一种三维激光切割机的制作方法

本实用新型涉激光加工技术领域，尤其涉及一种三维激光切割机。

背景技术：

激光切割作为一种新的切割技术，因其具有切割速度快、生产效率高、切割表面质量好、热影响区小以及环保等优点，现已得到广泛地应用。

随着激光加工技术的发展，在激光加工技术领域对三维加工的需求越来越多，目前的三维激光加工设备中，在与激光发生器相连的竖直筒体底部是通过旋转电机连接反射机构，竖直筒体内设置有光路管道，光路管道的上端通过轴承与竖直筒体的顶部连接，光路管道的下端穿过旋转电机并通过轴承与反射机构相连接，通过激光发生器发射出的激光束平行射入到光路管道内，会经反射机构进行反射，从而改变激光路线，并使光线平行的从后段的切割头中射出。

因三维激光切割机需要适应复杂工件的切割，故需要通过旋转来带动切割头实现多方向、多角度调节，通常情况下旋转电机在旋转的过程中，带动下端的反射机构旋转，反射机构在旋转的同时带动光路管道下端的轴承外圈转动，从而使光路管道保持和竖直筒体不动，经过光路管道的激光线束依然会平行的聚焦到反射机构的反射镜片上。但激光切割机属于高速、高功率作业的设备，在作业过程中，旋转电机由于自身精度问题，会发生一定的径向跳动，由此以来，旋转电机在轻微摆动的过程中，反射机构也会跟随摆动，由于光路管道上下两端都采用轴承连接，使得光路管道两端呈刚性固定。因此，旋转电机出现径向跳动时，会导致光路管道下端的轴承转动受阻，使反射机构转动卡顿，最终导致反射机构旋转不到位，切割头精度定位不准。同时也会造成反射机构发生径向跳动时，光路管道由于刚性固定缘故，光线从光路管道射入反射机构的反射镜片上，造成出射光线偏差，最终导致激光无法聚焦，以至于无法实现工件切割。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提出了一种三维激光切割机，来解决现有技术中旋转电机存在径向跳动时，会导致光路管道下端的轴承转动受阻，使反射机构转动卡顿，最终导致反射机构旋转不到位，切割头精度定位不准，以及激光线束从光路管道入射到反射机构后，造成出射光线偏差的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种三维激光切割机，包括：

激光发生器；

竖直筒体，竖直筒体的顶部与激光发生器的激光入口相连接；

第一旋转电机，与竖直筒体的底部固定连接；

第一反射机构，包括第一弯头及第一反射镜片，所述第一弯头的一端与第一旋转电机转动连接，另一端用于连接切割头，所述第一弯头内设置有相互垂直连通的第一通道及第二通道，所述第一反射镜片固定设置在第一通道及第二通道连接处；

光路管道，设置在竖直筒体内轴心线上，光路管道的顶端通过轴承与竖直筒体顶部固定连接，光路管道的下端穿过旋转电机并插接于第一通道内；

所述光路管道的下端外周壁与第一通道内壁之间设置有弹性密封件。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述竖直筒体内设置有圆筒腔，且所述圆筒腔贯通所述竖直筒体，圆筒腔的顶部固定设置有端盖，端盖上方固定设置有用于安装激光发生器的固定座，所述轴承的外圈固定安装在端盖与固定座之间，所述光路管道的顶端与轴承的内圈固定连接，且光路管道的顶端与激光发生器的激光入口相对应。

进一步，优选的，所述光路管道下端外周壁上设置有若干环形槽，所述弹性密封件套设在环形槽上，且弹性密封件与第一通道内壁过盈配合。

优选的，所述弹性密封件为o型密封圈或v型密封圈。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述圆筒腔内还设置有滑环，光路管道与滑环的中心轴线间隙配合，端盖上设置有用于水电气管路接入的安装孔。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述第一弯头的另一端还设置有用于连接切割头的第二反射机构，所述第二反射机构包括第二弯头及第二反射镜片，第二弯头内设置有相互垂直连通的第三通道及第四通道，第二弯头与第一弯头之间还连接有第一导光筒，所述第一导光筒的一端与第二通道固定连接，另一端插接于第三通道内，所述第二反射镜片固定设置在第三通道及第四通道连接处，第三通道通过第二导光筒与切割头进行连接。

进一步，优选的，所述第一弯头与第二弯头之间还设置有第二旋转电机，第二旋转电机的一端与第一弯头固定连接，另一端与第二弯头转动连接，且所述第一导光筒与第二旋转电机的中心轴线处间隙配合。

本实用新型相对于现有技术具有以下有益效果：

本实用新型公开的三维激光切割机，在第一旋转电机带动第一反射机构旋转的过程中，当第一旋转电机存在微小径向跳动时，第一弯头会发生轻微的旋转摆动，由于第一弯头与光路管道下端之间采用弹性密封件连接，替换了现有技术中光路管道下端的轴承，因此光路管道在弹性密封件的弹性形变下可以消除管道下端连接应力，并利用上端的轴承对光路管道进行旋转支撑，避免了均采用轴承对光路管道连接时，造成光路管道两端存在刚性连接，以至于第一旋转电机存在径向跳动时，发生第一反射机构转动卡顿的现象，提高了第一反射机构旋转精度。同时，第一旋转电机在发生微小的径向跳动时，第一反射机构跟随着做轻微旋转摆动，由于弹性密封件具有一定的弹性形变，第一弯头旋转的同时带动光路管道下端做轻微摆动，使得光路管道与第一反射镜片保持摆动幅度一致，进而减少激光线束在光路管道内的入射到第一反射镜片上发生生偏差的问题。

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，下面描述中的附图仅仅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。

图1为本实用新型公开的三维激光切割机的立体结构示意图；

图2为本实用新型公开的三维激光切割机的仰视图；

图3为图2的剖视图；

图4为图3中a处局部放大示意图；

图5为图2中b处局部放大示意图；

图6为图5中c处局部方法示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，结合图3-6，本实用新型实施例公开了一种三维激光切割机，包括：激光发生器1、竖直筒体2、第一旋转电机3、第一反射机构4及光路管道5。

其中，激光发生器1，用来给激光切割机提供入射激光，具体的，本实用新型中的激光发生器1为激光准直镜，用来将激光以直线方式射出。

竖直筒体2，竖直筒体2的顶部与激光发生器1的激光入口相连接，用于接收激光发生器1发出的激光线束。

第一旋转电机3，与竖直筒体2的底部固定连接。

第一反射机构4，包括第一弯头41及第一反射镜片42，第一弯头41的一端与第一旋转电机3转动连接，另一端用于连接切割头7，所述第一弯头41内设置有相互垂直连通的第一通道411及第二通道412，第一反射镜片42固定设置在第一通道411及第二通道412连接处；

光路管道5，设置在竖直筒体2内轴心线上，光路管道5的顶端通过轴承51与竖直筒体2顶部固定连接，光路管道5的下端穿过旋转电机并插接于第一通道411内；

光路管道5的下端外周壁与第一通道411内壁之间设置有弹性密封件6。

采用上述技术方案，光路管道5上端通过轴承51与竖直筒体2连接，光路管道5下端通过弹性密封件6与第一弯头41中的第一通道411连接，激光发生器1发出的激光线束射入光路管道5中，激光通过光路管道5、第一通道411入射到第一反射镜片42上，实现激光光线反射，并平行射入切割头7。由于激光切割机需要适应多方向、多角度的工件切割，因此需要改变第一反射机构4对激光线束发射的角度，故在本实施例中，通过第一旋转电机3可以驱动第一反射机构4绕竖直筒体2中心轴线进行旋转一定角度，光路管道5由于需要和竖直筒体2保持相对位置固定，同时正对第一反射镜片42，又由于光路管道5穿过竖直筒体2及第一旋转电机3的中心轴线处，因此，现有技术采用在光路管道5的上下两端均安装轴承，上端的轴承51与竖直筒体2顶部固定连接，下端的轴承与第一弯头41进行固定连接，由此以来，第一旋转电机3在驱动第一弯头41转动的同时，光路管道5不发生旋转。虽然该结构可以实现整个激光切割机正常工作，但申请人发现，激光切割机长时间工作会导致第一旋转电机3存在精度误差，即存在轻微的径向跳动，又由于光路管道5上下两端均通过轴承进行刚性连接，在第一旋转电机3存在径向跳动时，第一弯头41会有轻微摆动，此时，由于光路管道5上下存在刚性连接，使得光路管道5下端的轴承出现转动受阻，进而造成第一反射机构4旋转卡顿。因此，本实用新型根据上述问题，做出的改进是：第一弯头41与光路管道5下端之间采用弹性密封件6连接，替换了现有技术中光路管道5下端的轴承，因此光路管道5在弹性密封件6的弹性形变下可以消除光路管道5下端连接应力，并利用上端的轴承51对光路管道5进行旋转支撑，避免了均采用轴承对光路管道5连接时，造成光路管道5两端存在刚性连接，以至于第一旋转电机3存在径向跳动时，发生下端轴承转动受阻，影响第一反射机构正常旋转。

同时现有技术中，由于光路管道5被上下轴承51进行刚性连接，在第一弯头41旋转轻微摆动的同时，第一反射镜片42也跟着随动，而光路管道5与竖直筒体2保持相对位置不动，因此，光路管道5中激光线束射入到反射镜片后，会造成出射光线偏差。因此，本申请针对上述问题，在第一弯头41与光路管道5下端之间采用弹性密封件6连接，第一旋转电机3在发生微小的径向跳动时，第一反射机构4跟随着做轻微旋转摆动，由于弹性密封件6具有一定的弹性形变，第一弯头41旋转的同时带动光路管道5下端做轻微摆动，使得光路管道5与第一反射镜片42保持摆动幅度一致，进而减少激光线束在光路管道5内的入射到第一反射镜片42上发生生偏差的问题。

进一步的，参照附图1和3所示，在本实施例中，竖直筒体2内设置有圆筒腔21，且圆筒腔21贯通所述竖直筒体2，圆筒腔21的顶部固定设置有端盖22，端盖22上方固定设置有用于安装激光发生器1的固定座23，所述轴承51的外圈固定安装在端盖22与固定座23之间，所述光路管道5的顶端与轴承51的内圈固定连接，且光路管道5的顶端与激光发生器1的激光入口相对应。采用上述结构设置，通过设置端盖22可以对竖直筒体2顶部进行封闭，也方便安装下文所述的滑环，端盖22上端通过设置固定座23，可以用来安装激光发生器1，使激光发生器1的激光入口对准圆筒腔21中心轴，同时通过固定座23与端盖22可以将轴承51限定在竖直筒体2顶端，使得光路管道5的上端进行旋转支撑，同时，可以保证光路管道5的开口与激光发生器1的激光入射口对准，使得激光发生器1发射的激光线束平行射入光路管道5内。

作为一些优选实施方式，参照附图6所示，光路管道5下端外周壁上设置有若干环形槽52，弹性密封件6套设在环形槽52上，且弹性密封件6与第一通道411内壁过盈配合。采用这样的结构设置，光路管道5上端与竖直筒体2顶部通过轴承51进行固定，光路管道5下端通过弹性密封件6与第一弯头41进行连接，弹性密封件6与第一通道411内壁过盈配合，使得，第一旋转电机3驱动第一弯头41转动时，第一弯头41通过弹性密封件6与光路管道5的较大的摩擦力，带动光路管道5下端同步转动，进而光路管道5的上端在轴承51的支撑下被动旋转。尽管第一旋转电机3转动时带动第一弯头41存在微小旋转摆动，但通过弹性密封件6的弹性形变，可以消除光路管道5下端的刚性应力，同时在弹性密封件6形变的过程中，光路管道5也会做适应性的旋转摆动，和第一弯头41的摆动一致，从而使激光光线在光路管道5上入射到第一反射镜片42，经反射后不会偏差。

作为优选，弹性密封件6可以是o型密封圈，也可以是v型密封圈。

作为本实用新型的一些实施方式，参照附图3所示，圆筒腔21内还设置有滑环8，光路管道5与滑环8的中心轴线间隙配合，端盖22上设置有用于水电气管路接入的安装孔221。通过设置滑环8，可以将外部的水电气管路接入到滑环8中，并布置在整个激光机的内部，在实现旋转的同时，还可以进行线路布置。通过在端盖22上设置安装孔221，方便将水电气管路通入到滑环8中。

参照附图2-3所示，和本实用新型还包括一些技术方案。

第一弯头41的另一端还设置有用于连接切割头7的第二反射机构9，第二反射机构9包括第二弯头91及第二反射镜片92，第二弯头91内设置有相互垂直连通的第三通道911及第四通道912，第二弯头91与第一弯头41之间还连接有第一导光筒93，所述第一导光筒93的一端与第二通道412固定连接，另一端插接于第三通道911内，所述第二反射镜片92固定设置在第三通道911及第四通道912连接处，第三通道911通过第二导光筒94与切割头7进行连接。

采用上述结构设置，从第一弯头41内的第一反射镜片42反射出的激光，可以通过第一导光筒93进入到第三通道911内，并被第二弯头91内的第二反射镜片92进行反射，从而将激光进行两次反射，最终反射出的激光通过第二导光筒94进入切割头7，在切割头7内的光学镜片的聚焦下出射，从而实现对工件进行切割。

第一弯头41与第二弯头91之间还设置有第二旋转电机10，第二旋转电机10的一端与第一弯头41固定连接，另一端与第二弯头91转动连接，且所述第一导光筒93与第二旋转电机10的中心轴线处间隙配合。通过设置第一旋转电机3，可以驱动第一反射机构4绕y轴进行旋转，通过第二旋转电机10，可以驱动第二反射机构9带动切割头7绕z轴进行旋转，进而实现整个激光切割机多角度、多方位的切割。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。