專利名稱：一種兼容干切和濕切的薄壁管材激光加工設備的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于激光加工技術領域，涉及一種激光加工設備，特別涉及一種兼容干切和濕切的薄壁管材激光加工設備；同時，本實用新型還涉及一種兼容干切和濕切的薄壁管材激光加工方法。
背景技術：
激光微加工由于加工效率高、切割殘渣少、非接觸加工、易實現加工過程的自動化等特點，因而成為薄壁管材加工的主要方法。在薄壁管材激光加工中濕切工藝通常在小零件切割中有優勢，同時濕切導入的冷卻水在工件表面會產生一層很薄的水膜，落在薄膜上的顆粒很快冷卻使之無法粘結在工件的表面，避免切割中的污染。而在加工大尺寸零件時干切加工可以提高加工速度，而且也不存在濕切加工時產生污水需要過濾分離的環節，能夠節省加工成本。 市場上同類設備一般只能進行干切加工，原因為設備總體設計時對機器內部(軸系密封、切割頭密封、切割區域密封等)及機器外部(機器整體密封等)密封并未進行全面考慮，導致設備不能兼容濕切工藝。隨著市場對薄壁管材激光切割質量提出越來越高的要求，對設備能同時兼容干切和濕切的需求越來越迫切，市場上出現了從設備總體考慮能兼容薄壁管材濕切的設備，但這些設備一般是必須將干切模塊拆卸掉，而重新裝好濕切模塊，而不是真正同時兼容干切和濕切工藝。這種拆卸干切模塊更換為濕切模塊的工藝實現方法，存在以下弊端增加客戶維護設備的難度；導致二次裝夾誤差從而降低加工精度；需要準備干切模塊和濕切模塊兩套工藝模塊，成本較高；兩套模塊切換不便導致設備頻繁根據不同材料快速選擇不同工藝方法，不靈活。有鑒于此，如今迫切需要一種同時具備干切和濕切的薄壁管材激光加工設備。
實用新型內容本實用新型的目的旨在至少解決上述技術缺陷之一，特別是解決現有設備維護難度大、加工精度低、成本高、不靈活的問題。為達到上述目的，本實用新型提出了一種兼容干切和濕切的薄壁管材激光加工設備，包括工作平臺、直線軸、旋轉軸、Z軸模塊、激光發生器、激光切割頭、水循環模塊、防飛濺機構；直線軸、Z軸模塊設置于工作平臺上，旋轉軸設置于直線軸上，激光切割頭設置在Z軸模塊上。所述水循環模塊包括依次連接的導水機構、加壓水泵、污水過濾裝置、集水管；集水管還連有落料盒，導水機構的一端連接旋轉軸的中空密封拉桿，采用后置導水的形式把帶有一定壓力的冷卻水導引到切割點輔助切割，薄壁管材和導水管安裝在旋轉軸內部的中空密封的拉桿中；水循環模塊把加工過程中產生的污水收集起來，經過污水過濾裝置過濾后把干凈水再通過導水機構導入切割點，實現水的循環利用。所述防飛濺機構設有一密封腔，防飛濺機構與激光切割頭進行無縫連接，激光切割頭的激光噴嘴深陷在防飛濺機構的密封腔中。在本實用新型的一個實施例中，所述旋轉軸包括電機、聯軸器、蝸桿、蝸輪、拉桿模塊、外殼、端蓋、夾頭；所述拉桿模塊包括拉桿蓋、活塞、拉桿座、滾動軸承、軸套、拉桿，拉桿為中空結構；所述外殼的一端設置拉桿蓋、拉桿座，另一端設置端蓋；所述拉桿蓋、拉桿座之間設有活塞、軸套、滾動軸承；活塞的兩側分別設有第一氣腔、第二氣腔，第一氣腔、第二氣腔分別設有出入口，通過出入口充放氣，所述出入口連接輔助高壓氣體供氣單元；所述夾頭設置于拉桿的一端，穿過端蓋露出一部分；夾頭通過從旋轉軸靠近拉桿蓋的一端擰入拉桿模塊的另一端螺紋孔中；所述聯軸器將電機的輸出軸和蝸桿軸連接，蝸桿與蝸輪配合，所述蝸輪與拉桿共軸，蝸輪軸即為拉桿軸；電機的轉動最終帶動拉桿軸旋轉運動。進一步地，所述旋轉軸在夾緊管材時，對第一氣腔充氣，高壓氣體會推動拉桿模塊朝第一方向運動，從而帶動外殼、端內蓋和端蓋一起朝第一方向運動，直到端蓋的內圓錐面與夾頭的外圓錐面緊貼為止，端蓋繼續向第一方向運動，導致彈性夾頭收緊，將管材抱住，保持該狀態，管材將一直被夾頭抱緊。需要松開管材時，為第二氣腔充氣、第一氣腔放氣，高壓氣體帶動拉桿模塊朝第二方向運動從而推動外殼、端內蓋和端蓋朝第二方向運動，進而 使得彈性夾頭的外圓錐面與端蓋的內圓錐面相脫離，保持松開狀態，此時彈性夾頭依靠自身的彈性回復力保持松開狀態，管材將被松開。在本實用新型的一個實施例中，所述設備還包括管材夾具，用以夾持薄壁管材。在本實用新型的一個實施例中，所述密封腔的一側設有隱藏式推拉門。在本實用新型的一個實施例中，所述防飛濺機構的密封腔設有吸塵管安裝孔，通過該吸塵管安裝孔連接吸塵管。本實用新型還提出了一種上述兼容干切和濕切的薄壁管材激光加工設備的加工方法，包括干切加工步驟、濕切加工步驟。本實用新型提出的一種兼容干切和濕切的薄壁管材激光加工設備采用X、Θ和Z軸三軸系，旋轉軸Θ軸可以容許整根管材從中空的旋轉軸內部穿過，這種旋轉軸形式不但適合干切而且在濕切的時候，可以采用后置導水的形式把帶有一定壓力的冷卻水導引到切割點輔助切割，薄壁管材和導水管安裝在旋轉軸內部的中空密封的拉桿中，在加工過程中即使有水泄露也不會影響旋轉軸內部的電子元器件的正常工作。考慮干切、濕切頻繁切換特性，設計防飛濺模塊，該模塊能與切割頭進行無縫連接。在加工時，兩端夾持，一端切割，切割噴嘴深陷在防飛濺模塊的密封腔里面，水霧、氣體等是在這個密封腔中，不會擴展到整個加工區域中去。旋轉軸和直線軸、Z軸模塊均采用防水材料的外殼密閉設計，防水等級IP65以上。相比于干切工藝，濕切工藝多了水循環模塊，水循環模塊包括導水機構和加工后產生的污水過濾回收再利用模塊。污水過濾回收再利用模塊是把加工過程中產生的污水收集起來，經過過濾裝置過濾后把過濾后的干凈水再通過導水機構導入切割點，實現了水的循環利用。水循環模塊在濕切加工時只需要通過吸塵管安裝孔通過螺釘安裝上即可使用，拆卸方便。在設備總體設計時，在確保設備整體集成性基礎上，重點考慮了機器內外部的防水密封性設計。將整個機器對防水密封要求較高的功能隔離開，如電控區、光路系統、切割區域、軸系系統等，分別進行模塊化設計。[0018]此外采用隱式的移門和鈑金內嵌掛鉤式設計，使得外觀鈑金與機器底座成為一個密封的整體；把切割區間和外部的環境隔離開來。整個加工過程是在密閉的環境中進行，力口工過程中的飛濺、激光輻射等不會對外部空間的操作者存在危害。通過本實用新型提出的兼容干切和濕切的薄壁管材激光加工設備及方法，根據薄壁管材在激光微加工過程中的具體工藝要求能夠在同一臺設備上實現干切和濕切加工兩種加工工藝，實現在兩種工藝之間方便地切換，簡單不需要特殊的輔助設備。不會造成二次裝夾，切換方便，維護便利，不會因為干切和濕切工藝不同而帶來額外成本。本實用新型附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。
本實用新型上述的和/或附加的方面和優點從
以下結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖I為兼容干切和濕切的薄壁管材激光加工設備的結構示意圖；圖2為旋轉軸的立體圖；圖3為旋轉軸主要部件的剖視圖。
具體實施方式
下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“上”、“下”、“內”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，一體地連接，也可以是可拆卸連接；可以是兩個元件內部的連通；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。本實用新型的主要創新之處在于，本實用新型創新地提出了一種兼容干切和濕切的薄壁管材激光加工設備，在同一臺設備上實現干切和濕切加工兩種加工工藝。請參閱圖1，本實用新型兼容干切和濕切的薄壁管材激光加工設備，包括工作平臺、直線軸I、旋轉軸2、Z軸模塊、激光發生器5、激光切割頭、水循環模塊、防飛派機構、管材夾具4。直線軸1、Z軸模塊設置于工作平臺上，旋轉軸2設置于直線軸I上，激光切割頭設置在Z軸模塊上。管材夾具4用以夾持薄壁管材3。所述水循環模塊包括依次連接的導水機構13、加壓水泵12、污水過濾裝置11、集水管10 ;集水管10還連有落料盒9，導水機構13的一端連接旋轉軸2的中空密封拉桿，采用后置導水的形式把帶有一定壓力的冷卻水導引到切割點輔助切割；薄壁管材3和導水管安裝在旋轉軸2內部的中空密封的拉桿中。水循環模塊把加工過程中產生的污水收集起來，經過污水過濾裝置11過濾后把干凈水再通過導水機構13導入切割點，實現水的循環利用。水循環模塊在濕切加工時只需要通過吸塵管安裝孔通過螺釘安裝上即可使用，拆卸方便。所述防飛濺機構設有一密封腔7，防飛濺機構與激光切割頭進行無縫連接，激光切割頭的激光噴嘴6深陷在防飛濺機構的密封腔7中。所述防飛濺機構的密封腔7設有吸塵管安裝孔8，通過該吸塵管安裝孔8連接吸塵管。水霧、氣體等是在這個密封腔7中，不會擴展到整個加工區域中去。旋轉軸2和直線軸I、Z軸模塊均采用防水材料的外殼密閉設計，防水等級IP65以上。同時，在設備總體設計時，在確保設備整體集成性基礎上，重點考慮了機器內外部的防水密封性設計。將整個機器對防水密封要求較高的功能隔離開，如電控區、光路系統、切割區域、軸系系統等，分別進行模塊化設計。此外，本實施例中，設備采用隱式的移門(在密封腔的一側設有隱藏式推拉門)和 鈑金內嵌掛鉤式設計，使得外觀鈑金與機器底座成為一個密封的整體；把切割區間和外部的環境隔離開來。整個加工過程是在密閉的環境中進行，加工過程中的飛濺、激光輻射等不會對外部空間的操作者存在危害。請參閱圖2、圖3，以下介紹本實施例中旋轉軸的結構，當然，旋轉軸還可以為其他形狀。旋轉軸包括伺服電機114、聯軸器116、蝸桿117、蝸輪109、拉桿模塊、外殼108、端內蓋111、端蓋112、夾頭113。所述旋轉軸裝置包括底座115，所述外殼108設置于該底座115上。由此，旋轉軸整體可以非常方便的安裝固定在直線軸平臺上，整體便于安裝(安裝到直線軸平臺上)，利用定位銷，可以實現粗定位。如圖3所示,所述拉桿模塊包括拉桿蓋102、活塞(包括活塞套103、活塞內套104,活塞套103、活塞內套104設有O形密封圈密封)、拉桿座105、滾動軸承107、軸套106、拉桿110，拉桿110為中空無縫結構。本實施例中，旋轉軸是內部中空的結構，能讓拉桿110從中間通過，同時中空的旋轉軸能夠實現管材輸送功能和濕切割作業功能。拉桿110為一個中空的薄壁無縫管，當濕切加工時，采用后置導水方式整根管材浸入導水管中，一旦導水管泄露，水流也是在拉桿的中空密封腔內，不會影響電機114的正常工作。所述拉桿的一端設有拉桿旋鈕101,可手動旋轉拉桿110。所述外殼108的一端設置拉桿蓋102、拉桿座105，另一端設置端蓋112 ;所述拉桿蓋102、拉桿座105之間設有活塞、軸套106、滾動軸承107。活塞的兩側分別設有第一氣腔118、第二氣腔119，第一氣腔118、第二氣腔119分別設有出入口，通過出入口充放氣；所述夾頭113設置于拉桿110的一端，穿過端蓋112露出一部分；夾頭113通過從旋轉軸靠近拉桿蓋102的一端擰入拉桿模塊的另一端螺紋孔中。所述聯軸器116將電機114的輸出軸和蝸桿117的軸連接，蝸桿117與蝸輪109配合，所述蝸輪109與拉桿110共軸，蝸輪軸即為拉桿軸。電機114的轉動最終帶動拉桿軸旋轉運動。旋轉軸夾緊管材時，對第一氣腔118充氣，高壓氣體會推動拉桿模塊朝第一方向(如圖3中的右邊)運動，從而帶動外殼108、端內蓋111和端蓋112 —起朝第一方向運動，直到端蓋112的內圓錐面與夾頭113的外圓錐面緊貼為止，端蓋112繼續向第一方向運動，導致彈性夾頭113收緊，將管材抱住，保持該狀態，管材將一直被夾頭113抱緊。需要松開管材時，為第二氣腔119充氣、第一氣腔118放氣，高壓氣體帶動拉桿模塊朝第二方向運動從而推動外殼108、端內蓋111和端蓋112朝第二方向(如圖3中的左邊)運動，進而使得彈性夾頭113的外圓錐面與端蓋112的內圓錐面相脫離，保持松開狀態，此時彈性夾頭113依靠自身的彈性回復力保持松開狀態，管材將被松開。此外，為了保證氣密性各個部分之間采用O形密封圈密封。本實用新型還提出了一種上述兼容干切和濕切的薄壁管材激光加工設備的加工方法，包括干切加工步驟、濕切加工步驟。相比于干切加工步驟，濕切加工步驟多了水循環過程，水循環模塊把加工過程中產生的污水收集起來，經過污水過濾裝置11過濾后把干凈水再通過導水機構13導入切割點，實現水的循環利用。盡管已經示出和描述了本實用新型的實施例，對于本領域的普通技術人員而言， 可以理解在不脫離本實用新型的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的范圍由所附權利要求及其等同限定。
權利要求1.一種兼容干切和濕切的薄壁管材激光加工設備，其特征在于，包括工作平臺、直線軸、旋轉軸、Z軸模塊、激光發生器、激光切割頭、水循環模塊、防飛濺機構；直線軸、Z軸模塊設置于工作平臺上，旋轉軸設置于直線軸上，激光切割頭設置在Z軸模塊上； 所述水循環模塊包括依次連接的導水機構、加壓水泵、污水過濾裝置、集水管；集水管還連有落料盒，導水機構的一端連接旋轉軸的中空密封拉桿，采用后置導水的形式把帶有一定壓力的冷卻水導引到切割點輔助切割，薄壁管材和導水管安裝在旋轉軸內部的中空密封的拉桿中；水循環模塊把加工過程中產生的污水收集起來，經過污水過濾裝置過濾后把干凈水再通過導水機構導入切割點，實現水的循環利用； 所述防飛濺機構設有一密封腔，防飛濺機構與激光切割頭進行無縫連接，激光切割頭的激光噴嘴深陷在防飛濺機構的密封腔中。
2.如權利要求I所述的兼容干切和濕切的薄壁管材激光加工設備，其特征在于，所述旋轉軸包括電機、聯軸器、蝸桿、蝸輪、拉桿模塊、外殼、端蓋、夾頭；所述拉桿模塊包括拉桿蓋、活塞、拉桿座、滾動軸承、軸套、拉桿，拉桿為中空結構；所述外殼的一端設置拉桿蓋、拉桿座，另一端設置端蓋；所述拉桿蓋、拉桿座之間設有活塞、軸套、滾動軸承；活塞的兩側分別設有第一氣腔、第二氣腔，第一氣腔、第二氣腔分別設有出入口，通過出入口充放氣，所述出入口連接輔助高壓氣體供氣單元；所述夾頭設置于拉桿的一端，穿過端蓋露出一部分；夾頭通過從旋轉軸靠近拉桿蓋的一端擰入拉桿模塊的另一端螺紋孔中；所述聯軸器將電機的輸出軸和蝸桿軸連接，蝸桿與蝸輪配合，所述蝸輪與拉桿共軸，蝸輪軸即為拉桿軸；電機的轉動最終帶動拉桿軸旋轉運動。
3.如權利要求2所述的兼容干切和濕切的薄壁管材激光加工設備，其特征在于，所述旋轉軸在夾緊管材時，對第一氣腔充氣，高壓氣體會推動拉桿模塊朝第一方向運動，從而帶動外殼、端內蓋和端蓋一起朝第一方向運動，直到端蓋的內圓錐面與夾頭的外圓錐面緊貼為止，端蓋繼續向第一方向運動，導致彈性夾頭收緊，將管材抱住，保持該狀態，管材將一直被夾頭抱緊； 需要松開管材時，為第二氣腔充氣、第一氣腔放氣，高壓氣體帶動拉桿模塊朝第二方向運動從而推動外殼、端內蓋和端蓋朝第二方向運動，進而使得彈性夾頭的外圓錐面與端蓋的內圓錐面相脫離，保持松開狀態，此時彈性夾頭依靠自身的彈性回復力保持松開狀態，管材將被松開。
4.如權利要求I所述的兼容干切和濕切的薄壁管材激光加工設備，其特征在于，所述設備還包括管材夾具，用以夾持薄壁管材。
5.如權利要求I所述的兼容干切和濕切的薄壁管材激光加工設備，其特征在于，所述密封腔的一側設有隱藏式推拉門。
6.如權利要求I所述的兼容干切和濕切的薄壁管材激光加工設備，其特征在于，所述防飛濺機構的密封腔設有吸塵管安裝孔，通過該吸塵管安裝孔連接吸塵管。
專利摘要本實用新型提出一種兼容干切和濕切的薄壁管材激光加工設備，所述設備包括工作平臺、直線軸、旋轉軸、Z軸模塊、激光發生器、激光切割頭、水循環模塊、防飛濺機構；直線軸、Z軸模塊設置于工作平臺上，旋轉軸設置于直線軸上，激光切割頭設置在Z軸模塊上。所述水循環模塊包括依次連接的導水機構、加壓水泵、污水過濾裝置、集水管；水循環模塊把加工過程中產生的污水收集起來，經過污水過濾裝置過濾后把干凈水再通過導水機構導入切割點，實現水的循環利用。本實用新型根據薄壁管材在激光微加工過程中的具體工藝要求能夠在同一臺設備上實現干切和濕切加工兩種加工工藝，實現在兩種工藝之間方便地切換，簡單不需要特殊的輔助設備。
文檔編號B23K26/38GK202506984SQ20122002479
公開日2012年10月31日 申請日期2012年1月19日 優先權日2012年1月19日
發明者夏發平, 寧軍, 馬秀云, 魏志凌 申請人:昆山思拓機器有限公司