一种三维光纤激光切割机的制作方法

本实用新型涉及激光加工领域，尤其涉及一种三维光纤激光切割机。

背景技术：

随着科学技术的进步，人们生活品质的提高，在各种行业（如：3C行业，精密五金行业，军工行业，医疗行业等）的零部件加工中，人们经常会遇见在三维立体金属壳上加工异形孔，以及在立体的金属壳上做去除材料的切割加工，如制备加工孔，异形槽，微孔，细缝等；传统的加工方法是采用接触式的加工，例如采用五轴联动的CNC (Computer numerical control，计算机数字控制) 机床进行加工。

然而，五轴联动的CNC在加工小孔时，比如在1mm厚材料的立体铝材壳上加工直径为1mm的小圆孔时，一般的五轴联动CNC机床4秒钟加工一个孔，加工100个孔大约需要400秒钟，加工时间长；一把进口CNC铣刀能加工约3000个孔，且容易断刀，耗材成本高；并且五轴联动的CNC设备价格昂贵，这就造成了这类零件加工成本很高。如果加工小圆孔直径越小，一把铣刀能加工的孔数量就越少；如果加工直径小于0.3mm的孔，一般的五轴联动CNC机床就不能加工了，需要更好性能的五轴联动CNC机床及更好性能的铣刀才能加工；这样每个小孔的加工成本更高，耗材成本更高。

并且，CNC加工是接触式加工，加工小孔后板材会变形，孔边缘留有毛刺，需要增加整形去毛刺工艺，这些都增加人工成本，不利于降成本。进一步，如果采用五轴联动的CNC加工三维异形细缝，如缝宽1mm，与加工1mm直径的小孔一样，成本高，不利于降成本；如果缝宽≤0.3mm，这样的三维异形细缝，五轴联动的CNC就不能加工了。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种三维光纤激光切割机，旨在解决现有五轴联动的CNC加工孔时间长，耗材成本高以及五轴联动CNC不能加工小孔、细缝的问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种三维光纤激光切割机，其中，包括一外罩组件、位于所述外罩组件内部的底座、安装在所述底座上的十字平台结构、安装在所述十字平台结构上的X轴组件和Y轴组件、安装在所述X轴组件上并沿X轴组件滑动的Z轴组件、安装在所述Z轴组件上并沿Z轴组件滑动的A轴组件、安装在所述Y轴组件上并沿Y轴组件滑动的C轴组件、安装在所述C轴组件上的夹具组件以及设置在所述底座上的光路组件，所述光路组件包括光纤激光器和激光切割头，所述光纤激光器的光纤端插入到所述激光切割头内，所述激光切割头安装在所述A轴组件上，所述光纤激光器发出的激光束经激光切割头射到待切割的工件上。

较佳地，所述的三维光纤激光切割机，其中，所述十字平台结构包括一用于安装Y轴组件的Y轴基座、设置在所述Y轴基座同一侧上的两个支撑座以及安装在所述两个支撑座上的X轴基座，所述X轴基座用于安装X轴组件，所述两个支撑座上均设置有加强筋板，用于调节所述X轴基座与Y轴基座的垂直度。

较佳地，所述的三维光纤激光切割机，其中，所述Y轴组件设置在所述Y轴基座上，所述Y轴组件包括两条互相平行的第一Y轴直线导轨和第二Y轴直线导轨、安装在所述第一Y轴直线导轨和第二Y轴直线导轨上的Y轴车载板、设置在第一Y轴直线导轨和第二Y轴直线导轨之间的Y轴直线电机和Y轴光电开关，所述Y轴直线电机用于驱动所述Y轴车载板沿第一Y轴直线导轨和第二Y轴直线导轨运行，所述第一Y轴直线导轨侧边设置有用于安装Y轴光栅尺的Y轴光栅尺安装座，所述Y轴车载板一侧边上设置有用于安装Y轴光栅尺读数头的Y轴光栅尺读数头安装座，所述Y轴车载板的另一侧边设置有与Y轴拖链一端连接的Y轴拖链连接板，所述Y轴基座上还设置有与所述Y轴拖链另一端连接并用于承托所述Y轴拖链的Y轴拖链托板。

较佳地，所述的三维光纤激光切割机，其中，所述X轴组件设置在所述X轴基座上，所述X轴组件包括两条互相平行的第一X轴直线导轨和第二X轴直线导轨、安装在所述第一X轴直线导轨和第二X轴直线导轨上的X轴车载板、设置在第一X轴直线导轨和第二X轴直线导轨之间的X轴直线电机，所述X轴直线电机用于驱动所述X轴车载板沿所述第一X轴直线导轨和第二X轴直线导轨运行，所述第一X轴直线导轨侧边设置有与X轴拖链一端连接并承托所述X轴拖链的X轴拖链托板。

较佳地，所述的三维光纤激光切割机，其中，所述Z轴组件安装在所述X轴车载板上，所述Z轴组件包括Z轴底座、Z轴丝杆、设置在所述Z轴底座上的Z轴电机座、安装在所述Z轴电机座上的Z轴伺服电机，所述Z轴电机座上还设置有第一Z轴支撑座，所述第一Z轴支撑座与Z轴丝杆的一端连接，所述Z轴丝杆的另一端与一第二Z轴支撑座连接，所述Z轴丝杆上设置有Z轴丝母以及用于安装Z轴丝母的Z轴丝母座上，Z轴伺服电机通过一Z轴联轴器与所述Z轴丝杆连接，所述Z轴丝杆的侧边设置有Z轴直线导轨，所述Z轴直线导轨上设置有多个滑块，所述滑块上安装有Z轴车载板，所述Z轴车载板与所述Z轴丝母座连接，所述Z轴底座的侧边上安装有用于连接Z轴拖链一端的Z轴拖链安装板，所述Z轴拖链的另一端与安装在所述Z轴车载板上的Z轴拖链连接板连接，所述Z轴底座上还安装有用于与所述X轴拖链另一端连接的X轴拖链连接板。

较佳地，所述的三维光纤激光切割机，其中，所述A轴组件包括安装在所述Z轴车载板上的A轴安装板、设置在所述A轴安装板上的用于安装A轴DDR的A轴DDR安装座、安装在所述A轴DDR上的A轴车载板，所述A轴DDR安装座上还设置有A轴光电开关，所述A轴车载板上设置有用于挡光的A轴挡光片。

较佳地，所述的三维光纤激光切割机，其中，所述光路组件中的激光切割头安装在所述A轴车载板上，所述激光切割头内部从下至上依次设置有保护镜片、聚焦镜片和准直镜片。

较佳地，所述的三维光纤激光切割机，其中，所述C轴组件包括安装在所述Y轴车载板上的C轴安装板、设置在所述C轴安装板上的用于安装C轴DDR的C轴DDR安装座、安装在所述C轴DDR上的C轴车载板，所述C轴DDR安装座上还设置有C轴光电开关以及用于挡光的C轴挡光片。

较佳地，所述的三维光纤激光切割机，其中，所述夹具组件包括安装在C轴车载板上的三抓卡盘安装板，所述三抓卡盘安装板上安装有用于夹持待切割工件的三抓卡盘。

有益效果：本实用新型提供的三维光纤激光切割机，能在各种金属材质的三维壳体上通过激光切割出各种尺寸的孔、槽及细缝等，并且本实用新型三维光纤激光切割机的切割效率高、精度高、加工性价比高。本实用新型有效解决了现有五轴联动的CNC加工孔时间长，耗材成本高以及五轴联动CNC不能加工小孔、细缝的问题。

附图说明

图1为本实用新型一种三维光纤激光切割机较佳实施例的结构图。

图2为本实用新型提供的一种三维光纤激光切割机中，外罩组件的第一视角结构图。

图3为本实用新型提供的一种三维光纤激光切割机中，外罩组件的第二视角结构图。

图4为本实用新型提供的一种三维光纤激光切割机中，十字平台结构的结构图。

图5为本实用新型提供的一种三维光纤激光切割机中，Y轴组件的结构图。

图6为本实用新型提供的一种三维光纤激光切割机中，X轴组件的结构图。

图7为本实用新型提供的一种三维光纤激光切割机中，Z轴组件的第一视角结构图。

图8为本实用新型提供的一种三维光纤激光切割机中，Z轴组件的第二视角结构图。

图9为本实用新型提供的一种三维光纤激光切割机中，A轴组件的结构图。

图10为本实用新型提供的一种三维光纤激光切割机中，光路组件的结构图。

图11为本实用新型提供的一种三维光纤激光切割机中，光路组件中的激光切割头的光路示意图。

图12为本实用新型提供的一种三维光纤激光切割机中，C轴组件和夹具组件的结构图。

具体实施方式

本实用新型提供一种三维光纤激光切割机，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

结合图1所示，本实用新型提供一种三维光纤激光切割机，其中，包括一外罩组件100、位于所述外罩组件100内部的底座、安装在所述底座上的十字平台结构200、安装在所述十字平台结构200上的X轴组件400和Y轴组件300、安装在所述X轴组件400上并沿X轴组件400滑动的Z轴组件500、安装在所述Z轴组件500上并沿Z轴组件500滑动的A轴组件600、安装在所述Y轴组件300上并沿Y轴组件300滑动的C轴组件900、安装在所述C轴组件900上的夹具组件800以及设置在所述底座上的光路组件700，所述光路组件700包括光纤激光器702和激光切割头701，所述光纤激光器702的光纤端插入到所述激光切割头701内，所述激光切割头701安装在所述A轴组件600上，所述光纤激光器702发出的激光束经激光切割头701射到待切割的工件上。

本实用新型提供的三维光纤激光切割机由五轴（X轴、Y轴、Z轴、A轴及C轴）结构组成，通过将X轴组件400和Y轴组件300分别设置在性能稳定的十字平台结构200上，将Z轴组件500安装在所述X轴组件400上，将A轴组件600安装在所述Z轴组件500上，将C轴组件900安装在所述Y轴组件300上，本实用新型能实现在各种金属材质的三维壳体上通过激光切割出各种尺寸的孔、槽及细缝等，并且本实用新型三维光纤激光切割机的切割效率高、精度高、加工性价比高。本实用新型有效解决了现有五轴联动的CNC加工孔时间长，耗材成本高以及五轴联动CNC不能加工小孔、细缝的问题。

请参阅图2和图3，在本实用新型实施例中，所述外罩组件100包括上罩骨架101和下架骨架102，所述上罩骨架101的前端设置有上罩前封103和运动前门104，所述运动前门104上设置有可视窗105，所述底座上与所述上罩前封103相对应的位置上设置有无杆气缸106，所述无杆气缸106上安装有磁感应开关，所述无杆气缸106通过感应开关驱动所述运动前门104开关，开启或者关闭切割机设备，从而便于切割机设备上下料加工，节省人力。

进一步，所述外罩组件100的右上角顶部设置有报警灯107，所述报警灯107采用三色灯，红色表示设备故障，黄色表示待机，绿色表示设备正常运行。所述外罩组件100上还设置有控制柜108，所述控制柜108可以旋转从而调整到较佳的操作位置，所述控制柜上还设置有液晶显示器109和操作按钮110。

进一步，如图4所示，在本实用新型中，所述十字平台结构200包括一用于安装Y轴组件300的Y轴基座201、设置在所述Y轴基座201同一侧上的两个支撑座202以及安装在所述两个支撑座202上的X轴基座203，所述X轴基座用于安装X轴组件400，所述两个支撑座上均设置有加强筋板204，用于调节所述X轴基座与Y轴基座的垂直度。所述十字平台结构200各部件均采用天然花岗岩材质，其好处是保证十字平台结构200的稳定性、吸振性好；从而保证本本实用新型三维光纤激光切割机的精度稳定性。

进一步，如图5所示，在本实用新型中，所述Y轴组件300设置在所述Y轴基座201上，所述Y轴组件包括两条互相平行的第一Y轴直线导轨305和第二Y轴直线导轨311、安装在所述第一Y轴直线导轨305和第二Y轴直线导轨311上的Y轴车载板312、设置在第一Y轴直线导轨305和第二Y轴直线导轨311之间的Y轴直线电机318和Y轴光电开关319以及Y轴挡尘板308，所述Y轴直线电机318用于驱动所述Y轴车载板312沿第一Y轴直线导轨305和第二Y轴直线导轨311运行，所述第一Y轴直线导轨305侧边设置有用于安装Y轴光栅尺307的Y轴光栅尺安装座306，所述Y轴光栅尺307采用全封闭式高精度光栅尺，其防尘、防潮、防水性能好；所述Y轴车载板312一侧边上设置有用于安装Y轴光栅尺读数头309的Y轴光栅尺读数头安装座310，所述Y轴车载板312的另一侧边设置有与Y轴拖链316一端连接的Y轴拖链连接板315，所述Y轴基座201上还设置有与所述Y轴拖链316另一端连接并用于承托所述Y轴拖链316的Y轴拖链托板317。

进一步，所述Y轴基座201上还设置有对防尘罩起导向作用的Y轴假导轨304以及第一Y轴防撞座303，所述Y轴假导轨304上设置有Y轴端板302，所述Y轴端板302上设置有用于防尘的第一Y轴封板301。

进一步，所述如图5所示，所述Y轴车载板312上还安装有Y轴防尘罩端板314，所述Y轴防尘罩端板313与Y轴防尘罩314的一端连接，所述Y轴防尘罩的另一端安装在所述Y轴端板上302。

在本实用新型中，所述Y轴组件300安装在采用天然花岗岩材质加工的Y轴基座201上，所述Y轴组件300采用直线电机沿直线导轨进行传动、以及采用封闭式高精度光栅尺进行读数，实现了Y轴组件的高速度、高加速度、高精度运行以及减少维护。

进一步，如图6所示，所述X轴组件400设置在所述X轴基座203 202上，所述X轴组件400包括两条互相平行的第一X轴直线导轨401和第二X轴直线导轨402、安装在所述第一X轴直线导轨401和第二X轴直线导轨402上的X轴车载板403、设置在第一X轴直线导轨401和第二X轴直线导轨402之间的X轴直线电机404，所述X轴直线电机404用于驱动所述X轴车载板403沿所述第一X轴直线导轨401和第二X轴直线导轨402运行，所述第一X轴直线导轨401侧边设置有与X轴拖链一端连接并承托所述X轴拖链的X轴拖链托板405。

进一步，结合图7和图8所示，所述Z轴组件500安装在所述X轴车载板403上，所述Z轴组件包括Z轴底座501、Z轴丝杆502、设置在所述Z轴底座501上的Z轴电机座503、安装在所述Z轴电机座503上的Z轴伺服电机504，所述Z轴电机座503上还设置有第一Z轴支撑座505，所述第一Z轴支撑座505内部设置有两个高精度角接触球轴承；所述第一Z轴支撑座505与Z轴丝杆502的一端连接，所述Z轴丝杆502的另一端与第二Z轴支撑座506连接，所述第二Z轴支撑座内不设置有一个高精度深沟球轴承；所述Z轴丝杆502上设置有Z轴丝母以及用于安装Z轴丝母的Z轴丝母座507上，Z轴伺服电机504通过一Z轴联轴器508与所述Z轴丝杆502连接，所述Z轴丝杆502的侧边设置有Z轴直线导轨509，所述Z轴直线导轨509上设置有多个滑块510，所述滑块上安装有Z轴车载板511，所述Z轴车载板511与所述Z轴丝母座507连接，也就是说，所述Z轴丝母座507带着所述Z轴车载板511上下运动；所述Z轴底座501的侧边上安装有用于连接Z轴拖链512一端的Z轴拖链安装板513，所述Z轴拖链512的另一端与安装在所述Z轴车载板511上的Z轴拖链连接板514连接，所述Z轴底座501上还安装有用于与所述X轴拖链515另一端连接的X轴拖链连接板516。

具体地，所述Z轴底座501安装在所述X轴车载板403上，从而使Z轴组件能够沿X轴方向移动，所述Z轴底座501还设置有用于限位的Z轴光电开关517。

在本实用新型中，所述Z轴组件采用高速、高精度的伺服电机配合精密滚珠丝杆的直线导轨驱动方式，所述直线导轨反装，即设置在导轨上的滑块固定不懂，导轨运动，这种设计方式可节约Z轴组件的上下空间，且为了保证Z轴组件的刚性，本实用新型中的单导轨优先采用3个滑块的结构。

进一步，如图9所示，在本实用新型中，所述A轴组件600包括安装在所述Z轴车载板511上的A轴安装板601、设置在所述A轴安装板601上的用于安装A轴DDR607的A轴DDR安装座602、安装在所述A轴DDR607上的A轴车载板603，所述A轴DDR安装座602上还设置有A轴光电开关保护罩605以及A轴光电开关606，所述A轴车载板603上设置有用于挡光的A轴挡光片604。

较佳地，本实用新型中所述DDR是指直接驱动旋转电机，可用作灵活的分度器，所提供的可编程快速分度远远超过传统机械或可变磁阻技术的分度器的生产能力。

进一步，本实用新型中，所述A轴车载板603直接与激光切割头701连接，驱动所述A轴DDR607，带动所述激光切割头701转动，对待切割文件进行加工。

进一步，结合图10和图11所示，在本实用新型中，所述光路组件700包括光纤激光器702和激光切割头701，所述光纤激光器702的光纤端插入到所述激光切割头701内，所述激光切割头701安装在所述A轴组件600上，所述光纤激光器702发出的激光束经激光切割头701射到待切割的工件上中的激光切割头安装在所述A轴车载板上，所述激光切割头内部从下至上依次设置有保护镜片7013、聚焦镜片7012和准直镜片7011。

较佳地，所述光路图如图11所示，所述光路结构简单，由光纤传导，整个光路密封，保证镜片不受污染。在本实用新型中，所述准直镜片7011由两个镜片组合而成，起作用是用于把光纤激光器702发出的激光放大、准直变成平行光；所述聚焦镜片7012用于将激光束聚焦成一个高能量、微小光斑。

进一步，如图12所示，在本实用新型中，所述C轴组件900包括安装在所述Y轴车载板312上的C轴安装板901、设置在所述C轴安装板901上的用于安装C轴DDR902的C轴DDR安装座903、安装在所述C轴DDR902上的C轴车载板904，所述C轴DDR安装座903上还设置有C轴光电开关905以及用于挡光的C轴挡光片906。

更进一步，如图12所示，所述夹具组件800包括安装在C轴车载板901上的三抓卡盘安装板801，所述三抓卡盘安装板801上安装有用于夹持待切割工件的三抓卡盘802。

综上所述，本实用新型提供的三维光纤激光切割机，能在各种金属材质的三维壳体上通过激光切割出各种尺寸的孔、槽及细缝等，并且本实用新型三维光纤激光切割机的切割效率高、精度高、加工性价比高。本实用新型有效解决了现有五轴联动的CNC加工孔时间长，耗材成本高以及五轴联动CNC不能加工小孔、细缝的问题。

应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。