專利名稱：激光切割機的外光路等光程系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光切割機，特別涉及激光切割機的外光路系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
激光加工切割工藝的應(yīng)用始于20世紀70年代初，激光切割機是把激光 器產(chǎn)生的激光做為一種刀具通過外光路導光系統(tǒng)，引至板材表面，對板材進行切割和焊接。 由于其切割端面質(zhì)量好、速度快、精度高、效率高等優(yōu)點，已在多種行業(yè)獲得了廣泛應(yīng)用。現(xiàn)有激光切割機的外光路系統(tǒng)的形式，主要分為固定光路、混合光路及簡單的飛 行光路，固定光路的激光切割機工作形式為切割頭不動，工件放在一垂直的雙層滑臺上，隨 著滑臺的X，Y兩軸的插補，實現(xiàn)工件的任意形狀的切割；混合光路的激光切割機工作形式 為切割頭可移動，工件放在一 X軸運動的滑臺上，隨著滑臺的及切割頭的運動，實現(xiàn)兩軸的 插補，從而實現(xiàn)工件的任意形狀的切割。但由于這兩種光路結(jié)構(gòu)形式的切割機采用工件隨 著工作臺的運動而移動，負載的慣量大，因此不能高速切割，工作效率低。而簡單的飛行光 路可實現(xiàn)工件不動，切割頭移動，滿足工件任意形狀的切割，但是由于在切割區(qū)任意位置的 光程都是變化的，光斑直徑始終是變化的，因此光束質(zhì)量不穩(wěn)定。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種激光切割機的外光路等光程系統(tǒng)，這種外光 路等光程系統(tǒng)為帶光路數(shù)控補償功能的外光路，切割時在切割區(qū)任意位置的光程都是恒定 的，切割時切割光斑直徑始終是恒定的，因此激光光束質(zhì)量穩(wěn)定，切割速度快，提高激光機 的切割效率。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的激光切割機的外光路等光程系統(tǒng)， 包括激光發(fā)生器、反射鏡、光學補償機構(gòu)、移動橫梁、直線滾珠導軌、滑塊、X軸伺服電機、X 軸滾珠絲桿、Y軸伺服電機、Y軸滾珠絲桿、Y軸滑板、聚焦鏡、切割頭和數(shù)控系統(tǒng)，其特征是 在激光發(fā)生器和切割頭之間的外光路部分，設(shè)置光學補償機構(gòu)，移動橫梁和Y軸滑板分別 在數(shù)控系統(tǒng)控制下沿X軸和Y軸上進行直線、插補運動，光學補償機構(gòu)在數(shù)控系統(tǒng)控制隨移 動橫梁和Y軸滑板的運動做沿X軸方向的同步運動。上述技術(shù)方案中所說的反射鏡，包括激光發(fā)生器到切割頭之間的外光路上設(shè)置的 五片反射鏡，其中第一片反射鏡固定在與激光發(fā)生器平行位置的梁體上，第二片反射鏡和 第三片反射鏡固定在沿X軸方向運動的光學補償機構(gòu)上，第四片反射鏡安裝在沿X軸運動 的移動橫梁上，第五片反射鏡固定在隨切割頭沿Y軸方向運動的Y軸滑板上，將激光束反射 到切割頭上的聚焦鏡。上述技術(shù)方案中所說的光學補償機構(gòu)，包括滑板、第二片反射鏡、第三片反射鏡、 伺服電機、滾珠絲桿、導軌和滑塊，第二片反射鏡和第三片反射鏡固定在滑板上，伺服電機 驅(qū)動滾珠絲桿帶動滑板在數(shù)控系統(tǒng)的控制下通過滑塊在導軌上沿X軸方向運動。上述技術(shù)方案中所說的移動橫梁，固定在滑塊上，通過數(shù)控系統(tǒng)的控制，在X軸伺 服電機的驅(qū)動下沿X軸方向在直線滾珠導軌上運動。上述技術(shù)方案中所說的Y軸滑板，固定在滑塊上，通過數(shù)控系統(tǒng)的控制，在Y軸伺 服電機的驅(qū)動下沿Y軸方向在直線滾珠導軌上運動，切割頭安裝在Y軸滑板上，同時沿Y軸 滑板又可上下運動。上述技術(shù)方案的基本思路是數(shù)控系統(tǒng)控制X軸伺服電機和Y軸伺服電機驅(qū)動移動橫梁和Y軸滑板在直線滾珠導軌上作相應(yīng)的運動，同時數(shù)控系統(tǒng)又根據(jù)X軸和Y軸的位 置控制光學補償機構(gòu)隨移動橫梁和Y軸滑板的運動不斷的前進后退，使切割區(qū)域內(nèi)任一位 置從激光發(fā)生器發(fā)出的激光束反射到聚焦鏡到達切割頭的總光程不變，任一點的光束直徑 都是一致的。本發(fā)明的優(yōu)點是一、補償精度高，響應(yīng)快；二、切割參數(shù)穩(wěn)定，切割質(zhì)量穩(wěn)定；三、 提高其切割能力，充分發(fā)揮激光器的性能；四、操作者調(diào)整切割工藝簡單。


圖1是本發(fā)明激光切割機的光路結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明激光切割機的光路結(jié)構(gòu)的工作原理圖(近點的任一點的光程)。圖3是本發(fā)明激光切割機的光路結(jié)構(gòu)的工作原理圖(遠點的任一點的光程)。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。這種激光切割機的外光路等光程系統(tǒng)如圖1所示，包括激光發(fā)生器(1)、第一片反 射鏡(2)、光學補償機構(gòu)(3)、移動橫梁(4)、第四片反射鏡(5)、第五片反射鏡(6)、聚焦鏡
(7)、切割頭(8)、直線滾珠導軌(9)、滑塊(10)、X軸伺服電機(11)、X軸滾珠絲桿(12)、Y 軸伺服電機(13)、Y軸滾珠絲桿(14)、Υ軸滑板(15)和數(shù)控系統(tǒng)(16)。該系統(tǒng)的光學補償 機構(gòu)⑶包括滑板(17)、第二片反射鏡(18)、第三片反射鏡(19)、伺服電機(20)、滾珠絲桿 (21)、導軌(22)和滑塊(23)。這種激光切割機的外光路等光程系統(tǒng)具體實施方式
是，激光發(fā)生器(1)安裝在激 光切割機機床上或固定在地面上，第一片反射鏡(2)固定在與激光發(fā)生器(1)平行的位置， 在切割時，數(shù)控系統(tǒng)(16)控制X軸伺服電機(11)帶動X軸滾珠絲桿(12)運動使移動橫梁 (4)在直線滾珠導軌(9)上在X軸方向定位，Y軸伺服電機(13)帶動Y軸滾珠絲桿(14)運 動使Y軸滑板(15)在Y軸方向定位，數(shù)控系統(tǒng)(16)根據(jù)移動橫梁(4)和Y軸滑板(15)在 X，Y兩軸的位置，將操作命令發(fā)送給光學補償機構(gòu)(3)，光學補償機構(gòu)(3)的第二片反射鏡和第三片反射鏡(19)所固定的滑板(17)在伺服電機(20)帶動滾珠絲桿(21)驅(qū)動下 在導軌(22)上在X軸方向定位，激光發(fā)生器(1)發(fā)出激光束照射到第一片反射鏡(2)上， 激光束從第一片反射鏡(2)沿X軸方向反射到第二片反射鏡(18)再反射到第三片反射鏡，第三片反射鏡(19)將激光束沿X軸方向反射到第四片反射鏡(5)，第四片反射鏡(5) 固定在移動橫梁(4)的端頭，第四片反射鏡(5)將激光束沿Y軸方向反射到沿移動橫梁(4) 移動的Y軸滑板(15)上的第五片反射鏡(6)，激光束通過第五片反射鏡(6)反射到切割頭
(8)上的聚焦鏡(7)上，通過聚焦實現(xiàn)切割加工。整個光路的總光程長度是A+B+C，這個值 為恒定值。圖2是本發(fā)明的光路結(jié)構(gòu)的工作原理圖，在切割頭(8)近點的任一點工作時，這時 激光發(fā)生器(1)發(fā)出的激光束通過第一片反射鏡(2)照射到第二片反射鏡(18)上，距離為 X1,第二片反射鏡(18)將激光束反射到第三片反射鏡(19)，距離為H，第三片反射鏡(19)將 激光束反射到第四片反射鏡(5)，距離為X2,第四片反射鏡(5)將激光束反射到第五片反射 鏡(6)，距離為Y1,因為H為一個固定值，此時的光程長度為X^XfY1之和。圖3是本發(fā)明的光路結(jié)構(gòu)的工作原理圖，在切割頭(8)遠點的任一點工作時，激光 發(fā)生器(1)發(fā)出的激光束通過第一片反射鏡(2)照射到第二片反射鏡(18)上，距離為X3, 第二片反射鏡(18)將激光束反射到第三片反射鏡(19)，距離為H，第三片反射鏡(19)將激 光束反射到第四片反射鏡(5)，距離為X4,第四片反射鏡(5)將激光束反射到第五片反射鏡(6)，距離為Y2，此時的光程長度為X3+X4+Y2之和。
整個光路的光程長度是A+B+C，這個值為恒定值，因此XfXJY1 = Χ3+Χ4+Υ2，所以不 管移動橫梁⑷和Y軸滑板(15)怎樣移動，光學補償機構(gòu)⑶會在數(shù)控系統(tǒng)(16)控制下 在X軸方向定位，從激光發(fā)生器(1)發(fā)出的激光束，在切割區(qū)域內(nèi)任一點的光束直徑都是一 致的。
權(quán)利要求
激光切割機的外光路等光程系統(tǒng)，包括激光發(fā)生器、反射鏡、光學補償機構(gòu)、移動橫梁、直線滾珠導軌、滑塊、X軸伺服電機、X軸滾珠絲桿、Y軸伺服電機、Y軸滾珠絲桿、Y軸滑板、聚焦鏡、切割頭和數(shù)控系統(tǒng)，其特征是在激光發(fā)生器和切割頭之間的外光路部分，設(shè)置光學補償機構(gòu)，移動橫梁和Y軸滑板分別在數(shù)控系統(tǒng)控制下沿X軸和Y軸上進行直線、插補運動，光學補償機構(gòu)在數(shù)控系統(tǒng)控制隨移動橫梁和Y軸滑板的運動做沿X軸方向的同步運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光切割機的外光路等光程系統(tǒng)，其特征是反射鏡包括激光 發(fā)生器到切割頭之間的外光路上設(shè)置的五片反射鏡，其中第一片反射鏡固定在與激光發(fā)生 器平行位置的梁體上，第二片反射鏡和第三片反射鏡固定在沿X軸方向運動的光學補償機 構(gòu)上，第四片反射鏡安裝在沿X軸運動的移動橫梁上，第五片反射鏡固定在隨切割頭沿Y軸 方向運動的Y軸滑板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光切割機的外光路等光程系統(tǒng)，其特征是光學補償機構(gòu)包 括滑板、第二片反射鏡、第三片反射鏡、伺服電機、滾珠絲桿、導軌和滑塊，第二片反射鏡和 第三片反射鏡固定在滑板上，伺服電機驅(qū)動滾珠絲桿帶動滑板在數(shù)控系統(tǒng)的控制下通過滑 塊在導軌上沿X軸方向運動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光切割機的外光路等光程系統(tǒng)，其特征是移動橫梁固定在 滑塊上，通過數(shù)控系統(tǒng)的控制，在X軸伺服電機的驅(qū)動下沿X軸方向在直線滾珠導軌上運 動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光切割機的外光路等光程系統(tǒng)，其特征是Y軸滑板，固定 在滑塊上，通過數(shù)控系統(tǒng)的控制，在Y軸伺服電機的驅(qū)動下沿Y軸方向在直線滾珠導軌上運 動，切割頭安裝在Y軸滑板上，同時沿Y軸滑板又可上下運動。
全文摘要
激光切割機的外光路等光程系統(tǒng)，包括激光發(fā)生器、反射鏡、光學補償機構(gòu)、移動橫梁、直線滾珠導軌、滑塊、X軸伺服電機、X軸滾珠絲桿、Y軸伺服電機、Y軸滾珠絲桿、Y軸滑板、聚焦鏡、切割頭和數(shù)控系統(tǒng)，其特征是在激光發(fā)生器和切割頭之間的外光路部分，設(shè)置光學補償機構(gòu)，移動橫梁和Y軸滑板分別在數(shù)控系統(tǒng)控制下沿X軸和Y軸上進行直線、插補運動，光學補償機構(gòu)在數(shù)控系統(tǒng)控制隨移動橫梁和Y軸滑板的運動做沿X軸方向的同步運動。這種外光路等光程系統(tǒng)為帶光路數(shù)控補償功能的外光路，切割時在切割區(qū)任意位置的光程都是恒定的，切割時切割光斑直徑始終是恒定的，因此激光光束質(zhì)量穩(wěn)定，切割速度快，提高激光機的切割效率。
文檔編號B23K26/42GK101837518SQ200910019910
公開日2010年9月22日 申請日期2009年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月15日
發(fā)明者夏小川, 趙劍, 黃興義 申請人:青島科瑞特激光設(shè)備有限公司