水导激光切割机的制作方法

本发明涉及水导激光技术的应用，尤其涉及一种水导激光切割机。

背景技术：

1、水导激光类似于激光在光纤中传播，由稳定的水柱作为激光传输的介质，空气作为低折射率包层，激光在水的表面发生全反射，激光通过水束传输至工件表面。

2、水导激光理论研究已久，但目前仅有瑞士西诺瓦公司（synova）实现产业化，其激光微射流（水导激光）技术加工过程为：水射流冲击加工面；然后激光脉冲发射并经由水射流，材料吸热开始；被吸收的激光能量产生等离子层分离水和材料；激光脉冲完成，等离子现象结束，水射流冷却材料；水射流通过对流将热完全带走。相对于常规激光加工而言，水导激光优势明显：微水射流如同光纤般传导、保护、维持稳定的柱形激光；规避激光发散角造成的加工锥度，实现平行激光束进行加工；每个脉冲周期99%的时间冷却即将被加工的材料；激光脉冲在水射流的保护下，免受环境因素和加工碎屑对进入激光脉冲的任何影响；相较于传统激光加工技术而言，具有更高的加工效率。

3、目前的激光微射流系统沿用了传统双摆头五轴机头装置加工平台，其中激光微射流的机头模块配置于机头装置上，机头装置除相对于工件坐标系的x、y、z轴快速相对运动外，还有c轴（平行于z轴）摆臂的旋转、b轴（平行于y轴）摆头的摆动以及机头装置的法向（a轴，平行于z轴）随动。对于激光微射流的机头装置而言，加工时机头装置位置需要不断运动，机头装置运动尤其是摆动或旋转运动时，机头模块的水射流位置及形态也将发生改变（除机头装置单一的a轴随动之外，微水柱束路径将为曲线），此时微水柱束可能呈现为不连续系列水滴，由此导致耦合在该微水柱束中的激光束不够稳定，最终影响了工件的加工质量。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明目的在于提供一种水导激光切割机，以保证工件切割质量。

2、为解决以上问题，本发明提供一种水导激光切割机，包括机台，机台上安装有机头装置和工件载台装置，机头装置包括配置有激光微射流模块的机头，机台包括机台床身及机台门架，机台门架位于机台床身上方，机台门架顶部装配机头装置，机台床身承载工件载台装置，其中机头装置的机头可沿a轴垂直移动，工件载台装置的整体可沿x轴和y轴水平移动并可到达机头装置的下方，且工件载台装置上安装的工件加载头可绕b轴摆动及绕c轴旋转。

3、与现有技术相比，本发明将现有水导激光切割机中的五轴机头改为一轴机头+四轴工件载台组合结构，其中的水导激光机头仅在垂直方向运动，避免微水柱束路径呈现曲线，便于保持微水柱束稳定，从而有利于保证工件切割质量。

技术特征：

1.一种水导激光切割机，包括机台，机台上安装有机头装置和工件载台装置，机头装置包括配置有激光微射流模块的机头，其特征在于，机台包括机台床身及机台门架，机台门架位于机台床身上方，机台门架顶部装配机头装置，机台床身承载工件载台装置，其中机头装置的机头可沿a轴垂直移动，工件载台装置的整体可沿x轴和y轴水平移动并可到达机头装置的下方，且工件载台装置上安装的工件加载头可绕b轴摆动及绕c轴旋转。

2.如权利要求1所述的水导激光切割机，其特征在于，机头装置的机头配置有a轴平移机构；机头包括机头座板及机头模块，机头模块与机头座板固定连接；a轴平移机构包括a轴电机、a轴联轴器、a轴联轴器盒、a轴驱动杆、a轴驱动杆支座、a轴驱动杆联接块、a轴滑轨、a轴滑块及机头联接板，其中a轴电机为步进电机，a轴联轴器为膜片联轴器，a轴驱动杆支座、a轴联轴器盒及a轴滑轨固定装配于a轴座板，a轴驱动杆两端支撑于a轴驱动杆支座，a轴联轴器装于a轴联轴器盒内，a轴驱动杆通过a轴联轴器与a轴电机联接，a轴驱动杆联接块固定装配于a轴驱动杆，a轴滑块可滑动地滑动装配于a轴滑轨，机头联接板与a轴驱动杆联接块及a轴滑块固定连接，机头座板与机头联接板固定连接。

3.如权利要求1所述的水导激光切割机，其特征在于，工件载台装置包括工件架及工件架滑台，工件架包括工件架支座及工件摆动架，工件架支座固定装于工件架滑台，工件摆动架可转动地装于工件架支座，其中：工件架配置有b轴摆动机构及c轴旋转机构，以便工件摆动架在b轴摆动机构驱动下可绕b轴摆动，以及装于工件摆动架上的工件加载头在c轴旋转机构驱动下可绕c轴旋转；工件架滑台配置有x轴平移机构和y轴平移机构，以便在x轴平移机构和y轴平移机构驱动下，工件架可随工件架滑台一起在机台上沿x轴和y轴水平移动。

4.如权利要求3所述的水导激光切割机，其特征在于，工件架支座和工件摆动架分别为l型，工件架支座的底壁与工件架滑台固定，工件摆动架的侧壁可转动地安装于工件架支座的侧壁，以便在b轴摆动机构驱动下进行摆动；工件加载头可转动地安装于工件摆动架的顶壁，以便在c轴旋转机构驱动下进行旋转，其中工件加载头上工件的中间横截面与b轴摆动轴线平齐。

5.如权利要求4所述的水导激光切割机，其特征在于，b轴摆动机构包括b轴电机及b轴减速机，其中b轴电机为步进电机，b轴减速机为转盘式减速机，b轴减速机贯穿式地安装于工件架支座的侧壁上开设的通孔，b轴电机的壳体与b轴减速机的壳体固定，b轴电机的动力轴与b轴减速机的转盘轴联，b轴减速机的转盘与工件摆动架的侧壁固定连接。

6.如权利要求4所述的水导激光切割机，其特征在于，c轴旋转机构包括c轴主动机构及c轴从动机构，c轴主动机构安装于工件摆动架的顶壁的主动机构安装位，c轴从动机构安装于b轴工件摆动架的顶壁的从动机构安装位，c轴主动机构的及c轴从动机构之间通过传动带进行传动来驱动件工件加载头及其加载的工件绕c轴旋转，其中的传动带为同步带。

7.如权利要求6所述的水导激光切割机，其特征在于，c轴主动机构包括c轴电机、c轴联接盘、c轴减速机、主动轴及c轴座板，其中c轴电机为步进电机，c轴减速机为谐波减速机，c轴电机的壳体、c轴联接盘、c轴减速机的壳体及c轴座板连成一体，并通过c轴座板固定装配于工件摆动架的顶壁，且c轴电机、c轴减速机及主动轴依次轴联，其中c轴减速机的波发生器与c轴电机的动力轴连接，c轴减速机的刚轮与c轴减速机的外壳固定，c轴减速机的柔轮装于c轴减速机的输出轴，主动轴的底盘与c轴减速机的柔轮固定，主动轴顶端设置主动带轮来绕设同步带。

8.如权利要求6所述的水导激光切割机，其特征在于，c轴从动机构包括从动轴、从动座板一、从动轴承一、从动座板二、从动轴承二、调节螺母及工件加载头，从动轴由从动座板一和从动轴承一构成的上支撑、从动座板二和从动轴承二构成的下支撑可转动地装配于工件摆动架的顶壁，从主动轴顶端设置从动带轮来绕设同步带；从主动轴底端安装工件加载头，该工件加载头可为抱箍式安装结构；调节螺母为外侧开口的螺母，其套装于从动轴上，并位于下支撑和工件加载头之间。

9.如权利要求3所述的水导激光切割机，其特征在于，x轴平移机构包括x轴滑板、x轴滑轨、x轴直线电机定子、x轴直线电机动子、x轴电机定子座板及x轴滑鞍，x轴滑轨沿机台床身纵向安装于机台床身的x轴滑轨安装部顶面，x轴电机定子座板沿机台床身纵向安装于机台床身的x轴电机定子安装部顶面，x轴滑板的两侧装配x轴滑鞍，x轴滑板通过x轴滑鞍滑动安装于x轴滑轨，x轴直线电机定子固定安装于x轴电机定子座板顶面，x轴直线电机动子装于x轴滑板底面。

10.如权利要求9所述的水导激光切割机，其特征在于，y轴平移机构包括y轴滑板、y轴滑轨、y轴直线电机定子、y轴直线电机动子、x轴滑板、工件架装配板及y轴滑鞍，y轴滑轨沿x轴滑板的横向装配于x轴滑板顶面，y轴滑板的两侧装配y轴滑鞍，y轴滑板通过y轴滑鞍滑动安装于y轴滑轨，y轴直线电机定子固定安装于x轴滑板顶面，y轴直线电机动子装于y轴滑板底面，工件架装配板固定装配于y轴滑板顶面来承载工件架支座。

技术总结
本发明公开一种水导激光切割机，包括机台，机台上安装有机头装置和工件载台装置，机头装置包括配置有激光微射流模块的机头，机台包括机台床身及机台门架，机台门架位于机台床身上方，机台门架顶部装配机头装置，机台床身承载工件载台装置，其中机头装置的机头可沿A轴垂直移动，工件载台装置的整体可沿X轴和Y轴水平移动并可到达机头装置的下方，且工件载台装置上安装的工件加载头可绕B轴摆动及绕C轴旋转。本发明有利于保证工件切割质量。

技术研发人员：钟胜波,李芝春
受保护的技术使用者：常州科乐为数控科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15