CN110666346A - 一种曲面切割装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种曲面切割装置，包括内部具有容腔的外壳以及与所述外壳传动连接并驱动外壳旋转的驱动装置，所述外壳的一端设有用于外部激光束进入所述容腔内的通孔，且所述通孔的轴向中心线与所述外壳的旋转轴线重合，所述外壳的内部设有用于传输进入所述容腔内的激光束的光路传导镜组；所述外壳的另一端设有聚焦镜筒，所述聚焦镜筒用于将所述光路传导镜组传输来的激光束聚焦在所述外壳的旋转轴线上。本发明利用驱动装置带动外壳旋转，可配合传统的三轴机台使用或作为五轴机台上的转动轴之一，从而实现复杂曲面的加工。
Description
技术领域
本发明属于激光切割技术领域，具体涉及一种用于激光切割机上的曲面切割装置。
背景技术
激光切割技术作为一种高质量、高精度、高效率的加工方法，已被广泛应用于消费电子、航空、航天及汽车制造等领域。现有的激光切割系统可应用于各种平面工件的加工。平板工件由于形状简单采用普通的三轴激光切割机即能够加工完成，而对于复杂曲面工件，由于形态复杂，则必须采用三维激光切割机。
现有的激光切割机大多只能实现三轴切割运动，对于一些曲面切割难以实现。为了实现激光切割头多角度的灵活运转，一般会使用五轴加工设备，成本较高；用于复杂曲面加工的五个联动轴数控加工设备一般需要具备有刀具中心点管理(RTCP)功能，即为刀具中心点和刀具与工件表面的实际接触点将维持不变，此时刀具中心点落在刀具与工件表面实际接触点处的法线上，而刀柄将围绕刀具中心点旋转。对于激光五轴切割设备而言，实现RTCP功能更为困难及复杂，需要对激光束光路进行多次调整，通过运动合成得到激光切割头灵活的运动轨迹，以适应具有各种曲面的立体工件加工。这种三维激光切割头的控制程序复杂，光路调节较难，而且激光束在经过多次光路转换后会损失部分能量，导致切割效率降低。
发明内容
本发明目的在于为克服现有的技术缺陷，提供一种曲面切割装置，利用驱动装置带动外壳旋转，可配合传统的三轴机台使用或作为五轴机台上的转动轴之一，从而实现复杂曲面的加工。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种曲面切割装置，包括内部具有容腔的外壳以及与所述外壳传动连接并驱动外壳旋转的驱动装置，所述外壳的一端设有用于外部激光束进入所述容腔内的通孔，且所述通孔的轴向中心线与所述外壳的旋转轴线重合，所述外壳的内部设有用于传输进入所述容腔内的激光束的光路传导镜组；所述外壳的另一端设有聚焦镜筒，所述聚焦镜筒用于将所述光路传导镜组传输来的激光束聚焦在所述外壳的旋转轴线上。
进一步的，所述曲面切割装置还包括减速机，所述外壳转动设于所述减速机的一端面上，所述驱动装置通过所述减速机与外壳传动连接，所述减速机上在对应所述通孔的位置处设有贯穿的过孔。
进一步的，所述外壳与所述减速机之间设有轴承；所述驱动装置为电机。
进一步的，所述减速机的另一端面的一侧设有电机座，所述电机固定于电机座上，且所述电机的旋转轴与所述减速机内部的传动机构传动连接。
进一步的，所述光路传导镜组包括三个均呈45度角倾斜设置并依次设于所述外壳内的第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜，所述第一反射镜用于接收进入所述容腔内的激光束并将激光束纵向传输至第二反射镜，所述第二反射镜用于接收第一反射镜传输来的激光束并将激光束横向传输至第三反射镜，所述第三反射镜用于接收第二反射镜传输来的激光束并将激光束纵向传输至所述聚焦镜筒。
进一步的，所述曲面切割装置还包括辅助固定件，所述辅助固定件固定于所述减速机中设有所述电机座的端面上，且所述辅助固定件的一侧设有容纳所述电机座的缺口；所述辅助固定件的内部设有呈45度角倾斜设置的第四反射镜，所述第四反射镜用于接收外部激光束并将激光束横向传输至第一反射镜。
进一步的，所述辅助固定件上还设有用于外部激光束传输至所述第四反射镜上的传输孔。
进一步的，所述聚焦镜筒与所述外壳的旋转轴线垂直。
进一步的，所述聚焦镜筒的一端凸出于所述外壳，所述聚焦镜筒的另一端插入所述外壳内并用抱箍固定，使所述聚焦镜筒活动设于所述外壳上。
进一步的，所述聚焦镜筒包括镜筒和若干设于所述镜筒内部的聚焦镜片。
本发明具有以下有益效果：
本发明曲面切割装置利用驱动装置带动外壳旋转，使其不仅可以安装在传统的三轴激光切割设备上使用，实现对曲面工件的加工，同时也可以作为在五轴机床上的旋转轴之一，该装置中的聚焦镜筒聚焦激光的焦点在外壳旋转时旋转轴的中心线(即旋转轴线)上，所以电机带动外壳(即激光切割头)转动时，聚焦镜筒的焦点位置不变，从而利用机械的方式实现RTCP的功能，降低了设备运动的控制难度，降低了设备成本的同时，提高了加工精度及加工效率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
图1为实施例中曲面切割装置的示意图；
图2为实施例中曲面切割装置去掉前盖和辅助固定件后的示意图；
图3为实施例中外壳的分解示意图。
具体实施方式
为了更充分的理解本发明的技术内容，下面将结合附图以及具体实施例对本发明作进一步介绍和说明。
实施例
如图1-3所示，本实施例所示的一种用于激光切割机上的曲面切割装置，包括内部具有容腔10的外壳1以及与外壳1传动连接并驱动外壳1旋转的驱动装置2，在本实施例中驱动装置为电机；外壳1的一端设有用于外部激光束进入容腔10内的通孔11，且通孔11的轴向中心线与外壳1的旋转轴线重合，即通过通孔射入的激光与外壳的旋转轴线重合或平行，外壳1的内部设有用于传输进入容腔10内的激光束的光路传导镜组；外壳1的另一端设有聚焦镜筒3，聚焦镜筒3用于将光路传导镜组传输来的激光束聚焦在外壳1的旋转轴线上，即激光束射出的焦点位于外壳的旋转轴线上，所以电机带动外壳(即激光切割头)转动时，聚焦镜筒的焦点位置不变；上述结构中，利用驱动装置带动外壳旋转，使其不仅可以安装在传统的三轴激光切割设备上使用，实现对曲面工件的加工，同时也可以作为在五轴机床上的旋转轴之一，外壳旋转时聚焦镜筒的焦点位置不变，从而利用机械的方式实现RTCP的功能，降低了设备运动的控制难度，降低了设备成本的同时，提高了加工精度及加工效率。
本实施例中，曲面切割装置还包括减速机4，外壳1转动设于减速机4的一端面上，电机通过减速机4内部的传动机构与外壳1传动连接，减速机4上在对应通孔11的位置处设有贯穿其本体的过孔41。
具体的，外壳1与减速机4之间设有轴承5，通过轴承减少外壳与减速机之间的摩擦力，便于外壳的转动；减速机4的另一端面的一侧设有电机座42，电机固定于电机座42上，且电机的旋转轴与减速机4内部的传动机构传动连接。
本实施例中，光路传导镜组包括三个均呈45度角倾斜设置并依次设于外壳1内的第一反射镜6、第二反射镜7和第三反射镜8，第一反射镜6用于接收进入容腔10内的激光束并将激光束纵向传输至第二反射镜7，第二反射镜7用于接收第一反射镜6传输来的激光束并将激光束横向传输至第三反射镜8，第三反射镜8用于接收第二反射镜7传输来的激光束并将激光束纵向传输至聚焦镜筒3；具体是，激光束沿过孔和通孔前进，射到第一反射镜6上发生一次垂直反射，使得激光束沿纵向前进，射到第二反射镜上发生二次垂直反射，使得激光束沿横向前进，射到第三反射镜上发生三次垂直反射，使得激光束沿纵向前进直至被聚焦镜筒汇聚聚焦在外壳的旋转轴线上，第一反射镜和第三反射镜反射后的激光束前进方向相反。
本实施例中，曲面切割装置还包括辅助固定件9，辅助固定件9固定于减速机中设有电机座的端面上，且辅助固定件9的一侧设有容纳电机座42的缺口；辅助固定件9的内部设有呈45度角倾斜设置的第四反射镜91，第四反射镜91用于接收外部激光束并使激光束沿过孔和通孔横向传输至第一反射镜6；辅助固定件9中在对应激光切割机上激光发射器的一侧设有传输孔92，传输孔92用于将激光发射器射出的激光束射入至第四反射镜91上，射到第四反射镜91上的激光束发生垂直反射，使得激光束沿过孔和通孔进行横向前进传输至第一反射镜6上；上述结构中，只有外壳以及设于外壳上的部件可进行转动，而减速机、电机、辅助固定件的位置保持不变，即第四反射镜91可持续一直接收激光发射器发出的激光束并传输至聚焦镜筒上进行汇聚聚焦。
上述光路传导镜组，可以严格保证激光束20按照激光器发射器→第四反射镜→第一反射镜→第二反射镜→第三反射镜→聚焦镜筒的路线进行传输；即使外壳旋转，激光束也不会改变传输路线。
具体的，聚焦镜筒3与外壳1的旋转轴线垂直，使激光的切割路径与待切割物件保持垂直。
具体的，聚焦镜筒3的一端凸出于外壳1，聚焦镜筒3的另一端插入外壳1内并用抱箍12固定，使聚焦镜筒3活动设于外壳1上，从而可通过拧松抱箍后上下调整聚焦镜筒的位置，进而改变聚焦镜筒的聚焦焦点，便于后期的安装调整，且可使用各种不同长度的聚焦镜筒，通过上下调整聚焦镜筒的位置使其的聚焦焦点落在外壳的旋轴轴线上就行，提高本切割装置的适用范围；也还可根据曲面加工的切割要求，在不需要切断待切割物件时，可根据实际需要调整聚焦镜筒的聚焦焦点不落在外壳的旋转轴线上。
具体的，聚焦镜筒3包括镜筒和若干设于镜筒内部的聚焦镜片(图中未示出)。
本实施例中，外壳1包括具有容腔10的壳体13和盖合与壳体13上的前盖14，第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜均通过螺丝固定于壳体上，第四反射镜通过螺丝固定于辅助固定件上。
本实施例中，四个反射镜可使用平面反射镜、全反射棱镜或直角棱镜，这是因为利用平面反射镜的反射特性或棱镜的反射特性，均可使光线发生偏转。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种曲面切割装置，其特征在于，包括内部具有容腔的外壳以及与所述外壳传动连接并驱动外壳旋转的驱动装置，所述外壳的一端设有用于外部激光束进入所述容腔内的通孔，且所述通孔的轴向中心线与所述外壳的旋转轴线重合，所述外壳的内部设有用于传输进入所述容腔内的激光束的光路传导镜组；所述外壳的另一端设有聚焦镜筒，所述聚焦镜筒用于将所述光路传导镜组传输来的激光束聚焦在所述外壳的旋转轴线上。
2.如权利要求1所述的曲面切割装置，其特征在于，还包括减速机，所述外壳转动设于所述减速机的一端面上，所述驱动装置通过所述减速机与外壳传动连接，所述减速机上在对应所述通孔的位置处设有贯穿的过孔。
3.如权利要求2所述的曲面切割装置，其特征在于，所述外壳与所述减速机之间设有轴承；所述驱动装置为电机。
4.如权利要求3所述的曲面切割装置，其特征在于，所述减速机的另一端面的一侧设有电机座，所述电机固定于电机座上，且所述电机的旋转轴与所述减速机内部的传动机构传动连接。
5.如权利要求4所述的曲面切割装置，其特征在于，所述光路传导镜组包括三个均呈45度角倾斜设置并依次设于所述外壳内的第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜，所述第一反射镜用于接收进入所述容腔内的激光束并将激光束纵向传输至第二反射镜，所述第二反射镜用于接收第一反射镜传输来的激光束并将激光束横向传输至第三反射镜，所述第三反射镜用于接收第二反射镜传输来的激光束并将激光束纵向传输至所述聚焦镜筒。
6.如权利要求5所述的曲面切割装置，其特征在于，还包括辅助固定件，所述辅助固定件固定于所述减速机中设有所述电机座的端面上，且所述辅助固定件的一侧设有容纳所述电机座的缺口；所述辅助固定件的内部设有呈45度角倾斜设置的第四反射镜，所述第四反射镜用于接收外部激光束并将激光束横向传输至第一反射镜。
7.如权利要求6所述的曲面切割装置，其特征在于，所述辅助固定件上还设有用于外部激光束传输至所述第四反射镜上的传输孔。
8.如权利要求1-7任一项所述的曲面切割装置，其特征在于，所述聚焦镜筒与所述外壳的旋转轴线垂直。
9.如权利要求8所述的曲面切割装置，其特征在于，所述聚焦镜筒的一端凸出于所述外壳，所述聚焦镜筒的另一端插入所述外壳内并用抱箍固定，使所述聚焦镜筒活动设于所述外壳上。
10.如权利要求9述的曲面切割装置，其特征在于，所述聚焦镜筒包括镜筒和若干设于所述镜筒内部的聚焦镜片。
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