管板一体多维切割机的制作方法

本发明涉及一种管板一体多维切割机，属于激光切割技术领域。

背景技术：

激光切割作为一种快速高效的加工方式，已经在各种工业领域得到广泛应用。激光切割机是一种用激光束进行切割加工的设备，主要包括激光发生器、扩束镜、聚焦镜、工作台、平面夹具或旋转夹具及其它相关控制单元，其中旋转夹具用于装夹待切割管材，夹具的旋转带动管材转动，激光切割机对管材进行切割，由于激光切割的高精度特性，如何使旋转夹具平稳运行，实现度管材的精确切割，成为工程师们需要讨论的重点。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种管板一体多维切割机，该切割机可以同时实现对板材和管材进行切割，能够降低切割成本，提高工作效率，且不受管材长度限制，加工范围大。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种管板一体多维切割机，包括底座、相对设置于底座两侧表面的侧导轨、前端支撑机构、后端旋转机构和切割机构，所述切割机构活动安装于底座上表面，所述后端旋转机构通过导轨安装于底座一侧表面并可以沿着导轨前后移动，所述前端支撑机构与后端旋转机构平行设置，安装于底座一端；

所述前端支撑机构进一步包括电机、支撑座、大同步带轮、小同步带轮和转盘，所述电机和小同步带轮分别安装于支撑座下方两侧，此电机的输出轴穿过支撑座并小同步带轮固定连接，所述转盘的主轴嵌入支撑座的安装孔内，此主轴与支撑座安装孔内壁之间通过轴承接触连接，所述大同步带轮固定于转盘的主轴端面上，一同步带连接小同步带轮和大同步带轮；

所述前端支撑机构的转盘进一步包括左右导向环、上下导向环、大圆盘、导向环挡板和2个带轴小齿轮，所述大圆盘后端面具有所述主轴，所述大圆盘前端面沿周向等间隔设置有四个滑座，此滑座上均设置有可移动的滑块，一滚轮支架固定于滑块上，此滚轮支架靠近大圆盘中心的一端安装有一滚轮，所述左右导向环、上下导向环和导向环挡板依次套装于大圆盘的主轴上，所述左右导向环、上下导向环各自的边缘均具有一齿条，所述2个带轴小齿轮中一个穿过大圆盘并与左右导向环的齿条啮合，所述2个带轴小齿轮中另一个穿过大圆盘并与上下导向环的齿条啮合；

所述大圆盘沿周向等间隔设置有四条导向槽，所述左右导向环的上部区和下部区分别设置有上让位槽和下让位槽，所述左右导向环的左部区和右部区分别设置有左导向槽和右导向槽，所述上下导向环的上部区和下部区分别设置有上导向槽和下导向槽，所述上下导向环的左部区和右部区分别设置有左让位槽和右让位槽；

一左导向杆依次嵌入滑块、滑座的中央通孔、大圆盘的导向槽、左右导向环的左导向槽和上下导向环的左让位槽，一右导向杆依次嵌入滑块、滑座的中央通孔、大圆盘的导向槽、左右导向环的右导向槽和上下导向环的右让位槽，一上导向杆依次嵌入滑块、滑座的中央通孔、大圆盘的导向槽、左右导向环的上让位槽和上下导向环的上导向槽，一下导向杆依次嵌入滑块、滑座的中央通孔、大圆盘的导向槽、左右导向环的下让位槽和上下导向环的下导向槽；

所述后端旋转机构进一步包括行进电机、直角减速机、连接轴、转台支撑座和气动卡盘，所述行进电机安装于直角减速机下方，所述直角减速机通过轴承和轴承锁紧螺母安装于连接轴一端，所述连接轴的另一端穿过转台支撑座的安装通孔并通过一法兰与气动卡盘安装连接；

所述切割机构进一步包括横梁、可沿横梁水平滑动的安装架和激光切割头，所述横梁横跨于底座上方并通过设置于底座上表面两侧的导轨与底座活动连接，所述激光切割头安装于安装架上并能够沿安装架上下滑动；

所述切割机构的激光切割头进一步包括光纤接口、壳体、上定位环、连接套、下定位环、电容传感器和喷嘴，所述壳体的前端设有前埠，壳体的末端设置有一斜面安装板，位于壳体末端的下端设有下埠，所述光纤接口安装到壳体的前埠，位于壳体内腔末端的斜面安装板上从上往下依次安装有变曲率凸面反射镜、变曲率反射镜，位于壳体内腔内的前端且位于前埠下方安装有一变曲率凹面反射镜，所述光线界面和变曲率凸面反射镜与变曲率凹面反射镜和变曲率反射镜分别位于第一平面和位于第一平面正下方的第二平面上；

所述上定位环、下定位环分别安装到连接套的上端、下端上，所述连接套与壳体的下埠之间通过上定位环连接，所述连接套与一喷嘴套之间通过下定位环连接，一喷嘴安装于喷嘴套的下端，所述电容传感器安装于喷嘴套内，一聚焦凸透镜和保护平面镜分别安装于连接套的上、下端处。

上述技术方案中进一步改进的方案如下：

1.上述方案中，所述左导向杆、右导向杆与左右导向环的左导向槽和右导向槽之间通过一轴承连接，压住轴承的轴承压盖通过螺钉固定于左导向杆、右导向杆各自的末端端面。

2.上述方案中，所述上导向杆、下导向杆与上下导向环的上导向槽和下导向槽之间通过一轴承连接，压住轴承的轴承压盖通过螺钉固定于上导向杆、下导向杆各自的末端端面。

3.上述方案中，所述喷嘴套的内径尺寸大于下定位环的外径尺寸。

4.上述方案中，一左、右销钉分别嵌入喷嘴套四周，并与下定位环的外壁接触，当旋转左、右销钉时，此左、右销钉推动喷嘴套平移。

5.上述方案中，所述安装架与横梁之间设置有防尘罩。

6.上述方案中，所述安装架的上表面和激光切割头的上表面之间连接有内置线缆的拖链。

7.上述方案中，所述横梁的长度尺寸与横梁和底座之间高度尺寸的比例为10：（0.4~1）。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

1.本发明管板一体多维切割机，其包括底座、相对设置于底座两侧表面的侧导轨、前端支撑机构、后端旋转机构和切割机构，在使用时，将板材固定在底座上，激光切割头可以沿着侧导轨方向、切割机构的横梁方向和竖直方向运动，进而能够对板材进行三维切割；将激光切割头移动至靠近管材一侧，激光切割头与旋转机构、支撑机构配合，对管材进行切割，在同一切割机上对板材和管材进行切割，能够降低切割成本，提高工作效率，且不受管材长度限制，加工范围大；其次，其安装架与横梁之间设置有防尘罩，避免了灰尘等杂物对切割机构的不利影响，保证切割机构的精度，并延长了使用寿命。

2.本发明管板一体多维切割机，其前端支撑机构包括左右导向环、上下导向环、大圆盘、导向环挡板和2个带轴小齿轮，左右导向环、上下导向环各自的边缘均具有一齿条，2个带轴小齿轮中一个穿过大圆盘并与左右导向环的齿条啮合，2个带轴小齿轮中另一个穿过大圆盘并与上下导向环的齿条啮合，左右导向环和上下导向环的设置，分别控制左右方向的滑块和上下方向的滑块对穿入该支撑机构的管材进行夹紧，左右方向和上下方向分开控制，可以对方形和圆形管材之外的其他异型管进行支撑定位，从而扩大激光切割机的加工范围，提高工作效率。

3.本发明管板一体多维切割机，其大圆盘沿周向等间隔设置有四条导向槽，左右导向环的左部区和右部区分别设置有左导向槽和右导向槽，上下导向环的上部区和下部区分别设置有上导向槽和下导向槽，一左导向杆依次嵌入滑块、滑座的中央通孔、大圆盘的导向槽、左右导向环的左导向槽和上下导向环的左让位槽，一右导向杆依次嵌入滑块、滑座的中央通孔、大圆盘的导向槽、左右导向环的右导向槽和上下导向环的右让位槽，一上导向杆依次嵌入滑块、滑座的中央通孔、大圆盘的导向槽、左右导向环的上让位槽和上下导向环的上导向槽，一下导向杆依次嵌入滑块、滑座的中央通孔、大圆盘的导向槽、左右导向环的下让位槽和上下导向环的下导向槽，各个导向杆与导向槽的设置，配合带轴小齿轮，巧妙的带动各个方向滑块的运动，从四个方向对穿入支撑机构内的管材进行夹紧定位；其次，其左导向杆、右导向杆与左右导向环的左导向槽和右导向槽之间通过一轴承连接，上导向杆、下导向杆与上下导向环的上导向槽和下导向槽之间通过一轴承连接，各个方向导向杆与导向环的导向槽之间的轴承设置，大大降低导向环运动过程中的摩擦系数，保证其回转精度，防止运动过程中出现卡死等现象，还可以减少磨损，延长设备使用寿命；此外，一压住轴承的轴承压盖通过螺钉固定于左导向杆、右导向杆各自的末端端面，导向杆末端轴承盖的设置，既可以防止灰尘等进入轴承内影响其工作效能，又可以限制轴承在前后方向的位置，保证轴承转动的准确性。

附图说明

附图1为本发明管板一体多维切割机结构示意图；

附图2为本发明管板一体多维切割机的前端支撑机构结构示意图；

附图3为本发明管板一体多维切割机的前端支撑机构的转盘结构示意图；

附图4为本发明管板一体多维切割机的后端旋转机构结构示意图；

附图5为本发明管板一体多维切割机的激光切割头结构示意图。

以上附图中：1、底座；2、侧导轨；3、前端支撑机构；31、电机；32、支撑座；33、大同步带轮；34、小同步带轮；35、转盘；36、主轴；37、安装孔；38、轴承；39、同步带；4、后端旋转机构；401、行进电机；402、直角减速机；403、连接轴；404、转台支撑座；405、气动卡盘；406、轴承；407、轴承锁紧螺母；408、法兰；5、左右导向环；6、上下导向环；61、齿条；62、上让位槽；63、下让位槽；64、左导向槽；65、右导向槽；66、上导向槽；67、下导向槽；68、左让位槽；69、右让位槽；7、大圆盘；72、导向槽；8、导向环挡板；9、带轴小齿轮；10、滑座；11、滑块；12、滚轮支架；13、滚轮；14、左导向杆；15、右导向杆；16、上导向杆；17、下导向杆；18、轴承；19、轴承压盖；20、螺钉；21、切割机构；211、横梁；212、安装架；213、激光切割头；801、光线界面；802、壳体；821、前埠；822、下埠；803、上定位环；804、连接套；805、下定位环；806、电容传感器；807、喷嘴；808、斜面安装板；809、变曲率凸面反射镜；810、变曲率反射镜；811、变曲率凹面反射镜；812、喷嘴套；813、密封圈；814、聚焦凸透镜；815、保护平面镜；816、左销钉；817、右销钉；214、导轨；90、防尘罩；91、拖链。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例1：一种管板一体多维切割机，包括底座1、相对设置于底座1两侧表面的侧导轨2、前端支撑机构3、后端旋转机构4和切割机构21，所述切割机构21活动安装于底座1上表面，所述后端旋转机构4通过导轨2安装于底座1一侧表面并可以沿着导轨前后移动，所述前端支撑机构3与后端旋转机构4平行设置，安装于底座1一端；

所述前端支撑机构3进一步包括电机31、支撑座32、大同步带轮33、小同步带轮34和转盘35，所述电机31和小同步带轮34分别安装于支撑座32下方两侧，此电机31的输出轴穿过支撑座32并小同步带轮34固定连接，所述转盘35的主轴36嵌入支撑座32的安装孔37内，此主轴36与支撑座32安装孔37内壁之间通过轴承38接触连接，所述大同步带轮33固定于转盘35的主轴36端面上，一同步带39连接小同步带轮34和大同步带轮33；

所述前端支撑机构3的转盘35进一步包括左右导向环5、上下导向环6、大圆盘7、导向环挡板8和2个带轴小齿轮9，所述大圆盘7后端面具有所述主轴36，所述大圆盘7前端面沿周向等间隔设置有四个滑座10，此滑座10上均设置有可移动的滑块11，一滚轮支架12固定于滑块11上，此滚轮支架12靠近大圆盘7中心的一端安装有一滚轮13，所述左右导向环5、上下导向环6和导向环挡板8依次套装于大圆盘7的主轴36上，所述左右导向环5、上下导向环6各自的边缘均具有一齿条61，所述2个带轴小齿轮9中一个穿过大圆盘7并与左右导向环5的齿条61啮合，所述2个带轴小齿轮9中另一个穿过大圆盘7并与上下导向环6的齿条61啮合；

所述大圆盘7沿周向等间隔设置有四条导向槽72，所述左右导向环5的上部区和下部区分别设置有上让位槽62和下让位槽63，所述左右导向环5的左部区和右部区分别设置有左导向槽64和右导向槽65，所述上下导向环6的上部区和下部区分别设置有上导向槽66和下导向槽67，所述上下导向环6的左部区和右部区分别设置有左让位槽68和右让位槽69；

一左导向杆14依次嵌入滑块11、滑座10的中央通孔、大圆盘7的导向槽72、左右导向环5的左导向槽64和上下导向环6的左让位槽68，一右导向杆15依次嵌入滑块11、滑座10的中央通孔、大圆盘7的导向槽72、左右导向环5的右导向槽65和上下导向环6的右让位槽69，一上导向杆16依次嵌入滑块11、滑座10的中央通孔、大圆盘7的导向槽72、左右导向环5的上让位槽62和上下导向环6的上导向槽66，一下导向杆17依次嵌入滑块11、滑座10的中央通孔、大圆盘7的导向槽72、左右导向环5的下让位槽63和上下导向环6的下导向槽67；

所述后端旋转机构4进一步包括行进电机401、直角减速机402、连接轴403、转台支撑座404和气动卡盘405，所述行进电机401安装于直角减速机402下方，所述直角减速机402通过轴承406和轴承锁紧螺母407安装于连接轴403一端，所述连接轴403的另一端穿过转台支撑座404的安装通孔并通过一法兰408与气动卡盘405安装连接；

所述切割机构21进一步包括横梁211、可沿横梁211水平滑动的安装架212和激光切割头213，所述横梁211横跨于底座1上方并通过设置于底座1上表面两侧的导轨214与底座1活动连接，所述激光切割头213安装于安装架212上并能够沿安装架212上下滑动；

所述切割机构21的激光切割头213进一步包括光纤接口801、壳体802、上定位环803、连接套804、下定位环805、电容传感器806和喷嘴807，所述壳体802的前端设有前埠821，壳体802的末端设置有一斜面安装板808，位于壳体802末端的下端设有下埠822，所述光纤接口801安装到壳体802的前埠821，位于壳体802内腔末端的斜面安装板808上从上往下依次安装有变曲率凸面反射镜809、变曲率反射镜810，位于壳体802内腔内的前端且位于前埠821下方安装有一变曲率凹面反射镜811，所述光线界面801和变曲率凸面反射镜809与变曲率凹面反射镜811和变曲率反射镜810分别位于第一平面和位于第一平面正下方的第二平面上；

所述上定位环803、下定位环805分别安装到连接套804的上端、下端上，所述连接套804与壳体802的下埠822之间通过上定位环803连接，所述连接套804与一喷嘴套812之间通过下定位环805连接，一喷嘴807安装于喷嘴套812的下端，所述电容传感器806安装于喷嘴套812内，一聚焦凸透镜814和保护平面镜815分别安装于连接套804的上、下端处，所述喷嘴套812的内径尺寸大于下定位环805的外径尺寸，一左、右销钉816、817分别嵌入喷嘴套812四周，并与下定位环805的外壁接触，当旋转左、右销钉816、817时，此左、右销钉816、817推动喷嘴套812平移。

上述上导向杆16、下导向杆17与上下导向环6的上导向槽66和下导向槽67之间通过一轴承18连接，压住轴承18的轴承压盖19通过螺钉20固定于上导向杆16、下导向杆17各自的末端端面。

上述安装架212的上表面和激光切割头213的上表面之间连接有内置线缆的拖链91。

上述横梁211的长度尺寸与横梁211和底座1之间高度尺寸的比例为10：0.5。

实施例2：一种管板一体多维切割机，包括底座1、相对设置于底座1两侧表面的侧导轨2、前端支撑机构3、后端旋转机构4和切割机构21，所述切割机构21活动安装于底座1上表面，所述后端旋转机构4通过导轨2安装于底座1一侧表面并可以沿着导轨前后移动，所述前端支撑机构3与后端旋转机构4平行设置，安装于底座1一端；

所述前端支撑机构3进一步包括电机31、支撑座32、大同步带轮33、小同步带轮34和转盘35，所述电机31和小同步带轮34分别安装于支撑座32下方两侧，此电机31的输出轴穿过支撑座32并小同步带轮34固定连接，所述转盘35的主轴36嵌入支撑座32的安装孔37内，此主轴36与支撑座32安装孔37内壁之间通过轴承38接触连接，所述大同步带轮33固定于转盘35的主轴36端面上，一同步带39连接小同步带轮34和大同步带轮33；

所述前端支撑机构3的转盘35进一步包括左右导向环5、上下导向环6、大圆盘7、导向环挡板8和2个带轴小齿轮9，所述大圆盘7后端面具有所述主轴36，所述大圆盘7前端面沿周向等间隔设置有四个滑座10，此滑座10上均设置有可移动的滑块11，一滚轮支架12固定于滑块11上，此滚轮支架12靠近大圆盘7中心的一端安装有一滚轮13，所述左右导向环5、上下导向环6和导向环挡板8依次套装于大圆盘7的主轴36上，所述左右导向环5、上下导向环6各自的边缘均具有一齿条61，所述2个带轴小齿轮9中一个穿过大圆盘7并与左右导向环5的齿条61啮合，所述2个带轴小齿轮9中另一个穿过大圆盘7并与上下导向环6的齿条61啮合；

所述大圆盘7沿周向等间隔设置有四条导向槽72，所述左右导向环5的上部区和下部区分别设置有上让位槽62和下让位槽63，所述左右导向环5的左部区和右部区分别设置有左导向槽64和右导向槽65，所述上下导向环6的上部区和下部区分别设置有上导向槽66和下导向槽67，所述上下导向环6的左部区和右部区分别设置有左让位槽68和右让位槽69；

一左导向杆14依次嵌入滑块11、滑座10的中央通孔、大圆盘7的导向槽72、左右导向环5的左导向槽64和上下导向环6的左让位槽68，一右导向杆15依次嵌入滑块11、滑座10的中央通孔、大圆盘7的导向槽72、左右导向环5的右导向槽65和上下导向环6的右让位槽69，一上导向杆16依次嵌入滑块11、滑座10的中央通孔、大圆盘7的导向槽72、左右导向环5的上让位槽62和上下导向环6的上导向槽66，一下导向杆17依次嵌入滑块11、滑座10的中央通孔、大圆盘7的导向槽72、左右导向环5的下让位槽63和上下导向环6的下导向槽67；

所述后端旋转机构4进一步包括行进电机401、直角减速机402、连接轴403、转台支撑座404和气动卡盘405，所述行进电机401安装于直角减速机402下方，所述直角减速机402通过轴承406和轴承锁紧螺母407安装于连接轴403一端，所述连接轴403的另一端穿过转台支撑座404的安装通孔并通过一法兰408与气动卡盘405安装连接；

所述切割机构21进一步包括横梁211、可沿横梁211水平滑动的安装架212和激光切割头213，所述横梁211横跨于底座1上方并通过设置于底座1上表面两侧的导轨214与底座1活动连接，所述激光切割头213安装于安装架212上并能够沿安装架212上下滑动；

所述切割机构21的激光切割头213进一步包括光纤接口801、壳体802、上定位环803、连接套804、下定位环805、电容传感器806和喷嘴807，所述壳体802的前端设有前埠821，壳体802的末端设置有一斜面安装板808，位于壳体802末端的下端设有下埠822，所述光纤接口801安装到壳体802的前埠821，位于壳体802内腔末端的斜面安装板808上从上往下依次安装有变曲率凸面反射镜809、变曲率反射镜810，位于壳体802内腔内的前端且位于前埠821下方安装有一变曲率凹面反射镜811，所述光线界面801和变曲率凸面反射镜809与变曲率凹面反射镜811和变曲率反射镜810分别位于第一平面和位于第一平面正下方的第二平面上；

所述上定位环803、下定位环805分别安装到连接套804的上端、下端上，所述连接套804与壳体802的下埠822之间通过上定位环803连接，所述连接套804与一喷嘴套812之间通过下定位环805连接，一喷嘴807安装于喷嘴套812的下端，所述电容传感器806安装于喷嘴套812内，一聚焦凸透镜814和保护平面镜815分别安装于连接套804的上、下端处，所述喷嘴套812的内径尺寸大于下定位环805的外径尺寸，一左、右销钉816、817分别嵌入喷嘴套812四周，并与下定位环805的外壁接触，当旋转左、右销钉816、817时，此左、右销钉816、817推动喷嘴套812平移。

上述左导向杆14、右导向杆15与左右导向环5的左导向槽64和右导向槽65之间通过一轴承18连接，压住轴承18的轴承压盖19通过螺钉20固定于左导向杆14、右导向杆15各自的末端端面。

上述安装架212与横梁211之间设置有防尘罩90。

上述安装架212的上表面和激光切割头213的上表面之间连接有内置线缆的拖链91。

上述横梁211的长度尺寸与横梁211和底座1之间高度尺寸的比例为10：0.8。

采用上述切割机时，可在同一切割机上对板材和管材进行切割，能够降低切割成本，提高工作效率，且不受管材长度限制，加工范围大；通过左右导向环和上下导向环的设置，分别控制左右方向的滑块和上下方向的滑块对穿入该支撑机构的管材进行夹紧，左右方向和上下方向分开控制，可以对方形和圆形管材之外的其他异型管进行支撑定位，从而扩大激光切割机的加工范围，提高工作效率；其次，各个导向杆与导向槽的设置，配合带轴小齿轮，巧妙的带动各个方向滑块的运动，从四个方向对穿入支撑机构内的管材进行夹紧定位；再次，其各个方向导向杆与导向环的导向槽之间的轴承设置，大大降低导向环运动过程中的摩擦系数，保证其回转精度，防止运动过程中出现卡死等现象，还可以减少磨损，延长设备使用寿命；此外，导向杆末端轴承盖的设置，既可以防止灰尘等进入轴承内影响其工作效能，又可以限制轴承在前后方向的位置，保证轴承转动的准确性。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。