基于激光定位的弧面加工机床的制作方法

本发明涉及机械设备，具体涉及基于激光定位的弧面加工机床。

背景技术：

3d打印机又称三维打印机，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段三维打印机被用来制造产品。逐层打印的方式来构造物体的技术。3d打印机的原理是把数据和原料放进3d打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来。如今，在各行各业经常需要使用3d打印机打印出各种各样的东西以供各种用途，比如将待加工零件利用3d打印机打印出后进行交流学习、使用等。

将待加工零件模型打印出来后，在一些使用情形下，需要对待加工零件打磨出光滑的弧面。目前弧面加工仪器在工作时整体机器易晃动，加工容易出错；并且加工仪器在高度调高时调节不够线性。

技术实现要素：

本发明目的在于解决目前的弧面加工仪器工作时整体机器易晃动，加工容易出错；并且加工仪器在高度调高时调节不够线性。针对上述问题，本发明提供了基于激光定位的弧面加工机床，其加工工作中整体稳定性良好，且可进行线性化高度调节。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：

基于激光定位的弧面加工机床，包括磨机和磨轮，所述磨轮安装在磨机的侧面上，所述磨轮的转轴与磨机的侧面垂直并与水平面平行；还包括底板、载物台、主支柱、副支柱、横梁和蜗轮蜗杆升降机，所述主支柱和副支柱垂直固定在底板上，所述横梁的两端分别与主支柱和副支柱的顶端连接形成龙门式结构，所述磨机滑动连接在主支柱上；所述蜗轮蜗杆升降机的基底固定在底板上，其升降丝杆顶端与磨机连接。

本发明通过主支柱、副支柱、蜗轮蜗杆升降机三者的支撑，该简单的结构可使磨机在加工过程中保持良好的稳定性，不易出现加工误差。在本发明中，蜗轮蜗杆升降机不仅具有线性化高度调节的作用效果，并且起到了作为第三支撑轴的作用。在使用本发明时，将待加工零件放在载物台上，启动磨机，操作蜗轮蜗杆升降机使磨轮下移至待加工零件，开始加工。

基于激光定位的弧面加工机床，包括磨机和磨轮，所述磨轮安装在磨机的侧面上，所述磨轮的转轴与磨机的侧面垂直；还包括第一扇板、轨道、第二扇板，所述轨道为阻尼滑轨，所述轨道为弧形轨道且固定在磨机上并位于磨轮上方，所述轨道的轴线与磨轮的轴线共线，所述轨道的半径大于磨轮的半径1～5cm；所述第一扇板和第二扇板与轨道的弧度相同并且以垂直角度滑动连接在轨道上；第一扇板和第二扇板滑至轨道最低端且两者互相闭合时，第一扇板、第二扇板的滑动边与轨道形成一个完整的圆；

所述磨机上设有光纤激光器，所述第一扇板和第二扇板的内部设有多个光纤耦合器；多个所述光纤耦合器依次连接，所述第二扇板中第一个光纤耦合器通过光纤与光纤激光器连接，第二扇板中的最后一个光纤耦合器与第一扇板中的第一个光纤耦合器通过光纤连接，每个所述光纤耦合器上都通过光纤接有一个光纤准直器，所述光纤准直器均铰接在第一扇板和第二扇板的下端；多个所述光纤准直器的输出激光的方向为始终垂直于磨机向下。

本发明在应用时，激光从光纤激光器出射后进入光纤，随后依次通过第一扇板中的每个光纤耦合器，光纤耦合器分出一路激光进入光纤准直器；所有光纤准直器的输出激光垂直于磨机，这样更便于定位及预判加工位置。另外，激光也可对待加工零件表面进行照亮，以便加工工作。由于光纤准直器铰接在第一扇板和第二扇板的下端上，当第一扇板和第二扇板沿轨道滑动时，由于重力作用，光纤准直器的输出激光将始终保持垂直于磨机向下。

本发明有三种使用方法：

i，当待加工零件的某处需要加工一定深度的弧面时，根据弧面的深度算出弧面的边界，该边界指互相平行的两个直边，将该边界在待加工零件上做好标记，将第一扇板和第二扇板在轨道上滑动，将光纤准直器的输出激光对准上述边界的标记，此时开始下轮，磨轮开始对待加工零件进行弧面加工，当第一扇板和第二扇板的下端与上述边界的标记重合时，加工结束；

ii，当待加工零件的某个弧面需要进行抛光打磨时，将第一扇板和第二扇板滑动后，将光纤准直器的输出激光对准该弧面的两个直边边界，固定好第一扇板和第二扇板后开始下轮；

iii，在使用待加工零件时需要在待加工零件上打孔，此时将光纤激光器换为大功率光纤激光器，重复上述i或ii步骤，可在加工或抛光打磨的过程中实现打孔，提高了加工效率。

进一步地，所述轨道中沿轨道开设有一条条状空隙，所述第一扇板和第二扇板与轨道滑动连接的一边的顶部设有锁定柱并位于条状空隙中，所述锁定柱上具有螺纹，所述锁定柱上设有旋钮。在确定第一扇板和第二扇板的位置后，将旋钮拧紧，可防止本发明在加工过程中第一扇板、第二扇板相对轨道滑动，

进一步地，所述光纤激光器通过固定装置固定在磨机上，所述固定装置包括上板、下板和多个弹簧，所述光纤激光器通过销钉固定在上板上，所述上板通过多个所述弹簧与下板连接。由于本发明在工作时磨轮的转动速度较快，导致磨机震动剧烈，光纤激光器固定在磨机上，由于光纤激光器不能被频繁晃动，因此采用上述固定装置可以有效减缓光纤激光器的震动。

进一步地，多个所述光纤准直器在第一扇板和第二扇板的下端均匀分布，所述第一扇板和第二扇板下端的两个角均设一个光纤准直器。首先均匀分布的光纤准直器可使多个光纤准直器的输出激光分布更为规律，更易于定位和预判，在激光打孔操作时可使孔均匀分布；再者第一扇板和第二扇板下端的两个角各设一个光线准直器可使整排输出激光的边界更分明，更易于定位和预判。

进一步地，所述光纤耦合器采用三端口光纤耦合器，采用价格较低的三端口光纤耦合器可以节省成本；激光从光纤耦合器的1端口输入，随后从2端口输出，接着进入下一个光纤耦合器的1端口，依次循环；光纤耦合器的3端口与光纤准直器相接。其次，三端口光纤耦合器的线路较少，端口利用率为100％，不会影响系统的整洁度。

进一步地，所述轨道为3/4圆，其下方留空，所述第一扇板和第二扇板滑至相接时，其两者滑动端与轨道重合，轨道无突出部分。轨道的尺寸采用3/4圆，首先由于待加工零件的待加工弧面尺寸并不大，将第一扇板和第二扇板滑至两者下端与轨道下端重合时，该尺寸也足够满足待加工零件的加工需求；3/4圆的轨道也可满足第一扇板和第二扇板向下滑动至闭合。

进一步地，所述光纤采用单模光纤，所述蜗轮蜗杆升降机的基底上安装有电灯。单模光纤的成本较低，且不易产生非线性效应，可使光纤准直器的输出激光的光斑形状更为圆滑。由于激光的光束较细，光照面积小，引入电灯可对载物台进行辅助照亮，便于加工工作。

通过使用本发明，可以产生以下有益效果：本发明包括磨机、主支柱、副支柱、横梁、磨轮、第一扇板、第二扇板、电灯、光纤和光纤激光器，第一扇板和第二扇板中包括光纤、光纤耦合器和光纤准直器，在使用本发明时，主支柱、副支柱、蜗轮蜗杆升降机能够保证磨机在工作时的稳定性，蜗轮蜗杆升降机可使磨机的高度调节过程更为线性化；第一扇板和第二扇板可实现磨轮的下轮位置的定位，也可为打磨抛光过程提供辅助照亮，在较暗环境下加工工作也可正常进行，光纤激光器的安装方式可以防止工作过程中剧烈的震动对其造成损坏。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中第一扇板、第二扇板和轨道的结构示意图；

图3为本发明中第二扇板的内部结构右视图；

图4为本发明中光纤激光器及固定装置的结构示意图；

图5为本发明中轨道的部分结构示意图；

图6为本发明中第一扇板的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：1-第一扇板，11-光纤准直器，12-第二扇板，13-光纤耦合器，101-锁定柱，102-旋钮，2-轨道，21-条状空隙，3-横梁，30-底板，31-载物台，32-蜗轮蜗杆升降机，4-主支柱，41-副支柱，5-光纤入口，6-光纤，7-固定装置，71-上板，72-下板，73-弹簧，8-磨机，82-电灯，9-光纤激光器，10-磨轮。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1～4所示，基于激光定位的弧面加工机床，包括磨机8、磨轮10、轨道2、底板30、载物台31、主支柱4、副支柱41、横梁3和蜗轮蜗杆升降机32，磨轮10安装在磨机8的侧面上，磨轮10的转轴与磨机8的侧面垂直并与水平面平行，轨道2固定在磨机8上。主支柱4和副支柱41垂直固定在底板30上，横梁3的两端分别与主支柱4和副支柱41的顶端连接形成龙门式结构，磨机8滑动连接在主支柱4上；蜗轮蜗杆升降机32的基底固定在底板上，其升降丝杆顶端与磨机8连接，蜗轮蜗杆升降机32的基底上装有电灯82。

还包括第一扇板1、第二扇板12、光纤6和光纤激光器9，光纤6采用单模光纤，优选地，第一扇板1和第二扇板12的宽度和磨轮10的宽度相等，从上往下看时，第一扇板1和第二扇板12的两个弧边分别位于磨轮10的正上方。光纤激光器9通过固定装置7固定在磨机8上，轨道2为阻尼滑轨，轨道2为弧形轨道且位于磨轮10上方，轨道2的轴线与磨轮10的轴线共线，轨道2的半径大于磨轮10的半径1～5cm；第一扇板1和第二扇板12与轨道2的弧度相同并且以垂直角度滑动连接在轨道2上，第一扇板1和第二扇板12滑至轨道2最低端且两者互相闭合时，第一扇板1、第二扇板12的滑动边与轨道2形成一个完整的圆。轨道2为3/4圆，其下方留空，所述第一扇板1和第二扇板12滑至相接时，其两者滑动端与轨道2重合，轨道2无突出部分。优选地，轨道2的半径比磨轮10的半径大3cm。

如图5～6，轨道2中沿轨道开设有一条条状空隙21，第一扇板1和第二扇板12与轨道2滑动连接的一边的顶部设有锁定柱101并位于条状空隙21中，锁定柱101上具有螺纹，锁定柱101上设有旋钮102。

磨机8上的光纤激光器9的输出端接上光纤6，将光纤6从第二扇板12上设置的光纤入口5处伸入第二扇板12。第一扇板1和第二扇板12的内部设有多个光纤耦合器13；多个所述光纤耦合器13依次连接，第二扇板12中第一个光纤耦合器13通过光纤6与光纤激光器9连接，第二扇板12中的最后一个光纤耦合器13与第一扇板1中的第一个光纤耦合器13通过光纤6连接，每个所述光纤耦合器13上都通过光纤6接有一个光纤准直器11，光纤准直器11均铰接在第一扇板1和第二扇板12的下端；优选地，第一扇板1中的光纤耦合器13的数量比第二扇板12中的光纤耦合器13的数量少一个，第一扇板1中最后一个光纤耦合器13的两个输出端均连接一个光纤准直器11，多个所述光纤准直器11的输出激光的方向为始终垂直于磨机8向下。

优选地，光纤耦合器13采用三端口光纤耦合器。光纤6的一端与光纤激光器9的输出端连接，其另一端从光纤入口5进入第二扇板12内部后，第二扇板12内部的光纤6端头与一个光纤耦合器13的第一端口连接，光纤耦合器13的第二端口与光纤准直器11连接，光纤耦合器13的第三端口与下一个光纤耦合器13的第一端口连接。

优选地，如图2，光纤准直器11在第一扇板1和第二扇板12的下端均匀分布，第一扇板1和第二扇板12上各设8个光纤准直器11，第一扇板1和第二扇板12下端的两个角均设一个光纤准直器11，光纤准直器11的输出端突出第一扇板1和第二扇板12的底端面，光纤准直器11的输出激光互相平行并垂直于磨机8。

优选地，光纤激光器9通过固定装置7固定在磨机8上，固定装置7包括上板71、下板72和多个弹簧73，光纤激光器9通过销钉固定在上板71上，上板71通过多个所述弹簧73与下板72连接。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。