一种磁吸电连式超高精度激光曲线切割设备的制作方法

本发明涉及激光切割技术领域，更具体地说，涉及一种磁吸电连式超高精度激光曲线切割设备。

背景技术：

利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，随着光束对材料的移动，孔洞连续形成宽度很窄的(如0.1mm左右)切缝，完成对材料的切割。

激光切割设备的价格相当贵，约150万元以上。随着眼前储罐行业的不断发展，越来越多的行业和企业运用到储罐，越来越多的企业进入到了储罐行业。但是，由于降低了后续工艺处理的成本，所以在大生产中采用这种设备还是可行的。

由于没有刀具加工成本，所以激光切割设备也适用生产小批量的原先不能加工的各种尺寸的部件。激光切割设备通常采用计算机化数字控制技术(cnc)装置。采用该装置后，就可以利用电话线从计算机辅助设计(cad)工作站来接受切割数据，但是目前对于多曲线的板材切割，激光切割在理论数据的支持下，在实际切割过程中会因为各种问题包括环境或者设备因素，导致切割曲线时误差相较于直线切割较大，对于一些尺寸精度较高的精密器件，应用传统的激光切割技术进行曲线切割时，会导致次品率大大提高，进而提高切割成本，降低切割效率。

技术实现要素：

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种磁吸电连式超高精度激光曲线切割设备，它可以实现预先制作并校核与待切割的激光轨迹具有一致偏移量的参照板，参照板上设置有高精度的偏移轨道，通过磁吸的方式将激光切割头与母接电球进行电性连接实现供电，将切割误差控制在相互远离的方向上，一旦出现切割偏差即会断电停止切割，可以有效保证激光的切割精度，并通过特殊的电性连接方式提高供电的稳定性，不易出现因电连不稳进而导致激光切割质量下降的现象，与现有单独的计算机控制激光切割路线相比，可以实现全程参照并辅助控制切割偏差，大大降低次品率，显著提高激光切割精度，适合批量化高精度曲线切割。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种磁吸电连式超高精度激光曲线切割设备，包括工作台，所述工作台上固定连接有一对y向电动滑台，所述y向电动滑台上滑动安装有y向电动滑块，所述y向电动滑块上端固定连接有立柱，一对所述立柱之间固定连接有x向电动滑台，所述x向电动滑台上端滑动安装有x向电动滑块，所述x向电动滑块前端固定连接有z向电动滑台，所述z向电动滑台上滑动安装有z向电动滑块，所述z向电动滑块下端固定安装有激光切割机，所述激光切割机下端固定安装有切割头，所述激光切割机侧壁上固定连接有同步偏移杆，所述同步偏移杆内端固定连接有与切割头电性连接的公接电柱，所述x向电动滑台下端安装有吸附定位组件，所述吸附定位组件下端吸附有定制参照板，所述定制参照板侧壁上镶嵌安装有曲线导轨，所述曲线导轨内滑动连接有母接电球，所述母接电球远离公接电柱一端电性连接有导线，所述导线电性连接有安装于定制参照板内部的电源，所述外侧套有固定连接于母接电球上的镶嵌式环形磁铁，所述激光切割机内安装有电磁铁。

进一步的，所述公接电柱包括第一导电芯柱和包裹在第一导电芯柱外端的绝缘贴合套，且第一导电芯柱延伸出绝缘贴合套1-2mm，所述母接电球为中空贯通的绝缘球体，且内部固定连接有与导线连接的第二导电芯柱，保持电性连接的稳定性和安全性，同时具有良好的连接可靠性，分别体现在电性连接和机械连接上，不易出现配合偏差。

进一步的，所述母接电球上下两端均开凿有滚珠槽，所述滚珠槽内活动连接有导向滚珠，所述曲线导轨上下侧壁上均开凿有与导向滚珠相匹配的导向滑槽，起到对母接电球的导向移动作用，在提高母接电球移动精度的同时，满足其竖直轴向的转动。

进一步的，所述同步偏移杆远离激光切割机一端设置为半球面状，且直径大于曲线导轨的开口宽度，方便同步偏移杆与定制参照板之间实现点接触，易于与各种形状的边缘进行接触，同时避免出现向曲线导轨靠近的挤压误差。

进一步的，所述第一导电芯柱和第二导电芯柱均采用导电材质，所述绝缘贴合套和绝缘球体均采用绝缘材质，且表面涂覆有纳米耐磨层。

进一步的，所述母接电球截面形状为带有劣弧缺口的圆形，且劣弧缺口为平面并与绝缘贴合套相匹配，提高绝缘贴合套与母接电球连接时的稳定性，进而提高第一导电芯柱和第二导电芯柱之间的接电稳定性，同时劣弧缺口相比于完整的球形而言可以被曲线导轨进行限转，完整的球形可以在曲线导轨内的每个点进行无定向转动，此时无法控制切割误差，而带有劣弧缺口则可以被曲线导轨进行限转，始终保持与曲线导轨的垂直角度，有利于与公接电柱配合控制切割误差。

进一步的，所述第二导电芯柱与劣弧缺口平面的距离与第一导电芯柱的延伸距离保持一致，提高电性连接的稳定性和可靠性，还可以实现接电防护，避免暴露在外界。

进一步的，所述绝缘贴合套靠近母接电球一端固定连接有防偏环形液囊，所述防偏环形液囊内填充有二态转化液，所述劣弧缺口表面开凿有多个环形阵列分布的定向退出槽，一方面可以进一步提高第一导电芯柱和第二导电芯柱连接时的密闭防护性，另一方面可以利用二态转化液的特性来大幅提高第一导电芯柱和劣弧缺口结合时的稳定性，有利于将误差控制在相互远离的方向上，弥补第一导电芯柱和第二导电芯柱之间的配合误差。

进一步的，所述防偏环形液囊为10-20μm厚度的防渗膜制成的囊袋，所述二态转化液为磁流变液，可以在电磁场的作用下发生状态变化，磁流变液是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体，这种悬浮体在零磁场条件下呈现出低粘度的牛顿流体特性；而在强磁场作用下，则呈现出高粘度、低流动性的bingham体特性。

进一步的，所述吸附定位组件包括安装在x向电动滑台下端的电动推杆，所述电动推杆的输出端固定连接有位于其下侧的吸附中空风盒，所述吸附中空风盒上端固定安装有通过管道连通的真空泵，所述吸附中空风盒下表面开凿有多个均匀分布的吸附孔，提高定制参照板的参照精度，同时可以根据激光切割的不同路线更换不同的定制参照板。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案可以实现预先制作并校核与待切割的激光轨迹具有一致偏移量的参照板，参照板上设置有高精度的偏移轨道，通过磁吸的方式将激光切割头与母接电球进行电性连接实现供电，将切割误差控制在相互远离的方向上，一旦出现切割偏差即会断电停止切割，可以有效保证激光的切割精度，并通过特殊的电性连接方式提高供电的稳定性，不易出现因电连不稳进而导致激光切割质量下降的现象，与现有单独的计算机控制激光切割路线相比，可以实现全程参照并辅助控制切割偏差，大大降低次品率，显著提高激光切割精度，适合批量化高精度曲线切割。

(2)公接电柱包括第一导电芯柱和包裹在第一导电芯柱外端的绝缘贴合套，且第一导电芯柱延伸出绝缘贴合套1-2mm，母接电球为中空贯通的绝缘球体，且内部固定连接有与导线连接的第二导电芯柱，保持电性连接的稳定性和安全性，同时具有良好的连接可靠性，分别体现在电性连接和机械连接上，不易出现配合偏差。

(3)母接电球上下两端均开凿有滚珠槽，滚珠槽内活动连接有导向滚珠，曲线导轨上下侧壁上均开凿有与导向滚珠相匹配的导向滑槽，起到对母接电球的导向移动作用，在提高母接电球移动精度的同时，满足其竖直轴向的转动。

(4)同步偏移杆远离激光切割机一端设置为半球面状，且直径大于曲线导轨的开口宽度，方便同步偏移杆与定制参照板之间实现点接触，易于与各种形状的边缘进行接触，同时避免出现向曲线导轨靠近的挤压误差。

(5)第一导电芯柱和第二导电芯柱均采用导电材质，绝缘贴合套和绝缘球体均采用绝缘材质，且表面涂覆有纳米耐磨层。

(6)母接电球截面形状为带有劣弧缺口的圆形，且劣弧缺口为平面并与绝缘贴合套相匹配，提高绝缘贴合套与母接电球连接时的稳定性，进而提高第一导电芯柱和第二导电芯柱之间的接电稳定性，同时劣弧缺口相比于完整的球形而言可以被曲线导轨进行限转，完整的球形可以在曲线导轨内的每个点进行无定向转动，此时无法控制切割误差，而带有劣弧缺口则可以被曲线导轨进行限转，始终保持与曲线导轨的垂直角度，有利于与公接电柱配合控制切割误差。

(7)第二导电芯柱与劣弧缺口平面的距离与第一导电芯柱的延伸距离保持一致，提高电性连接的稳定性和可靠性，还可以实现接电防护，避免暴露在外界。

(8)绝缘贴合套靠近母接电球一端固定连接有防偏环形液囊，防偏环形液囊内填充有二态转化液，劣弧缺口表面开凿有多个环形阵列分布的定向退出槽，一方面可以进一步提高第一导电芯柱和第二导电芯柱连接时的密闭防护性，另一方面可以利用二态转化液的特性来大幅提高第一导电芯柱和劣弧缺口结合时的稳定性，有利于将误差控制在相互远离的方向上，弥补第一导电芯柱和第二导电芯柱之间的配合误差。

(9)防偏环形液囊为10-20μm厚度的防渗膜制成的囊袋，二态转化液为磁流变液，可以在电磁场的作用下发生状态变化，磁流变液是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体，这种悬浮体在零磁场条件下呈现出低粘度的牛顿流体特性；而在强磁场作用下，则呈现出高粘度、低流动性的bingham体特性。

(10)吸附定位组件包括安装在x向电动滑台下端的电动推杆，电动推杆的输出端固定连接有位于其下侧的吸附中空风盒，吸附中空风盒上端固定安装有通过管道连通的真空泵，吸附中空风盒下表面开凿有多个均匀分布的吸附孔，提高定制参照板的参照精度，同时可以根据激光切割的不同路线更换不同的定制参照板。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中a处的结构示意图；

图3为本发明公接电柱和母接电球接电状态过程中的结构示意图；

图4为本发明母接电球的结构示意图；

图5为本发明防偏环形液囊受压状态下的结构示意图；

图6为本发明吸附风盒的结构示意图；

图7为本发明激光轨迹和曲线导轨部分的结构示意图；

图8为本发明实施例2压力传感器阵列位置的结构示意图。

图中标号说明：

1工作台、2y向电动滑台、3y向电动滑块、4立柱、5x向电动滑台、6x向电动滑块、7z向电动滑台、8电动推杆、9吸附中空风盒、10定制参照板、11真空泵、12z向电动滑块、13激光切割机、14同步偏移杆、15切割头、16绝缘贴合套、17第一导电芯柱、18曲线导轨、19母接电球、20导向滚珠、21镶嵌式环形磁铁、22劣弧缺口、23第二导电芯柱、24导线、25吸附孔、26防偏环形液囊、27定向退出槽、28压力传感器阵列、a激光轨迹。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-2，一种磁吸电连式超高精度激光曲线切割设备，包括工作台1，工作台1上固定连接有一对y向电动滑台2，y向电动滑台2上滑动安装有y向电动滑块3，y向电动滑块3上端固定连接有立柱4，一对立柱4之间固定连接有x向电动滑台5，x向电动滑台5上端滑动安装有x向电动滑块6，x向电动滑块6前端固定连接有z向电动滑台7，z向电动滑台7上滑动安装有z向电动滑块12，z向电动滑块12下端固定安装有激光切割机13，激光切割机13下端固定安装有切割头15，激光切割机13侧壁上固定连接有同步偏移杆14，同步偏移杆14内端固定连接有与切割头15电性连接的公接电柱，x向电动滑台5下端安装有吸附定位组件，吸附定位组件下端吸附有定制参照板10，吸附定位组件包括安装在x向电动滑台5下端的电动推杆8，电动推杆8的输出端固定连接有位于其下侧的吸附中空风盒9，吸附中空风盒9上端固定安装有通过管道连通的真空泵11，吸附中空风盒9下表面开凿有多个均匀分布的吸附孔25，提高定制参照板10的参照精度，同时可以根据激光切割的不同路线更换不同的定制参照板10。

请参阅图3，定制参照板10侧壁上镶嵌安装有曲线导轨18，曲线导轨18内滑动连接有母接电球19，母接电球19远离公接电柱一端电性连接有导线24，导线24电性连接有安装于定制参照板10内部的电源，22外侧套有固定连接于母接电球19上的镶嵌式环形磁铁21，激光切割机13内安装有电磁铁，公接电柱包括第一导电芯柱17和包裹在第一导电芯柱17外端的绝缘贴合套16，且第一导电芯柱17延伸出绝缘贴合套161-2mm，母接电球19为中空贯通的绝缘球体，且内部固定连接有与导线24连接的第二导电芯柱23，保持电性连接的稳定性和安全性，同时具有良好的连接可靠性，分别体现在电性连接和机械连接上，不易出现配合偏差，母接电球19上下两端均开凿有滚珠槽，滚珠槽内活动连接有导向滚珠20，曲线导轨18上下侧壁上均开凿有与导向滚珠20相匹配的导向滑槽，起到对母接电球19的导向移动作用，在提高母接电球19移动精度的同时，满足其竖直轴向的转动，同步偏移杆14远离激光切割机13一端设置为半球面状，且直径大于曲线导轨18的开口宽度，方便同步偏移杆14与定制参照板10之间实现点接触，易于与各种形状的边缘进行接触，同时避免出现向曲线导轨18靠近的挤压误差。

第一导电芯柱17和第二导电芯柱23均采用导电材质，可以为锆铜或者石墨材质，绝缘贴合套16和绝缘球体均采用绝缘材质，且表面涂覆有纳米耐磨层。

请参阅图3-4，母接电球19截面形状为带有劣弧缺口22的圆形，且劣弧缺口22为平面并与绝缘贴合套16相匹配，提高绝缘贴合套16与母接电球19连接时的稳定性，进而提高第一导电芯柱17和第二导电芯柱23之间的接电稳定性，同时劣弧缺口22相比于完整的球形而言可以被曲线导轨18进行限转，完整的球形可以在曲线导轨18内的每个点进行无定向转动，此时无法控制切割误差，而带有劣弧缺口22则可以被曲线导轨18进行限转，始终保持与曲线导轨18的垂直角度，有利于与公接电柱配合控制切割误差，第二导电芯柱23与劣弧缺口22平面的距离与第一导电芯柱17的延伸距离保持一致，提高电性连接的稳定性和可靠性，还可以实现接电防护，避免暴露在外界，绝缘贴合套16靠近母接电球19一端固定连接有防偏环形液囊26，防偏环形液囊26内填充有二态转化液，劣弧缺口22表面开凿有多个环形阵列分布的定向退出槽27，一方面可以进一步提高第一导电芯柱17和第二导电芯柱23连接时的密闭防护性，另一方面可以利用二态转化液的特性来大幅提高第一导电芯柱17和劣弧缺口22结合时的稳定性，有利于将误差控制在相互远离的方向上，弥补第一导电芯柱17和第二导电芯柱23之间的配合误差。

请参阅图5，防偏环形液囊26为10-20μm厚度的防渗膜制成的囊袋，二态转化液为磁流变液，可以在电磁场的作用下发生状态变化，磁流变液是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体，这种悬浮体在零磁场条件下呈现出低粘度的牛顿流体特性；而在强磁场作用下，则呈现出高粘度、低流动性的bingham体特性。

值得注意的是，请参阅图7，曲线导轨18与激光轨迹之间具有偏移量，在定制参照板10的制作过程中应予以考虑，切割时，在初始位置上将绝缘贴合套16插入到曲线导轨18中并与母接电球19接触，而防偏环形液囊26此时在劣弧缺口22的挤压作用下变形流动填充进入定向退出槽27中，启动电磁铁在磁吸作用下，母接电球19在曲线导轨18内主动靠近绝缘贴合套16可以保证始终沿曲线导轨18的外侧壁面移动，此时第一导电芯柱17和第二导电芯柱23方可实现接电，而绝缘贴合套16和劣弧缺口22也实现完全的密合接触，防偏环形液囊26内的磁流变液也在磁场作用下由液态转化为具有阻尼强度的类似于固态的形式，弥补第一导电芯柱17和第二导电芯柱23之间的配合误差，即倾斜细微角度的情况下仍可实现接触保持电性连接，而定向退出槽27由于抗剪切力可以克服上述倾斜偏差，切割头15在计算机控制下进行预设路线的切割，由于偏差仅被控制在公接电柱远离母接电球19的方向上，因此一旦出现偏差就会出现断电现象停止切割，进而实现切割全程的误差控制。

本发明可以实现预先制作并校核与待切割的激光轨迹具有一致偏移量的参照板，参照板上设置有高精度的偏移轨道，通过磁吸的方式将激光切割头与母接电球进行电性连接实现供电，将切割误差控制在相互远离的方向上，一旦出现切割偏差即会断电停止切割，可以有效保证激光的切割精度，并通过特殊的电性连接方式提高供电的稳定性，不易出现因电连不稳进而导致激光切割质量下降的现象，与现有单独的计算机控制激光切割路线相比，可以实现全程参照并辅助控制切割偏差，大大降低次品率，显著提高激光切割精度，适合批量化高精度曲线切割。

实施例2：

在本实施例中，切割头15单独连接电源，绝缘贴合套16和第一导电芯柱17为普通的不锈钢或者铝合金材质，而母接电球19仅作为独立的同步移动件，并将第二导电芯柱23替换为压力传感器阵列，通过第一导电芯柱17的压力显示，在经过压力数据处理后，由计算机判断切割误差，从而实现对激光切割的误差控制。

与实施例1相比，设备安装成本得以降低，但是数据处理难度加大，且具有一定的延迟性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。