长尺寸回转体加工件激光旋转打标系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种打标系统，尤其涉及一种长尺寸回转体加工件激光旋转打标系统。
【背景技术】
[0002]激光打标是激光加工中应用最广泛的领域，激光打标是利用激光的高密度能量对加工材料作用，产生物理或者化学变化，形成所需加工的文字或图形，目前已广泛应用于薄钢板、不锈钢、铝合金等各种材质的加工。
[0003]目前，大部分都集中在对平面上打标，对于圆柱形的回转体的激光打标鲜见报道，仅有的少量报道也集中在加工件旋转，固定激光器进行静态打标，例如，专利“激光旋转打标工装夹具(20142056265.6)、旋转轴装置以及具备该旋转轴装置的旋转打标器(201420633748.0)、工件旋转打标夹具(201120536262.1) ”等。这些加工件旋转，固定激光器进行静态打标的结构均受振镜加工区域的影响，一般加工长度在50_左右，无法满足对于一些轴向尺寸长的圆柱的加工要求；图案的标记是通过振镜的反射镜摆动来达到轴向的运动，轴向加工范围明显受到激光打标系统的限制，只能在振镜可加工范围内进行加工；而且可加工件长度固定不能改变，只能适合某一固定长度回转体，激光加工设备是专用的，不能灵活应用于其他应用领域。
[0004]另外，传统平面打标系统在进行加工时，激光的焦点始终只能处于离振镜的一定距离位置，就是说当加工前激光焦点对准某一加工面时候，如果被加工件不旋转的话，其另外一个径向位置就不可能保证焦点处于加工面上，处于离焦状态，就会出现各行标记图案和文字的各个位置深浅不一致。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种长尺寸回转体加工件激光旋转打标系统，可保证加工质量，且加工件可长可短而不受激光打标系统限制。
[0006]为实现上述目的，本实用新型提供一种长尺寸回转体加工件激光旋转打标系统，包括底座和安装在底座上的激光系统，所述底座上安装有驱动装置、由卡盘和顶针构成的装夹固定装置、第一导轨、第二导轨、平移装置、升降装置和控制系统，卡盘安装在驱动装置的输出轴上，第一导轨和第二导轨与输出轴的轴线平行，顶针可滑动地安装在第一导轨上，平移装置可滑动地安装在第二导轨上，第二导轨可升降地安装在升降装置上，激光系统安装在平移装置上，激光系统的激光光轴与输出轴的轴线平行，所述的驱动装置、平移装置和升降装置均连接至控制系统。
[0007]作为本实用新型的进一步改进，所述的第一导轨和第二导轨均分别安装在装夹固定装置的两相对侧。
[0008]作为本实用新型的进一步改进，所述卡盘为三爪卡盘或四爪卡盘。
[0009]作为本实用新型的进一步改进，所述驱动装置为旋转电机。
[0010]作为本实用新型的进一步改进，所述激光系统包括激光器和振镜，激光器为输出1064nm波长红外激光、输出功率为20W的光纤激光器，振镜为加工范围为35 X 5mm的高精度数字振镜头。
[0011]与现有技术相比，本实用新型的长尺寸回转体加工件激光旋转打标系统的有益效果如下:
[0012](I)采用卡盘和顶针作为装夹固定装置固定被加工件，顶针可以沿着第一导轨来回移动(即被加工圆柱体轴向方向)，这就能保证柔性加工，加工件可长可短，而不受激光打标系统限制。
[0013](2)采用平移、升降、旋转三轴运动方式，升降装置和平移装置用于上下方向和垂直加工件径向运动，被加工件随着加工进度同步旋转，这样保证激光能准确对焦到加工件的加工面上，特别是在加工圆锥形加工件的时候，可以根据加工指令，调节激光焦点位置，保证激光激光焦点始终位于被加工表面，避免了振镜和加工面变动的缺点，使得打标的深度高度一致，从而保证加工质量；而加工一周后，激光系统在第二导轨上沿着轴向平移，继续进行标记，两个标记范围边界相接，通过拼接的方式，能保证加工件的表面都处于加工区域，从而使得加工件的长度不受振镜影响，长尺寸甚至超长的尺寸圆柱体或者圆锥体都能处于加工范围。
[0014]通过以下的描述并结合附图，本实用新型将变得更加清晰，这些附图用于解释本实用新型的实施例。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型长尺寸回转体加工件激光旋转打标系统的示意图。
【具体实施方式】
[0016]现在参考附图描述本实用新型的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。
[0017]请参考图1，所述的长尺寸回转体加工件激光旋转打标系统包括控制系统1、驱动装置2、卡盘3、升降装置5、平移装置7、第二导轨8、底座9、第一导轨11、顶针12、激光系统。所述的控制系统1、驱动装置2、卡盘3、升降装置5、平移装置7、第二导轨8、第一导轨11、顶针12、激光系统均安装在底座9上。激光系统包括激光器4和振镜6。卡盘3安装在驱动装置2的输出轴上，顶针12和卡盘3相对设置，待加回转体工件10固定在卡盘3和顶针12之间，卡盘3和顶针12构成用于装卡待加回转体工件10的装夹固定装置，并保持待加回转体工件10的同心度和同轴度。第一导轨11和第二导轨8与输出轴的轴线平行，第一导轨11和第二导轨8均分别安装在装夹固定装置的两相对侧。顶针12可滑动地安装在第一导轨11上。平移装置7可滑动地安装在第二导轨8上。第二导轨8可升降地安装在升降装置5上，激光系统安装在平移装置7上，激光系统的激光光轴与输出轴的轴线平行，所述的驱动装置2、平移装置7和升降装置5均连接至控制系统。
[0018]所述控制系统I由控制卡和控制软件构成，控制器硬件系统采用USB数字接口形式，提供高速高精度的振镜6运动控制、激光实时同步精确控制(激光开关信号和PWM信号)、方向/脉冲信号控制驱动装置2和激光器4的移动，同时可对移动轴和旋转转轴参数进行设置。所述驱动装置2为旋转电机，采用DD马达(直驱马达)，其最大扭矩为200N.m，最高速度为120r.p.m，重复定位精度可达±0.0Olmm0所述卡盘3为三爪卡盘，也可以米用10寸的四爪卡盘，其最大夹紧力为4600Kgf，最高转速为4500r.p.m，夹紧范围为20mm-200mm。卡盘3和顶针12构成用于装卡待加回转体工件10的装夹固定装置，并保持待加回转体工件10的同心度和同轴度。所述激光器4为光纤激光器，其输出1064nm波长的红外激光，其输出功率为20W。所述升降装置5、平移装置7和第二导轨8为激光器4的三维运动平台，均采用研磨级高精度滚珠丝杆传动，最大速度为0.3m/s，重复定位精度±0.005mm。所述振镜6为高精度数字振镜头，其加工范围为35 X 5mm(视场镜的幅面决定)。所述第一导轨11，用于轴向调整顶针12的位置，以调整顶针12与卡盘3之间的位置，以适合不同长度的待加回转体工件10，其可供顶针12移动的范围是50_-1500_。
[0019]通过升降装置5、平移装置7调整激光系统的位置，使激光焦点处于待加回转体工件10的加工面上。激光器4发出的激光通过振镜6作用到待加回转体工件10的加工面上，完成与激光光轴垂直方向的一行的标识加工。之后在驱动装置2的直接驱动下，卡盘3旋转，卡盘3上夹持的待加回转体工件10随着旋转一定角度，待加回转体工件10另一径向位置处于激光光轴垂直位置，保证激光焦点位置还处于被待加回转体工件10的加工面上。以此类推，驱动装置2带动待加回转体工件10完成360°旋转，激光器4也在待加回转体工件10上完成一圈的加工，待加回转体工件10 —周圆环都可以被文字或者图案标识，形成一个圆环的被加工区域，环带的轴向加工长度为振镜6长度加工范围(如35_)。如果被待加回转体工件10是圆锥形这种半径尺寸渐变的回转体，控制系统I还能控制升降装置5、平移装置7做随动，保证激光焦点一直处在待加回转体工件10的加工面上。加工一周后，激光器4和振镜6沿着第二导轨8做轴向运动一段距离，再对待加回转体工件10进行360°旋转打标，形成一个和前者完全相同的标识环带，前后两个环带边界相互连接，拼接成一个图案，依次类推，完成整个待加回转体工件10的整个圆柱表面的覆盖加工。
[0020]以上结合最佳实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本实用新型的本质进行的修改、等效组合。
【主权项】
1.一种长尺寸回转体加工件激光旋转打标系统，包括底座和安装在底座上的激光系统，其特征在于:所述底座上安装有驱动装置、由卡盘和顶针构成的装夹固定装置、第一导轨、第二导轨、平移装置、升降装置和控制系统，卡盘安装在驱动装置的输出轴上，第一导轨和第二导轨与输出轴的轴线平行，顶针可滑动地安装在第一导轨上，平移装置可滑动地安装在第二导轨上，第二导轨可升降地安装在升降装置上，激光系统安装在平移装置上，激光系统的激光光轴与输出轴的轴线平行，所述的驱动装置、平移装置和升降装置均连接至控制系统。2.如权利要求1所述的长尺寸回转体加工件激光旋转打标系统，其特征在于:所述的第一导轨和第二导轨均分别安装在装夹固定装置的两相对侧。3.如权利要求1所述的长尺寸回转体加工件激光旋转打标系统，其特征在于:所述卡盘为三爪卡盘或四爪卡盘。4.如权利要求1所述的长尺寸回转体加工件激光旋转打标系统，其特征在于:所述驱动装置为旋转电机。5.如权利要求1所述的长尺寸回转体加工件激光旋转打标系统，其特征在于:所述激光系统包括激光器和振镜，激光器为输出1064nm波长红外激光、输出功率为20W的光纤激光器，振镜为加工范围为35X5mm的高精度数字振镜头。
【专利摘要】本实用新型公开了一种长尺寸回转体加工件激光旋转打标系统，包括底座和安装在底座上的激光系统，所述底座上安装有驱动装置、由卡盘和顶针构成的装夹固定装置、第一导轨、第二导轨、平移装置、升降装置和控制系统，卡盘安装在驱动装置的输出轴上，第一导轨和第二导轨与输出轴的轴线平行，顶针可滑动地安装在第一导轨上，平移装置可滑动地安装在第二导轨上，第二导轨可升降地安装在升降装置上，激光系统安装在平移装置上，激光系统的激光光轴与输出轴的轴线平行，所述的驱动装置、平移装置、升降装置和激光系统均连接至控制系统。本实用新型的长尺寸回转体加工件激光旋转打标系统可保证加工质量，且加工件可长可短而不受激光打标系统限制。
【IPC分类】B41J2/435
【公开号】CN204894798
【申请号】CN201520606765
【发明人】陈聪, 陈义红, 李贵林, 何铁锋
【申请人】广州安特激光技术有限公司
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年8月12日