一种异形齿激光加工设备的制作方法

1.本发明涉及激光加工技术领域，特别涉及一种异形齿激光加工设备。


背景技术：

2.金刚石钻头由钻头体以及设置在钻头体的刀翼上的多刃异形齿(即异形pdc切削齿)组成，其独有优势被广泛应用于石油天然气钻探领域中。
3.由于异形齿的硬度较高，传统的磨削方式不仅加工效率低，还难以加工开放的内凹形状和异形倒角，所以现在推行激光雕刻加工，提高加工效率，如现有专利(cn111889892a)提供的异形pdc激光雕刻加工工艺设备及操作方法。现有专利中的异形pdc激光雕刻加工设备是开放式的并且没有设置抽风除尘结构，在实际激光加工过程中产生大量的扬尘和切屑容易向外扩散、污染车间环境。
4.可见，现有技术还有待改进和提高。


技术实现要素：

5.鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种异形齿激光加工设备，旨在对多刃异形齿进行加工时进行抽风除尘，减少扬尘和切屑向外扩散。
6.为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
7.一种异形齿激光加工设备，包括底架、设置在底架上的工作台和电柜、设置在工作台上的机架和x轴直线驱动器、设置在x轴直线驱动器上的y轴直线驱动器、设置在y轴直线驱动器上的定位工装、设置在机架上的z轴直线驱动器、以及用于对定位工装吸尘的吸尘组件，所述z轴直线驱动器上设有振镜模组和扫描识别模组，所述底架上设置有激光发生器，所述激光发生器产生激光后，激光通过激光传输组件传输至振镜模组后竖直朝下射出，所述定位工装上设置有多个安装工件的装夹工位，所述扫描识别模组用于扫描识别定位工装上的工件。
8.作为上述技术方案的进一步改进，所述吸尘组件包括吸尘壳体、吸尘管、以及吸尘器；所述吸尘壳体位于振镜模组的下方；所述吸尘壳体上设置有供激光穿过的吸尘口；所述吸尘壳体通过吸尘管与吸尘器连接。
9.作为上述技术方案的进一步改进，所述吸尘壳体包括中空的吸头和导流体、以及设置导流体上的负压接头，所述吸尘口开设在吸头上且沿竖向贯穿吸头的中心。
10.作为上述技术方案的进一步改进，所述导流体为斜坡状，所述导流体的最低处与吸头衔接，所述z轴直线驱动器通过背板与机架连接，所述导流体的最高处固设有竖直的挂板，挂板上开设有至少两个竖向延伸的长形孔，每个长形孔处安装螺钉与背板连接。
11.作为上述技术方案的进一步改进，所述激光传输组件包括固定传输管道、多个分布在固定传输管道上的第一反射镜、设置在振镜模组后方的随动箱体、以及设置在随动箱体内的第二反射镜；所述固定传输管道的一端与激光发生器衔接，另一端通过激光保护组件与随动箱体衔接。
12.作为上述技术方案的进一步改进，所述激光保护组件包括设置在随动箱体顶部的第一保护管和设置在固定传输管道的一端底部的第二保护管，所述第二保护管的管径大于第一保护管的管径，所述第一保护管伸入第二保护管中。
13.作为上述技术方案的进一步改进，所述电柜设置在工作台和机架的前方，所述固定传输管道包括设置在机架顶部的l形段、设置在电柜中的竖直段、以及设置在工作台底部的平直段。
14.作为上述技术方案的进一步改进，所述定位工装包括与y轴直线驱动器连接的底板、设置在底板上的托板、设置在托板上的定位板，所述定位板上以矩形阵列方式排布有多列定位孔，所述托板上设置有与定位孔数量相同且一一对应的磁铁，所述磁铁能够以磁吸的方式固定工件。
15.作为上述技术方案的进一步改进，在水平面上的投影下，所述托板为矩形，所述托板的边角处通过定位销与底板连接；所述托板上设置有用于安装磁铁的凹槽，所述磁铁的上表面高度低于或等于托板的上表面高度；所述磁铁为圆环状，所述凹槽的底面开设有螺纹孔，所述磁铁通过沉头螺钉与螺纹孔配合，将磁铁固定在凹槽中。
16.作为上述技术方案的进一步改进，所述机架为门形架，所述x轴直线驱动器、y轴直线驱动器、z轴直线驱动器均为直线模组；所述扫描识别模组包括设置在振镜模组上的相机支架和设置在相机支架上的视觉相机。
17.有益效果：
18.与现有技术相比，本发明提供的异形齿激光加工设备结构紧凑、占地面积小，通过设置吸尘组件，在激光加工过程中，吸尘组件产生负压并朝向定位工装，收集扬尘和切屑，有效减少扬尘和切屑向外扩散。
附图说明
19.图1为异形齿激光加工设备的立体图一。
20.图2为图1中l区域的局部放大图。
21.图3为异形齿激光加工设备的立体图二。
22.图4为图3中a区域的局部放大图。
23.图5为吸尘壳体的立体图。
24.图6为定位工装安装工件后的立体图。
25.图7为定位工装没有安装工件时的立体图。
26.图8为托板的立体图。
27.主要元件符号说明：1-底架、2-工作台、21-激光发生器、22-振镜模组、31-电柜、32-机架、33-背板、4-扫描识别模组、41-相机支架、42-视觉相机、51-x轴直线驱动器、52-y轴直线驱动器、53-z轴直线驱动器、6-吸尘壳体、60-吸尘口、61-吸头、62-导流体、63-负压接头、64-挂板、65-长形孔、66-通孔、7-l形段、81-随动箱体、82-激光保护组件、821-第一保护管、822-第二保护管、9-定位工装、91-底板、92-托板、921-凹槽、922-螺纹孔、93-定位板、94-定位孔、95-磁铁、96-定位销、10-工件。
具体实施方式
28.本发明提供一种异形齿激光加工设备，为使本发明的目的、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发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
29.请参阅图1至图4，本发明提供一种异形齿激光加工设备，包括底架1、设置在底架1上的工作台2和电柜31、设置在工作台2上的机架32和x轴直线驱动器51、设置在x轴直线驱动器51上的y轴直线驱动器52、设置在y轴直线驱动器52上的定位工装9、设置在机架32上的z轴直线驱动器53、以及用于对定位工装9吸尘的吸尘组件，所述z轴直线驱动器53上设有振镜模组22和扫描识别模组4，所述底架1上设置有激光发生器21，所述激光发生器21产生激光后，激光通过激光传输组件传输至振镜模组22后竖直朝下射出，所述定位工装9上设置有多个安装工件10的装夹工位90，所述扫描识别模组4用于扫描识别定位工装9上的工件10。
30.加工前，工作人员将多个工件10装在定位工装9上，x轴直线驱动器51和y轴直线驱动器52协调运动将定位工装9移动至设定的拍摄扫描区域，然后扫描识别模组4自动调整焦距，自动扫描识别下一个待加工工件10的形状和位置，接着x轴直线驱动器51和y轴直线驱动器52协调运动将定位工装9上的待加工工件移动至激光焦点中心，最后激光发生器21产生激光后通过激光传输组件传输后，振镜模组22发出激光对工件进行分层切割，将工件加工为异形齿。工件逐个按照上述的方式进行加工，直至定位工装上的所有工件均完成加工。在激光加工过程中，吸尘组件产生负压并朝向定位工装9，收集扬尘和切屑，有效减少扬尘和切屑向外扩散。另外，异形齿激光加工设备的整体结构紧凑，占地面积小。
31.具体的，所述吸尘组件包括吸尘壳体6、吸尘管、以及吸尘器(吸尘管和吸尘器图中未画出)；所述吸尘壳体6位于振镜模组22的下方；所述吸尘壳体6上设置有供激光穿过的吸尘口60。在激光加工过程中，工件位于吸尘壳的正下方，巧妙地使激光竖向穿过吸尘口60对工件进行切削，激光不会与吸尘壳体6产生干涉。由于吸尘壳体6通过管道与吸尘器连接，吸尘壳体6内形成负压状态，通过吸尘口60将扬尘和切屑近距离地吸入吸尘壳体6中，有效减少扬尘和切屑向外扩散。
32.进一步的，所述吸尘壳体6包括中空的吸头61和导流体62、以及设置导流体62上的负压接头63，所述吸尘口60开设在吸头61上且沿竖向贯穿吸头61的中心，一方面可以供激光穿过，另一方面吸头61的负压吸力集中对吸头61的上方和下方吸取扬尘和切屑，抽风除尘效果好。
33.为了提高吸头61上方和对吸头61外部的抽风吸取效果，吸头61的上表面上开设有至少一个通孔66，这些通孔66远离导流体62布置。
34.优选的，所述导流体62为斜坡状，所述导流体62的最低处与吸头61衔接，所述z轴直线驱动器53通过背板33与机架32连接，所述导流体62的最高处固设有竖直的挂板64，挂板64上开设有至少两个竖向延伸的长形孔65，每个长形孔65处安装螺钉与背板33连接。长形孔65指的是非圆孔，具体的可以为矩形孔、腰形孔、圆角矩形孔等。通过配合调节螺钉将吸尘壳体6安装在背板33上，当需要改变吸尘壳体6的高度时，松开调节螺钉调整吸尘壳体6的位置，然后重新锁定即可，调节较为方便。
35.具体的，所述激光传输组件包括固定传输管道、多个分布在固定传输管道上的第一反射镜(图中不可见)、设置在振镜模组22后方的随动箱体81、以及设置在随动箱体81内
的第二反射镜(图中不可见)；所述固定传输管道的一端与激光发生器21衔接，另一端通过激光保护组件82与随动箱体81衔接。
36.进一步的，所述激光保护组件82包括设置在随动箱体81顶部的第一保护管821和设置在固定传输管道的一端底部的第二保护管822，所述第二保护管822的管径大于第一保护管821的管径，所述第一保护管821伸入第二保护管822中。激光经过激光传输组件传输后，折射穿过第二保护管822和第一保护管821再照射在第二反射镜上。在实际应用时，第二保护管822为静止不动，在z轴直线驱动器53的驱动下，第一保护管821可相对第二保护管822上下移动，但激光不会外露。
37.优选的，所述电柜31设置在工作台2和机架32的前方，所述固定传输管道包括设置在机架32顶部的l形段7、设置在电柜31中的竖直段、以及设置在工作台2底部的平直段。通过这样设置，激光发生器可以设置位于工作台下方的底架上，合理利用底架的内部空间，然后从下往上实现激光传输。相比将激光发生器21设置在机架32上方，可以缩短异形齿激光加工设备的整体高度，便于货运。
38.具体的，所述定位工装9包括与y轴直线驱动器52连接的底板91、设置在底板91上的托板92、设置在托板92上的定位板93，所述定位板93上以矩形阵列方式排布有多列定位孔94，所述托板92上设置有与定位孔94数量相同且一一对应的磁铁95，所述磁铁95能够以磁吸的方式固定工件。
39.加工前，工作人员将圆柱状的工件放入定位孔94中，正常情况下，每次对多工件激光磨削工装上料，所有定位孔94中均放入一个工件；工件的下部嵌入定位孔94中，工件与定位孔94过盈配合，工件的上部露出，定位孔94对工件进行径向定位，与此同时，磁铁95与工件的底面发生磁吸作用，使得工件的底面紧贴托板92的上表面，从而使工件不能相对托板92滑动，对工件实现周向定位，进而工件无论在移动或激光加工过程中，不会发生自运动，确保加工效果。
40.进一步的，定位工装9通过矩形阵列的方式对工件进行排布，一方面便于检测每个工件的轴线位置，对工件进行平移，另一方面能够使多工件激光磨削工装最大程度装载更多的工件，减少上下料频率。
41.具体的，每列定位孔94分别包括多个沿托板92宽度方向分布的定位孔94，每个定位孔94的尺寸相等，同一列定位孔94处任意两个通孔66的间距相等，保证定位孔94分布均匀，在加工时，相邻工件之间不会相互影响。实际上，每个定位孔94代表一个加工工位，在本实施例中，定位孔94设置有9列，每列定位孔94上具有7个定位孔94，即总共63个加工工位，满足大批量的加工需求。
42.在水平面上的投影下，所述托板92为矩形，所述托板92的边角处通过定位销96与底板91连接；所述托板92上设置有用于安装磁铁95的凹槽921，所述磁铁95的上表面高度低于或等于托板92的上表面高度；通过这样设置，可以确保工件的底面能够抵压在托板92的上表面，受力平稳且面积大，一方面保证工件在加工过程不会发生倾斜，另一方面支撑效果好。
43.优选的，所述磁铁95为圆环状，所述凹槽921的底面开设有螺纹孔922，所述磁铁95通过沉头螺钉与螺纹孔922配合，将磁铁95固定在凹槽921中，防止磁铁95被工件带离凹槽921。
44.在本实施例中，所述机架32为门形架，所述x轴直线驱动器51、y轴直线驱动器52、z轴直线驱动器53均为直线模组，x轴可以理解为左右延伸方向，y轴可以理解为前后延伸方向，z轴可以理解为上下延伸方向；所述扫描识别模组4包括设置在振镜模组22上的相机支架41和设置在相机支架上的视觉相机42。
45.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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。
46.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”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接连接，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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
47.可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明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发明的保护范围。