CN101837517A

CN101837517A - 自动调焦数控激光切割器

Info

Publication number: CN101837517A
Application number: CN 201010161713
Authority: CN
Inventors: 邱禄魁; 戴玉花
Original assignee: LONGYAN LISHANG PRECISION MACHINERY CO Ltd
Current assignee: LONGYAN LISHANG PRECISION MACHINERY CO Ltd
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2010-09-22

Abstract

本发明公开了一种自动调焦数控激光切割器，包括框架机构(1)、调焦机构(2)、镜座机构和由导向槽(3-1)、导向键(3-2)、锁紧螺钉(3-3)构成的导向机构(3)；框架机构包括固定套(1-1)、连接座(1-6)和喷嘴(1-7)；调焦机构包括蜗杆(1-4)、蜗轮(1-5)、轴承(1-2)、螺母(1-3)和梯形螺纹套筒(2-1)；镜座机构包括设有吹气孔(2-2.1)的上镜座(2-2)、聚焦镜片(2-3)、由上下两部分组成并设有吹气孔(2-4.1)及环形冷却水槽(2-4.2)的水气座(2-4)、下镜座(2-5)和通气座(2-6)；导向机构设在水气座中并以切割器的轴线为中心呈左右对称分布。该结构切割器可实现高精度、高效、平稳自动调焦，调焦范围大且聚焦效果好从而扩大被切割板材厚度范围。

Description

自动调焦数控激光切割器

一、技术领域

本发明涉及一种机械加工设备，特别是CO2数控激光切割机的激光切割器。

二、背景技术

数控激光切割器是数控激光切割机的主要功能部件。专利ZL200610043516.X公开了一种数控激光切割头，亦即数控激光切割器，它由联接管、镜座盒、水冷组件、聚焦镜座组件、聚焦镜片、通气组件、调节螺母、高强度绝缘隔离套、过渡嘴和切割嘴组成，它具有比同功率的其他激光切割机所能切割的板材厚度更大、板材利用率更高、聚焦镜片冷却效果好而不因聚焦产生热变形等优点，但存在以下不足：一是由于它的调焦方法和现有的其他数控激光切割器一样，均采用手动调焦，即通过旋转调节带普通连接螺纹的螺母对切割器进行调焦，调焦速度慢、效率低，准确度低、可调焦距不大(最大调节范围为9mm)使得板材切割范围有限(板材最大可切割厚度约为8mm)；二是其镜座组件、水冷组件与吹气组件是独立的功能部件，使得整个切割器结构复杂，整体体积庞大，制造成本高。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种可实现平稳、高精度、高效自动调焦，调焦范围大且聚焦效果好从而扩大被切割板材厚度范围，结构紧凑制作成本低的自动调焦数控激光切割器。

为实现以上目的，本发明自动调焦数控激光切割器包括框架机构、调焦机构、镜座机构和由导向槽、导向键(配合精度为0.005mm)及锁紧螺钉构成的导向机构；所述框架机构包括固定套、连接座和喷嘴，在调焦过程中是固定不动的；所述调焦机构由蜗杆、蜗轮、轴承、梯形螺纹螺母和梯形螺纹套筒组成；所述镜座机构包括上镜座、聚焦镜片、水气座、下镜座和通气座，组成切割器主体，上镜座设有吹气孔及吹气槽，水气座由上下两部分组成，其上设有吹气孔及环形冷却水槽，镜座机构各部件由定位销定位并通过螺杆联接；梯形螺纹套筒下端通过过度法兰与上镜座联接，可根据调焦的需要带动切割器主体作上下轴向运动；导向机构设在水气座中并以切割器的轴线为中心呈左右对称分布，确保了切割器的平稳传动。

蜗轮蜗杆传动采用间隙可修正设计(ZL200720006292.5技术)，即该蜗杆是组合式蜗杆，它是将蜗杆螺旋线在长度方向1/2处沿蜗杆径向分成两段，一段带蜗杆轴，另一段为蜗杆套，蜗杆套装配在蜗杆轴上；该结构可修正甚至消除由于蜗轮蜗杆的制造误差及使用磨损引起的传动间隙，充分保证了蜗轮蜗杆的高传动精度。

本发明通过对激光切割器高精度、大范围的自动调焦设计，以及吹气清洁与气水冷却整合在上镜座及水气座的创新设计，可取得如下效果：

1设计了由蜗轮蜗杆、轴承、螺母、梯形螺纹套筒等组成的自动调焦机构，实现切割器的自动调焦，自动化程度高。

2、蜗轮蜗杆传动采用了可修正传动间隙的设计，传动精度始终控制在0.005mm的范围内，使切割器保持高精平稳的传动。

3、自动调焦机构的设计使调焦范围大幅增大(可达15mm)，板材可切割厚度增大(最大切割厚度可达15mm)，扩大了切割范围。

4、传动部份梯形螺纹的设计，提高了传动的平稳性及精准度，使切割器实现平稳升降，达到平稳高精的调焦目的。

上镜座及水气座上设计了吹气孔，一方面实现了对聚焦镜片进行双重冷却及清洁保护作用，使聚焦镜片不易变形，提高了聚焦效果并延长了镜片的使用寿命；另一方面取消了原数控激光切割器的通气组件，切割器整体设计是圆柱形的，与方形切割器相比具有结构紧凑、简单省材等方面的优点，有效降低了制作成本。

四、附图说明

图1是本发明自动调焦数控激光切割器主视剖视图。

图2是本发明自动调焦数控激光切割器A-A半剖视图。

五、具体实施方式

如图1所示，本发明自动调焦数控激光切割器包括框架机构1、调焦机构2、镜座机构和由导向槽3-1、导向键3-2、锁紧螺钉3-3构成的导向机构3；所述框架机构1包括固定套1-1、连接座1-6和喷嘴1-7；所述调焦机构2由蜗杆1-4、蜗轮1-5、轴承1-2、梯形螺纹螺母1-3和梯形螺纹套筒2-1组成；所述镜座机构包括上镜座2-2、聚焦镜片2-3、水气座2-4、下镜座2-5和通气座2-6，上镜座2-2设有吹气孔2-2.1与吹气槽，水气座2-4由上下两部分组成，其上设有吹气孔2-4.1及环形冷却水槽2-4.2，镜座机构各部件由定位销定位并通过螺杆联接；梯形螺纹套筒2-1下端通过过度法兰与上镜座2-2联接；导向机构3设在水气座2-4中并以切割器的轴线为中心呈左右对称分布。

工作时，激光光源由激光发生器经导光系统传递至激光切割器，经梯形螺纹套筒2-1，上镜座2-2、聚焦镜片2-3、水气座2-4、下镜座2-5、通气座2-6后，从喷嘴1-7上φ1.5mm的小孔1-7.1射出，以形成高能量密度的激光束4-1；而高压切割辅助气体Ar经上镜座2-2的吹气孔2-2.1与水气座2-4的吹气孔2-4.1送入激光切割器，在对聚焦镜片2-3进行降温及保持镜片清洁的同时，经通气座2-6从喷嘴1-7上φ1.5mm的小孔1-7.1与激光束4-1同轴输出，输出的辅助高压气体4-2与高能量密度的激光束4-1对板材进行高精、高质、高效地切割。

当要切割不同厚度的板材时，可在计算机控制下对切割器进行自动调焦后切割。在计算机的控制下，通过步进电机驱动蜗杆1-4蜗轮1-5转动，从而带动螺母1-3旋转，通过螺母1-3及梯形螺纹套筒2-1的螺旋运动，将旋转运动转化为直线运动，带动切割器作上下轴向运动；而设在水气座2-4上的导向装置3则充分保证了切割器上下升降时的平稳性，螺钉3-3将导向键3-2固定在导向槽3-1内，导向键3-2与导向槽3-1的配合精度为0.005mm。导向装置3沿着切割器的轴线对称分布，在切割器上下移动的同时起到平衡导向的作用；2-6.1为调焦的行程L1尺寸15mm(即通气座2-6在连接座内腔1-6.1的可升降范围)，而3-4为导向键3-2在导向槽3-1内的行程L2尺寸为25mm，可充分保证了切割器调焦的需要。

Claims

1.一种自动调焦数控激光切割器，包括框架机构(1)、调焦机构(2)和镜座机构，其特征是：它还包括由导向槽(3-1)、导向键(3-2)和锁紧螺钉(3-3)构成的导向机构(3)；所述框架机构(1)包括固定套(1-1)、连接座(1-6)和喷嘴(1-7)；所述调焦机构(2)由蜗杆(1-4)、蜗轮(1-5)、轴承(1-2)、梯形螺纹螺母(1-3)和梯形螺纹套筒(2-1)组成；所述镜座机构包括上镜座(2-2)、聚焦镜片(2-3)、水气座(2-4)、下镜座(2-5)和通气座(2-6)，上镜座(2-2)设有吹气孔(2-2.1)，水气座(2-4)由上下两部分组成，其上设有吹气孔(2-4.1)及环形冷却水槽(2-4.2)，镜座机构各部件由定位销定位并通过螺杆联接；梯形螺纹套筒(2-1)下端通过过度法兰与上镜座(2-2)联接；导向机构(3)设在水气座(2-4)中并以切割器的轴线为中心呈左右对称分布。

2.根据权利要求1所述自动调焦数控激光切割器，其特征是：所述蜗杆(1-4)是组合式蜗杆，它是将蜗杆螺旋线在长度方向1/2处沿蜗杆径向分成两段，一段带蜗杆轴，另一段为蜗杆套，蜗杆套装配在蜗杆轴上。