一种二氧化碳激光加工设备的制作方法

本实用新型涉及激光加工领域，特别涉及一种二氧化碳激光加工设备。

背景技术：

陶瓷材料是目前发展最快的无机非金属材料，它是由各种金属同氧、氮等经人工合成的，在LED、化工、电子以及航空航天等一些尖端科技领域中显示出巨大的应用需求和优势潜力，但陶瓷材料属于加工材料，具有高硬度、脆性大的特点，而且加工精度及速度要求越来越高，传统的车削加工，磨削加工及电加工无法满足要求：

（1）车削加工：由于陶瓷硬度高，刃口难于切入，一般只用于粗加工，车削加工难以保证精度要求，加工效率低，切削刀具容易磨损，为了保证加工质量经常更换，加工成本高；

（2）磨削加工：在磨削加工中，切削不易排除，加工效率低，砂轮磨损严重，加工成本高；

（3）电加工：一般只适用于导电陶瓷的加工，要求电阻率小于1Ω•m。

可见，现有技术还有待改进和提高。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种二氧化碳激光加工设备，实现高效率、高精度地加工陶瓷工件。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种二氧化碳激光加工设备，包括基座，所述基座上设置有：固定于所述基座上的龙门架，激光切割头，用于驱动所述激光切头沿Z轴方向运动的Z轴组件，用于装夹工件的装夹台，用于驱动所述装夹台沿Y轴方向运动的Y轴组件，以及用于驱动所述Y轴组件沿X轴方向运动的X轴组件；所述X轴组件设置于所述基座上，所述Y轴组件可滑动地设置于X轴组件上，所述装夹台设置于Y轴组件上，所述Z轴组件设置于所述龙门架的横梁上。

所述的二氧化碳激光加工设备中，所述X轴组件还包括平行地固定于所述基座上的一对第一直线导轨，以及第一直线电机；所述第一直线电机的动子可滑动地设置于所述第一直线导轨上；所述第一直线电机的定子设置在两个第一直线导轨之间；所述Y轴组件固定于所述第一直线电机动子上。

所述的二氧化碳激光加工设备中，所述Y轴组件还包括固定于所述第一直线电机动子上的Y轴基板，平行地固定于所述Y轴基板上的一对第二直线导轨，以及第二直线电机；所述第二直线电机的动子可滑动地设置于所述第二直线导轨上；所述第二直线电机的定子设置在两个第二直线导轨之间。

所述的二氧化碳激光加工设备中，所述的装夹台包括真空管，夹具底座，以及用于真空吸附工件的顶板；所述顶板盖接于所述夹具底座之上形成封闭的腔室；所述真空管与所述底座连通。

所述的二氧化碳激光加工设备中，所述Z轴组件包括Z轴传动模组，可滑动地设置于Z轴传动模组上的Z轴车载板，以及设置于Z轴车载板上的激光头安装板；所述激光切割头设置于激光头安装板下方，所述Z轴传动模组用于驱动所述激光切割头沿Z轴方向运动。

所述的二氧化碳激光加工设备中，所述Z轴传动模组包括用于驱动所述激光切割头沿Z轴方向运动的伺服电机和滚珠丝杠。

所述的二氧化碳激光加工设备，还包括用于对工件进行定位的CCD装置，所述CCD装置设置于所述Z轴车载板上。

所述的二氧化碳激光加工设备，还包括吸尘装置，所述吸尘装置包括设置于所述Z轴车载板上的吸尘头，与所述吸尘头连接的吸尘软管，以及用于支撑所述吸尘软管的软管支架，所述软管支架固定于所述龙门架的横梁上。

所述的二氧化碳激光加工设备，还包括设置于所述龙门架上的光路安装板及光路密封罩，以及设置于所述光路安装板上且被光路密封罩密封的激光器、合束镜，第一反射镜，扩束镜，第二反射镜以及第三反射镜。

所述的二氧化碳激光加工设备中，所述基座为大理石基座。

有益效果：

本实用新型提供了一种二氧化碳激光加工设备，包括基座，设置于所述基座上的龙门架，激光切割头，设置于所述基座上的X轴组件，设置于所述X轴组件上的Y轴组件，设置于Y轴组件上的装夹台，以及设置于所述龙门架上的Z轴组件；所述X轴组件及Y轴组件分别驱动所述装夹台沿X轴方向及Y轴方向运动，从而实现激光切割头对设置于所述装夹台上的陶瓷工件进行精确加工，并提高了生产效率。所述Z轴组件驱动所述激光切割头沿Z轴方向运动实现精确对焦确保了对不同厚度的陶瓷工件的激光加工精度。

附图说明

图1为本实用新型提供的二氧化碳激光加工设备的立体图。

图2为本实用新型提供的二氧化碳激光加工设备中，X轴组件的俯视图。

图3为本实用新型提供的二氧化碳激光加工设备中，Y轴组件的俯视图。

图4为本实用新型提供的二氧化碳激光加工设备中，装夹台的立体图。

图5为本实用新型提供的二氧化碳激光加工设备中，龙门架及Z轴组件立体图。

图6为本实用新型提供的二氧化碳激光加工设备中，光路组件的立体图。

图7为本实用新型提供的二氧化碳激光加工设备中，底架的立体图。

图8为本实用新型提供的二氧化碳激光加工设备中，壳体的立体图。

具体实施方式

本实用新型提供一种二氧化碳激光加工设备，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

为了便于阐述，定义X轴组件平行于所述龙门架横梁直线运动的方向为X轴方向，定义Y轴组件沿水平垂直于所述龙门架横梁直线运动的方向为Y轴方向，定义激光头竖直运动方向为Z轴方向。

请参阅图1，本实用新型提供一种二氧化碳激光加工设备，包括基座60，所述基座60上设置有：固定于所述基座上的龙门架70，激光切割头50，用于驱动所述激光切头沿Z轴方向的Z轴组件30，用于装夹工件的装夹台40，用于驱动所述装夹台40沿Y轴方向运动的Y轴组件20，以及用于驱动所述Y轴组件20沿X轴方向运动的X轴组件10；所述X轴组件10设置于所述基座上，所述Y轴组件20可滑动地设置于X轴组件10上，所述装夹台40设置于Y轴组件20上，所述Z轴组件30设置于所述龙门架70的横梁上。

具体地，所述X轴组件10通过驱动Y轴组件20直线运动，实现了驱动设置于Y轴组件20上的装夹台40沿X轴方向运动，Y轴组件20通过驱动装夹台40沿Y轴方向运动，因此，实现了激光切割头50对固定于装夹台40上的工件的精确定位。同时，由于Z轴组件30驱动激光头切割沿Z轴方向运动，便于激光切割头50对不同厚度的陶瓷工件进行调焦，实现精确的激光加工。通过X轴组件10、Y轴组件20及Z轴组件30实现三轴联动，实现了对陶瓷工件的切割、打孔等各种激光加工。

请参阅图2，进一步的，所述的二氧化碳激光加工设备中，所述X轴组件10包括平行地固定于所述基座上的一对第一直线导轨101，以及第一直线电机102；所述第一直线电机的动子1022可滑动地设置于所述第一直线导轨101上；所述第一直线电机的定子1021设置在两个第一直线导轨101之间；所述第一直线电机动子1022上设置有X轴车载板103，所述Y轴组件20设置于所述X轴车载板103上。第一直线电机101通过驱动Y轴组件20从而驱动装夹台40沿X轴方向运动。由于直线电机具有高加速度、高速、高精度等优点，因此进一步提高了X轴方向上的加工精度和定位精度。

请参阅图3，进一步的，所述的二氧化碳激光加工设备中，所述Y轴组件20还包括固定于所述X轴组件103上的Y轴基板22，平行地固定于所述Y轴基板22上的一对第二直线导轨201，以及第二直线电机202；所述第二直线电机的动子2022可滑动地设置于所述第二直线导轨201上；所述第二直线电机的定子2021设置在两个第二直线导轨201之间；所述第二直线电机动子2022上设置有Y轴车载板203，所述装夹台40设置于Y轴车载板203上。所述第二直线电机202运动时驱动装夹台40沿Y轴方向运动。由于直线电机具有高加速度、高速、高精度等优点，因此进一步提高了Y轴方向上的加工精度和定位精度。

请参阅图2和图3，进一步的，所述的二氧化碳激光加工设备，还包括与所述第一直线导轨101平行地固定于基座上的第一光栅尺104，与所述第二直线导轨201平行地固定于Y轴基板22上的第二光栅尺204，运动过程中实时获取装夹台40在X轴方向及Y轴方向的位置信息，进一步提高了定位精度。

进一步的，所述的二氧化碳激光加工设备，还包括设置于基座上的第一限位器105，设置于X轴车载板侧面的第一挡光片106，设置于Y轴基板22上的第二限位器205，以及设置于Y轴车载板203侧面的第二挡光片206。运动过程中，当所述第一挡光片挡住第一限位器105时，第一直线电机101减速，当所述第二挡光片206挡住第二限位器205时，第二直线电机202减速，因此避免了X轴组件10及Y轴组件20因超行程发生机械碰撞等事故。

进一步的，所述的二氧化碳激光加工设备，还包括设置于第一直线电机动子1022行程两端的第一缓冲块108，以及设置于第二直线电机动子2022行程两端的第二缓冲块208。通过设置第一缓冲块108和第二缓冲块208，可以对超行程的第一直线电机动子1022及第二直线电机动子2022进行有效缓冲，避免发生剧烈碰撞。

进一步的，所述的二氧化碳激光加工设备中，所述的两条第一直线导轨101上设置有第一挡油片107，所述的两条第二直线导轨201上设置有第二当有片207，保护了第一直线电机定子1021及第二直线电机定子2021不受到润滑油的污染。

进一步的，所述的二氧化碳激光加工设备中，所述X轴组件10设置有可伸缩的第一防尘罩109，用于防护第一直线导轨101、第一直线电机102、第一光栅尺104等部件不受外部污染，所述Y轴组件20设置有可伸缩的第二防尘罩209，用于防护第二直导轨201、第二直线电机202、第二光栅尺204等部件不受外部污染。

请参阅图4，进一步的，所述的二氧化碳激光加工设备中，所述的装夹台40包括真空管402，夹具底座401，以及用于真空吸附工件的顶板403。所述顶板盖接于夹具底座上围成一个封闭的腔室，所述真空管402的一端设置于夹具底座上并与夹具底座的内部（腔室）连通，所述顶板403上设置有与夹具底座连通的真空通道4031；换而言之，所述顶板403上设置有与所述腔室连通的通孔，该通孔即为真空通道4031。当所述真空管另一端与外部抽真空设备连接后，所述顶板通过真空通道4031对陶瓷工件进行吸附固定。通过开启和关闭抽真空设备，可以很方便地进行陶瓷工件的固定及拆卸。本实施例中，所述顶板403上设置有第一矩形凹槽4032、第二矩形凹槽4033和第三矩形凹槽4034。所述第一矩形凹槽4032和第二矩形凹槽4033的大小不同，用于放置大小不同的工件，便于装夹各种不同尺寸的工件。所述第一矩形凹槽4032和第二矩形凹槽4033的中部均设置有第三矩形凹槽4034，所述真空通道4031设置在第三矩形凹槽4034内；即，第三矩形凹槽4034提高了抽真空时吸附工件的面积。

请参阅图5，进一步的，所述的二氧化碳激光加工设备中，所述Z轴组件30包括设置于所述龙门架70的横梁上的Z轴传动模组301，可滑动地设置于Z轴传动模组301上的Z轴车载板302，以及设置于Z轴车载板302上的激光头安装板303；所述激光切割头50设置于激光头安装板303下方，所述Z轴传动模组301驱动Z轴车载板302及激光头安装板303运动，从而驱动与激光头安装板303连接的激光切割头50沿Z轴方向运动，便于激光切割头50Z轴方向上对不同厚度的陶瓷工件进行精确对焦，保证加工质量。

进一步的，所述的二氧化碳激光加工设备中，所述Z轴传动模组301包括用于驱动所述激光切割头50沿Z轴方向运动的伺服电机3011和滚珠丝杠（图中未示出）。通过伺服电机可以对所述激光切割头50沿Z轴方向运动进行精确地控制，同时，由于滚珠丝杠具有高精度，零间隙等特点，进一步提高了所述激光切割头50对不同厚度的陶瓷工件的对焦精度，从而进一步提高了加工质量。

进一步的，所述的二氧化碳激光加工设备中，所述Z轴组件30还包括设置于激光头安装板303上方的密封管，用于防护激光切割头50内部的聚焦镜，使聚焦镜不受污染。

进一步的，所述的二氧化碳激光加工设备，还包括用于对工件进行定位的CCD装置306，所述CCD装置306设置于所述Z轴车载板302上。所述CCD装置包括由上而下地设置于Z轴车载板302上的相机3061，镜头3062以及光源3063。所述CCD装置306对工件进行精确定位，提高了加工精度。

进一步的，所述的二氧化碳激光加工设备，还包括吸尘装置307，所述吸尘装置307包括设置于所述Z轴车载板302上的吸尘头3071，与所述吸尘头3071连接的吸尘软管3072，以及用于支撑所述吸尘软管3072的软管支架3073，所述软管支架3073固定于所述龙门架70的横梁上。所述吸尘头3071平行并高于激光切割头50的喷嘴，优选地，所述吸尘头3071高于喷嘴0.5mm-1mm，加工过程中，所述Z轴车载板302带动激光切割头50和吸尘装置307一起运动，能及时吸走加工过程产生的烟尘，减少对激光头的污染。

请参阅图6，进一步的，所述的二氧化碳激光加工设备，还包括设置于所述龙门架70上的光路安装板33及光路密封罩34，以及设置于所述光路安装板33上且被光路密封罩34密封的光路组件，所述光路组件包括二氧化碳激光器321、合束镜322，第一反射镜323，扩束镜324，第二反射镜325以及第三反射镜326。由于所述的光路组件被所述的光路密封罩34密封，防止加工过程中激光对人员的伤害，同时对上述的光学镜片起到防护作用，避免受到污染。

进一步的，所述的二氧化碳激光加工设备中，所述基座60为大理石基座。由于大理石基座具有良好的稳定性且不易变形，保证了设置于所述大理石基座上的X轴组件10、龙门架70等部件的稳定性，提高了激光加工精度。

请参阅图7，进一步的，所述的二氧化碳激光加工设备，还包括底架61；所述底架61内部设置有凸缘611，所述大理石基座固定于凸缘上并与所述底架平齐。因此降低了大理石基座的安装高度，进一步提高了设备运行的稳定性。由于内部空间增大，方便后期的维修工作。

请参阅图8，进一步的，所述的二氧化碳激光加工设备，还包括设置于所述底架及龙门架70外围的壳体80，所述壳体由冷轧钢板焊接而成。所述壳体右侧设置有第一侧门801，所述第一侧门801与壳体通过合页连接，便于进行调光操作。所述第一侧门801下方设置有第二侧门802，所述第二侧门802通过螺丝锁紧，方便后期的设备检查和维修工作。所述壳体80围成的密闭空间的后方设施有电气柜，所述壳体后面设置有后门（图中未示出），所述后门与壳体80通过合页连接，方便对所述电气柜进行维修。所述壳体围成的密闭空间的后方还设置有空调，保证了激光加工过程中环境温度处于合适范围内，同时确保了电气柜内的电气元件的使用寿命。所述壳体的前面设置有前门803，所述前门803可以左右移动，从而方便上料、下料操作。所述壳体80顶部设置有顶盖804，所述顶盖804可以拆卸以便对二氧化碳激光器321及光路密封罩34的外罩的安装。

综上所述，本实用新型提供的二氧化碳激光加工设备，具有如下优点：通过所述X轴组件、Y轴组件及Z轴组件的三轴联动，实现了对设置于装夹台上的陶瓷工件进行精确定位及激光加工；通过采用与外部抽真空设备连接的装夹台，可以方便地对陶瓷工件进行固定及拆卸；X轴组件及Y轴组件采用直线电机进行驱动，进一步提高了加工精度和生产效率；Z轴采用伺服电机及滚珠丝杠驱动激光切割头沿Z轴运动，进一步提高了对不同厚度的陶瓷精度的对焦精度，提高了激光加工精度。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。