱横梁)：龙门架不动(或动)，横梁Y向运动，导光头Z向运动，工作台X向运动(或不动)。

2.单柱悬臂式：单立柱和悬臂不动，导光头Y、Z向运动工作台旋转运动和(或)X向运动。

3.机座悬臂式：机座不动，悬臂X向运动，导光头Y、Z向运动和(或)旋转运动。

据检索查新，国内使用的激光加工机床尚有某些局限，有悬臂单独移动的，悬臂与其相连的机身分开，用于切割和焊接金属板等；有悬臂可在0-90°范围摇动的，立柱不动。

近年间，对大型轴类及轧辊进行强化处理，其采用的设备大多是改装如龙门架式加工机、轧辊机床等通用化的设备，前者是在直线运动的工作台上加装减速卡盘夹持工件旋转，只能加工较小的工件，可加工的直径＜Φ200mm。后者加装导光系统、数控系统，气、水、冷却系统等，成本费用特高，可加工工件最大不过Φ600×200mm，而且工件吊装不便。随着产品开发扩大和生产现场的需要，必须设计制造一种既满足使用且性能优异的新型激光加工机床。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服上述现有技术缺陷，提供一种结构新颖、实用性强的单柱移动式飞行光路数控激光加工机床，该机床不仅能解决超长、超大、超重工件(如轧辊，大直径管子)的激光加工问题，而且当对卡盘附件稍作变动，也可加工大型的法兰平面。

本实用新型解决技术问题时是按下述方案实现的：包括悬臂、单立柱、总操作控制台、床身、工作台和外光路、数控及辅助装置。其中，单立柱上部与悬臂垂直连为一整体，单立柱下部与床身呈横向即X方向活动相连；悬臂上联有呈纵向即Y方向和呈垂向即Z方向活动相连的导光装置；设有激光束伸缩式防护套，其左端与导光装置连接，其靠近右端的套体通过支架固定在悬臂上，其右端装有中间反射镜，激光束光路是由中间反射镜经伸缩式防护套传输给导光装置的激光输出头。

本实用新型与现有技术相比具有如下主要优点：

一是能加工较大的工件，特别是能加工超长、超大、超重工件(如轧辊，大直径管子)。

二是能加工较复杂的工件和便于起吊工件，从而给工件的加工带来方便。

三是结构简单，制作成本低，便于生产和推广。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是图1的右视图。

图3是图1的俯视图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步说明。

本实用新型产品为单柱悬臂移动式，它与上述1(龙门架式)不同之处为：非龙门架式而是单立柱，与上述2(单柱悬臂式)、3(机座悬臂式)不同之处为：立柱与悬臂为整体式，立柱是可移动的。设计制造本产品的目的，在于运用一种轻型的激光机床去解决超长、超大、超重工件(如轧辊，大直径管子)的激光加工问题，当对卡盘附件稍作变动，也可加工大型的法兰平面。

本实用新型的结构如图1、图2、图3所示，包括悬臂3、单立柱5、总操作控制台6、床身7、工作台12和外光路、数控及辅助装置。其中，单立柱5上部与悬臂3垂直连为一整体，单立柱下部与床身7呈横向即X方向活动相连；悬臂上联有呈纵向即Y方向和呈垂向即Z方向活动相连的导光装置2；设有激光束伸缩式防护套16，其左端与导光装置2连接，其靠近右端的套体通过支架17固定在悬臂上，其右端装有中间反射镜4，激光束光路是由中间反射镜经伸缩式防护套传输给导光装置的激光输出头1。

上述单立柱，其下部通过滚珠导轨副11与床身7呈横向即X方向活动相连。

上述悬臂是通过滚珠导轨副连接导光装置的，其中，悬臂是通过其内部的滚珠导轨副15呈纵向即Y方向与导光装置的的移动机构活动相连，导光装置是通过其内部的滚珠导轨副14与激光输出头1呈垂向即Z方向活动相连。

上述总操作控制台固定在单立柱上。

可见光同轴瞄准装置8是可以垂直移动的，它装在单立柱5的顶部上，用在机床运行前调校各反射镜使激光束处于正确的光轴位置。卡盘减速装置10安装在工作台12上，另一端有可调支架13，工作台12不动(与地面固定)，卡盘和支架卡持轴类工件，并使工件作旋转运动。

本产品的床身、立柱、悬臂都是焊接结构，设计上加大悬臂的刚度减轻其质量，导光装置为挂扣式精密活动联接，所有这些，得以消除导光头可能产生的振动。

主要技术规格：

a.五轴四联动多功能式，可满足主体工件(长×宽×高≤7500mm×800mm×800mm或长度×直径≤7500mm×Φ300mm)表面激光加工；

b.加工特性

X轴行程     3500mm， 移动速度0-100mm/s，  重复精度0.3mm

Y轴行程     1200mm， 移动速度0-100mm/s，  重复精度0.1mm

Z轴行程     700mm，  移动速度0-80mm/s，   重复精度0.2mm

卧式旋转卡盘Φ630mm，转速0-20rpm，任意可调

倾斜旋转卡盘Φ250mm，转速0-20rpm，倾角0-90°

c.数控软件可实现对平面、柱面及其它复杂曲面的编程自动加工；

d.透射式及反射式聚焦系统，可互换，可对工件进行窄带加工(带宽2-7mm)，宽带扫描系统可对工件进行宽带加工(带宽12-25mm)。

设计的自动送粉器9，专用于熔覆加工时(利用高能密度的激光束使落在基材表面的合金粉末熔化而与基材表面相互熔合)对工件表面输送粉末，现有的送粉器不外乎自重式和气动式两种，而气动式的缺点较多，粉末浪费大，本送粉器属自重式送粉装置。

转盘的转速决定了粉末的流量。作为附件的送粉器，其特点在于：

1.Φ65mm无级调速电机与蜗轮减速器是一个整体，外型尺寸最小(长×宽×高235mm×175mm×230mm)。

2.无喷嘴，毋需辅助气体。

本实用新型的工作过程是：单立柱5籍助底部两侧精密接触的滚珠导轨副11沿床身7移动；导光装置2又通过滚珠导轨副沿悬臂3移动，同理，激光输出头1可以垂直上下移动；中间反射镜4使激光束经伸缩式防护套16传输给导光装置。如此，激光束便完成了X、Y、Z三维运动。工作者坐在总操作控制台6上随立柱移动，便于目视加工状态。总操作台除控制飞行光路的运动外，同时，还控制激光开闭，控制水冷机组的运行；控制熔覆合金粉末的自动送粉器9及宽带扫描系统；显示各种工况，并具有故障报警功能。

Claims (5)

1.一种用于对金属进行激光热处理、熔覆、焊接和切割的单柱移动式飞行光路数控激光加工机床，包括悬臂(3)、单立柱(5)、总操作控制台(6)、床身(7)、工作台(12)和外光路、数控及辅助装置，其特征是单立柱(5)上部与悬臂(3)垂直连为一整体，单立柱下部与床身(7)呈横向即X方向活动相连；悬臂(3)上联有呈纵向即Y方向和呈垂向即Z方向活动相连的导光装置(2)；设有激光束伸缩式防护套(16)，其左端与导光装置(2)连接，其靠近右端的套体通过支架(17)固定在悬臂上，其右端装有中间反射镜(4)，激光束光路是由中间反射镜经伸缩式防护套传输给导光装置的激光输出头(1)。

2.根据权利要求1所述的单柱移动式飞行光路数控激光加工机床，其特征是所述的单立柱(5)，其下部通过滚珠导轨副(11)与床身(7)呈横向即X方向活动相连。

3.根据权利要求1所述的单柱移动式飞行光路数控激光加工机床，其特征是所述的悬臂(3)通过滚珠导轨副连接导光装置(2)，其中，悬臀是通过其内部的滚珠导轨副(15)呈纵向即Y方向与导光装置的的移动机构活动相连，导光装置是通过其内部的滚珠导轨副(14)与激光输出头(1)呈垂向即Z方向活动相连。

4.根据权利要求1所述的单柱移动式飞行光路数控激光加工机床，其特征是所述的工作台(12)是固定在地面上，其两端分别装有夹持工件的卡盘减速装置(10)和可调支架(13)。

5.根据权利要求4所述的单柱移动式飞行光路数控激光加工机床，其特征是所述的工件是长×宽×高≤7500mm×800mm×800mm或长度×直径≤7500mm×Φ300mm的工件。

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