激光实施机加工的装置及其机床制造方法及图纸

一种激光实施机加工的装置，包括中空转台、腔道、激光发射器和出光部件。腔道设置于中空转台内，用于容纳激光的传播，具有一条与回转轴交角为0°～15°的轴线，激光发射器射出的激光进入腔道射出后，由出光部件接收。出光部件绕回转轴旋转，将激光分布于绕回转轴的圆面上。应用本实用新型专利技术提供的装置的多轴机床，与三个直线运动轴和一个用于固定工件的回转运动轴相组合形成空间多轴激光机加工方案，实现激光以回转的方式对工件实施机加工，降低激光在机加工中的定位误差，提高激光加工的精密度。

【技术实现步骤摘要】
激光实施机加工的装置及其机床
本技术涉及一种机加工设备，尤其涉及一种以激光为主要的手段对硬质材料实施精密加工的装置，以及安装此装置的多轴机床，以实现刀具的工业化精密加工。
技术介绍
激光器是高精密仪器，发生器通过硬光路或光纤连接激光头。硬光路通常不可频繁移动，光纤也只能在较小范围的空间内轻缓运动，无法满足多轴(如：三轴、四轴、五轴和六轴等)精密加工对效率和精度的需求。为了提高激光的机加工效率，一种摇摆头结构被应用到多轴机加工中，适用于XA+YZB的多轴激光加工。其将切割结构和激光出射端直接连接，激光出射端随着摇摆机构摆动，激光出射端则通常靠近回转轴的轴线以便减少激光出射端的运动范围对光纤产生的牵拉。其具有结构简单的特点，在一般的车床上加装激光出射端和切割机构即可实现，并能满足一些简单的五轴加工需求。受限于激光出射端和切割机构的规格，激光焦点离开B轴的回转轴线较远，始终存在较大的回转半径，导致定位误差放大，难以胜任微米级精度要求的激光精密五轴加工，现实中这种结构也主要用于管材的激光切割、激光打孔及激光焊接等。于是，另一种回转摇摆台结构应运而生，适用于XYZ+AB的多轴激光加工，能保持激光出射端的摇摆而减少对光纤的牵拉，回转轴全部叠加在被加工工件上。当所加工的工件长度比适当(根据现有技术水准，当工件的长度不大于300mm，弧长误差不超过6μm)，就能取得较高的精度。还由于激光出射端不摆动，相关部件(尤其是光纤)的寿命显著延长，稳定性高。因此，其作为唯一方案在精密五轴加工中被广泛采用。但是随着所加工零件的长径比的增加(即工件的长度大于300mm)，采用此方法的加工精度会快速下降，无法实施长轴类零件的加工。因此，使得激光在机加工中的应用范围受到限制。
技术实现思路
本技术的一个目的在于提供一种激光实施机加工的装置，以扩展激光在机加工中的应用范围，适用各种规格零件的加工需求。本技术的另一个目的在于提供一种激光实施机加工的装置，降低激光在机加工中的定位误差，提高激光加工的精密度。本技术的再一个目的在于提供一种激光实施机加工的装置，实现激光以回转方式实施机加工，利于长轴类工件的加工精度的提高。本技术的又一个目的在于提供一种激光实施机加工的装置，应用于多轴加工设备(如：五轴机床)上，提高激光回转加工的精度的同时减少激光器件的移动和旋转、防止光纤牵拉，防止光纤弯折/脱落导致的设备故障，利于对各种规格零件实施激光加工的同时提高设备的可靠性和稳定性。本技术的第五目的在于提供一种激光实施机加工的装置，用于激光以回转方式实施机加工，既提高加工精度，还能满足各种规格零件的精密加工需求。通常理解的激光，系原子因受激而辐射的光，原子中的电子吸收能量后从低能级跃迁到高能级，再从高能级回落到低能级的时候，所释放的能量以光子的形式放出。激光的形态可分为连续激光和脉冲激光。依据激光的脉冲宽度特性分为热激光和冷激光。激光发射器如：但不限于纳秒、飞秒或皮秒激光器，产生的激光如：红外、红外、蓝光、绿光、紫光或极紫光。在机加工中，所称的工件通常是用于制造零件或部件的材料或半成品，是机械加工过程中的加工对象。即对工件实施机加工后，得到符合加工或设计要求的产品。精密加工，指加工精度和表面质量达到极高程度的加工技术。比如：刀具加工中，尺寸、直线度、轮廓度、表面粗糙度、刃尖圆弧半径、加工精度均高于达到微米级。轴类工件，即具有长度是直径至少3倍。机加工设备(或机加工中心)，系具有多个运动轴的加工设备。即在右手直角坐标系中，沿直线方向移动的X、Y和Z轴，以及分别绕X、Y和Z轴的回转的A轴、B轴和C轴。机加工设备，如：数控机床，通常加载了各项控制软件，以代码形式接收和发出各项指令对工件实施自动化加工。本技术提供一种激光实施机加工的装置，包括中空转台，其包括回转轴；腔道，其用于容纳激光的传播，具有一条与回转轴交角为0°～15°的轴线；激光发射器，其射出的激光进入腔道；出光部件，其绕回转轴旋转，接收由腔道射出的激光。本技术提供的装置，转台如：但不限于内转子转台、外转子转台、机械传动转台和直驱转台等，其内中空，以设置腔道。设置于中空转台内的腔道，其具有自成外壁，或者利用转子内中空构造的内壁作为腔道的外壁，则此时腔道即为转台内的中空构造，以此减少装置所占的空间。对工件实施加工中，激光发射器或随转台呈线性移动，或位置固定，射出的激光经过换向部件的反射或折射后，再射入腔道。本技术提供的装置，还包括换向部件，激光入射换向部件，经反射或折射后，再射入腔道。以此保持激光发射器的位置，不发生移动或摆动，也不牵拉光纤。比如：将激光发射器固定于Z轴上，射出的激光经反射后变向沿Y轴传播，并入射腔道，激光在腔道的出口端沿着直线传播，传播的路径与一条回转轴的交角为0°～10°，而由出光部件接收，最后由出光部件射出。对工件实施加工中，为了适应不同的加工要求，转台和出光部件同步沿Z轴往复移动，而激光发射器位置保持稳定，无需摆动和移动，避免了对光纤扭曲和牵拉。本技术提供的各种装置安装于多轴机床上，以三个直线运动轴、一个用于固定工件的回转运动轴和一个激光束回转轴相组合形成空间五轴激光机加工方案，就能实现以多轴方式对工件进行机加工，制造复杂和多样构造的产品。比如：机床具有至少三个直线轴，其中一个直线轴上安装本技术的装置(比如：设置在X轴和Z轴确定的平面上，并沿Z轴直线移动)，另一个直线轴上安装转动定位机构，驱动被加工工件回转的定位(比如：将工件设置于X轴和Y轴确定的平面上)，使得工件的加工精度与工件的长度解耦，提高激光回转加工的精度，利于对各种规格零件实施激光加工。另一种机床，将本技术装置的转台安装于直线轴上，装置沿直线移动，则使得出光部件射出的激光光斑呈线性移动，当出光部件绕回转轴转动，则使得激光光斑分布于回转面上，适应各种工件加工。本技术技术方案实现的有益效果：本技术提供的装置，激光发射器射出的激光先射入一段腔道，使得绕回转轴旋转的出光部件射出的激光绕回转轴方向分布，实现激光以回转的方式对工件实施机加工，降低激光在机加工中的应回转轴误差导致的定位误差，提高激光加工的精密度，如：刀具的五轴机加工误差在1μm以内。本技术提供的装置，激光发射器射出的激光先射入一段腔道，使得绕回转轴的出光部件射出的激光绕回转轴方向分布，能够实现激光在长轴工件(如：大于300mm)加工中的应用，扩展了激光在机加工中的应用范围，而能够适用各种规格零件的加工需求。本技术提供的装置，提高了激光回转加工的精度的同时减少激光器件的移动和旋转、防止了光纤牵拉，防止了光纤弯折/脱落导致的设备故障。将其应用于多轴加工设备，利于对各种规格零件实施激光加工的同时提高设备的可靠性和稳定性。本技术提供的装置，其结构更紧凑，不仅利于对应用于现有机床，或便于对现有机床实施改造，更利于机床本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光实施机加工的装置，其特征在于包括：/n中空转台，其包括回转轴；/n腔道，其设置于所述的中空转台内，用于容纳激光的传播，具有一条与回转轴交角为0°～15°的轴线；/n激光发射器，其射出的激光进入腔道；/n出光部件，其绕回转轴旋转，接收由腔道射出的激光。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光实施机加工的装置，其特征在于包括：
中空转台，其包括回转轴；
腔道，其设置于所述的中空转台内，用于容纳激光的传播，具有一条与回转轴交角为0°～15°的轴线；
激光发射器，其射出的激光进入腔道；
出光部件，其绕回转轴旋转，接收由腔道射出的激光。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的转台选自于内转子转台、外转子转台、机械传动转台或直驱转台，其内中空，以设置所述的腔道。


3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的激光发射器或随所述的转...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙思叡，
申请(专利权)人：上海名古屋精密工具股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31