一种五轴联动激光切割机及其切割工艺的制作方法

本发明涉及激光切割机技术领域，特别涉及一种五轴联动激光切割机及其切割工艺。

背景技术：

传统的激光切割机，只有三个自由度，通常是只能对产品的水平面进行切割，无法对产品的三维面进行加工，而且要求产品具有较好的刚性和硬度，属于接触式切割，难以切割柔性产品的三维平面，主要是自由度小，摆幅小。

因此，急需提供一种五轴联动激光切割机及其切割工艺，以解决现有技术的不足。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于针对现有技术的不足，提供一种五轴联动激光切割机。

本发明的另一目的在于提供上述五轴联动激光切割机的切割工艺。

为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：

一种五轴联动激光切割机，包括机座、加工平台、龙门架，y轴驱动机构和x轴驱动机构，y轴驱动机构安装在机座内用以驱动加工平移沿y轴方向运动，x轴驱动机构安装在龙门架的横梁上，x轴驱动机构包括水平设置的两个导轨和齿条构成的x轴导向机构以及安装在该x轴导向机构上的驱动座，两个导轨彼此平行并且沿着x轴方向延伸，齿条设置在两个导轨之间并且与导轨平行设置，驱动座均包括有滑座和安装在该滑座上的x轴驱动电机，滑座的底部通过滑块与两个导轨配合，x轴驱动电机的输出端安装有一个齿轮并且与一个齿条传动配合，滑座上安装有一个z轴安装座，z轴安装座上安装有一个竖直状态设置的z轴驱动电缸，该z轴驱动电缸的滑块与z轴安装座固定连接，z轴驱动电缸的底部安装有一个双轴联动旋转座，激光切割头安装在该双轴联动旋转座上。

进一步的，z轴驱动电缸的底部安装有水平安装板，水平安装板沿着y轴方向自机座后侧向前侧延伸，双轴联动旋转座固定安装在该水平安装板的前侧下方。

进一步的，双轴联动旋转座包括有z轴旋转电机、y轴旋转电机和直角连接支架，直角连接支架具有两个彼此垂直的连接板，z轴旋转电机的底座与水平安装板的底部固定连接，z轴旋转电机的输出端直角连接支架的其中一个连接板固定连接，y轴旋转电机的底座与直角连接支架的另一个连接板固定连接，激光切割头的轴线与y轴旋转电机的输出端轴线。

进一步的，z轴旋转电机的壳体上安装有竖直设置的z轴旋转传感器，在直角连接支架上安装有与z轴旋转传感器配合的第一检测块。

进一步的，y轴旋转电机的壳体上安装有水平设置的y轴旋转传感器，在y轴旋转电机的输出端上安装有与y轴旋转传感器配合的第二检测块。

进一步的，加工平台包括底座和可拆卸地安装在该底座上的拼接平台。

进一步的，激光切割头为加长激光切割头。

进一步的，龙门架的横梁上设有光路系统，光路系统包括有多个光路反射装置，多个光路反射装置将自激光发生器的发射端发出的激光束多次反射后形成进入到激光切割头内的一个与激光头同轴线的激光束。

进一步的，所述多个光路反射装置包括有第一光路反射器、第二光路反射器、第三光路反射器、第四光路反射器和第五光路反射器，第一光路反射器设置在激光发生器输出端的前方，第一光路反射器将激光发生器发出的平行于x轴的激光束反射成平行于y轴的激光束，第二激光反射器设置在第一光路反射器的反射光束的前方，第二激光反射器将平行于y轴的激光束反射成平行于x轴的激光束，第三激光反射器设置在滑座上，第三激光反射器将平行于x轴的光束反射成平行z轴的光束，第四激光反射器安装在直角连接支架内，第四激光反射器将平行于z轴的光束反射成垂直于z轴的水平光束，第五激光反射器安装在y轴旋转电机的输出端，第五激光反射器将第四激光反射器反射后的水平光束反射进入到激光切割头内。

上述的五轴联动激光切割机的切割工艺，包括以下步骤：

s1、将待加工工件固定在加工平台上，y轴驱动机构安装在机座内用以驱动加工平台沿y轴方向运动；

s2、激光切割头根据工件所需要切割的形状沿着设置好的切割路线，通过x轴驱动机构驱动、z轴驱动电缸分别实现x轴方向的移动和z轴的高度调节；

s3、最后，z轴驱动电缸的底部安装有一个双轴联动旋转座，激光切割头安装在该双轴联动旋转座上，激光切割头可以旋转任意的角度，对待加工工件的三维面进行激光切割，获得加工好的工件。

有益效果：本发明的一种五轴联动激光切割机，激光切割头能进行五轴联动，激光切割头摆幅大，可以进行激光非接触式切割，且激光切割头采用加长设计，可以加工产品内腔，摆幅大，可以同时加工柔性产品的三维面，而且加工精度高，加工效率高，应用范围广；该工艺通过五轴联动，实现了非接触式切割，克服了传统的接触式切割对产品刚度和硬度要求高的问题，而且可以迅速实现三维激光切割，自动化程度高，精度高。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图一；

图2是本发明中双轴联动旋转座的立体结构示意图一；

图3是本发明中双轴联动旋转座的立体结构示意图二；

图4是本发明的立体结构示意图二；

图5为图4的a处放大图；

附图标记说明：机座1，加工平台2，龙门架3，横梁4，驱动座5，z轴安装座6，z轴驱动电缸7，双轴联动旋转座8，激光切割头9，水平安装板10，z轴旋转电机11，y轴旋转电机12，直角连接支架13，z轴旋转传感器14，第一检测块15，y轴旋转传感器16，第二检测块17，激光发生器18，第一光路反射器19、第二光路反射器20、第三光路反射器21、第四光路反射器22和第五光路反射器23，底座24，拼接平台25。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例，对本发明的具体实施例做进一步详细描述：

实施例1

参照图1至图5所示的一种五轴联动激光切割机，包括机座1、加工平台2、龙门架3，y轴驱动机构和x轴驱动机构，y轴驱动机构安装在机座1内用以驱动加工平移沿y轴方向运动，x轴驱动机构安装在龙门架3的横梁4上，x轴驱动机构包括水平设置的两个导轨和齿条构成的x轴导向机构以及安装在该x轴导向机构上的驱动座5，两个导轨彼此平行并且沿着x轴方向延伸，齿条设置在两个导轨之间并且与导轨平行设置，驱动座5包括有滑座和安装在该滑座上的x轴驱动电机，滑座的底部通过滑块与两个导轨配合，x轴驱动电机的输出端安装有一个齿轮并且与一个齿条传动配合，滑座上均安装有一个z轴安装座6，z轴安装座6上安装有一个竖直状态设置的z轴驱动电缸7，该z轴驱动电缸7的滑块与z轴安装座6固定连接，z轴驱动电缸7的底部安装有一个双轴联动旋转座8，激光切割头9安装在该双轴联动旋转座8上。激光切割头9能进行五轴联动，激光切割头摆幅大，可以进行激光非接触式切割，且激光切割头采用加长设计，可以加工产品内腔，摆幅大，可以同时加工柔性产品的三维面，而且加工精度高，加工效率高，应用范围广。

z轴驱动电缸7的底部安装有水平安装板10，水平安装板10沿着y轴方向自机座1后侧向前侧延伸，双轴联动旋转座8固定安装在该水平安装板10的前侧下方。

双轴联动旋转座8包括有z轴旋转电机11、y轴旋转电机12和直角连接支架13，直角连接支架13具有两个彼此垂直的连接板，z轴旋转电机11的底座与水平安装板10的底部固定连接，z轴旋转电机11的输出端直角连接支架13的其中一个连接板固定连接，y轴旋转电机12的底座与直角连接支架13的另一个连接板固定连接，激光切割头9的轴线与y轴旋转电机12的输出端轴线。激光切割头9通过双轴联动旋转座8可以实现所需角度的旋转，进而能够切割三维产品的侧面，实现三维切割。

z轴旋转电机11的壳体上安装有竖直设置的z轴旋转传感器14，在直角连接支架13上安装有与z轴旋转传感器14配合的第一检测块15。

y轴旋转电机12的壳体上安装有水平设置的y轴旋转传感器16，在y轴旋转电机12的输出端上安装有与y轴旋转传感器16配合的第二检测块17。

加工平台2包括底座24和可拆卸地安装在该底座24上的拼接平台25。加工平台2由多个拼接平台25组装而成，模块化组装拼接而成，便于组装和调节，更换方便，可以根据工件的大小，拼接所需大小的加工平台，更加便利；拼接平台25上开设了若干个定位孔，通过定位孔锁定在底座24上。

激光切割头9为加长激光切割头。通过加长激光切割头，可以直接伸入产品的内腔，对产品的内腔进行激光切割，这是传统的激光切割难以实现的。

龙门架3的横梁上设有光路系统，光路系统包括有多个光路反射装置，多个光路反射装置将自激光发生器18的发射端发出的激光束多次反射后形成进入到激光切割头9内的一个与激光头同轴线的激光束。

所述多个光路反射装置包括有第一光路反射器19、第二光路反射器20、第三光路反射器21、第四光路反射器22和第五光路反射器23，第一光路反射器19设置在激光发生器18输出端的前方，第一光路反射器19将激光发生器24发出的平行于x轴的激光束反射成平行于y轴的激光束，第二激光反射器20设置在第一光路反射器19的反射光束的前方，第二激光反射器20将平行于y轴的激光束反射成平行于x轴的激光束，第三激光反射器21设置在滑座上，第三激光反射器21将平行于x轴的光束反射成平行z轴的光束，第四激光反射器22安装在直角连接支架13内，第四激光反射器22将平行于z轴的光束反射成垂直于z轴的水平光束，第五激光反射器23安装在y轴旋转电机12的输出端，第五激光反射器23将第四激光反射器22反射后的水平光束反射进入到激光切割头9内。自激光发生器的发射端发出的激光束多次反射后形成进入到激光切割头内的一个与激光头同轴线的激光束，激光切割头旋转过程中光路的随动变化，满足了三维面的激光切割需要，而且光路系统在切割幅面比较大的情况下，激光切割头离激光器出光口最近和最远端时，激光的光斑变动小，一般光斑直径最大最小差0.01-0.05mm，精度高，尤其是上述五个激光器位置的设置非常巧妙，可以与五轴联动机构互相配合，不管是加工产品的顶面或者侧面，激光的光斑都能准确的随动到所需的位置，而且光斑变动小，这是现有技术尚未实现的，这对于加工产品的三维侧面至关重要。

实施例2

请参与附图1-5，实施例1所述的五轴联动激光切割机的切割工艺，包括以下步骤：

s1、将待加工工件固定在加工平台2上，y轴驱动机构安装在机座1内用以驱动加工平台2沿y轴方向运动；

s2、激光切割头9根据工件所需要切割的形状沿着设置好的切割路线，通过x轴驱动机构驱动、z轴驱动电缸7分别实现x轴方向的移动和z轴的高度调节；

s3、最后，z轴驱动电缸7的底部安装有一个双轴联动旋转座8，激光切割头9安装在该双轴联动旋转座8上，激光切割头9可以旋转任意的角度，对待加工工件的三维面进行激光切割，获得加工好的工件。

激光切割头9通过五轴联动，可以实现对柔性三维复杂工件的激光切割，精度高，而且效率高。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作出任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。