激光雕刻機的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種材料加工設備技術領域，尤其是一種新型的、自動的多自由度混聯式激光雕刻機。
【背景技術】
[0002]激光雕刻加工就是將高能量的激光束，投射到材料表面，利用激光產生的熱效應，在材料表面產生清晰圖案的激光加工過程，它是激光加工方式中的一種，可以在皮革，五金，木頭，紙品，竹子，塑料制品等材料上雕刻不同的圖案，速度快、效果好。一般說來，激光雕刻加工按加工效果一般分為如下三種:一、激光雕刻線條加工，利用激光束在材料表面產生清晰的線條效果的加工方法；二、激光雕刻填充加工，利用激光束將某一特定區域內的材料表層全部汽化，形成凹陷效果的加工方法；三、激光雕刻鏤空加工，利用激光束將某一特定區域內的材料全部汽化，形成鏤空效果的加工方法；四、激光切割加工，將激光束投到物體表面進行切割、雕花，做精美的工藝品和紙制禮品比較多。特別是將激光雕刻運用在亞克力制品中，亞克力制品有亞克力板、亞克力塑膠粒、招牌、亞克力浴缸等產品，種類繁多、運用廣泛，但是亞克力板的硬度較高，難于加工，精確切割、雕刻等加工亞克力板等制品是提高亞克力制品質量和精度的關鍵。傳統亞克力制品采用刀具切割，高速切割亞克力材料時，由于切割產生的切削熱無法及時散失，熔化后的亞克力材料容易粘連在刀具上，導致切縫粗糙，加工精度差，加工效率也低。激光雕刻機可以有效地解決上述問題，采用混聯式設計既有串聯式的結構簡單、工作空間大等優點，也有并聯式的剛度好、定位精度高、動態響應快等優良特性，是解決同時需要滿足較高加工精度和較大工作空間的加工設備的最佳方案，其應用也日益廣泛，應用領域不斷擴展。
【發明內容】
[0003]本實用新型的目的是針對現有技術，提供一種新型的集多種制品材料下料、切割、雕刻、鏤銑和修邊等功能于一體的混聯式激光雕刻機。
[0004]本實用新型所要解決的技術問題采用以下技術方案來實現。
[0005]激光雕刻機由底座、升降裝置、橫移裝置、并聯支架、激光雕刻裝置和控制器組成。所述的底座包括雕刻平臺，用于支撐和安置被加工材料。所述的升降裝置由立柱、升降電動機、升降絲杠、螺母、升降滑座、回轉電動機和蝸桿組成，所述的升降裝置置于底座的上方，所述的立柱下端與底座固連，所述的立柱包括導軌槽和開口，所述的導軌槽有兩個，對稱置于立柱的圓周外側Y軸方向，所述的開口置于立柱的X軸正方向，所述的升降電動機置于立柱的內部下方，且與底座相連接，所述的升降絲杠置于立柱的內部，上端與立柱通過軸承相連接，下端與升降電動機的輸出軸通過聯軸器相連接，所述的螺母貫穿于升降絲杠，且與升降絲杠通過螺旋副相連接，所述的升降滑座貫穿于立柱，且升降滑座的X軸正方向一側穿過立柱的開口與螺母相連接，所述的回轉電動機置于升降滑座的X軸負方向上端，且與升降滑座相連接，所述的蝸桿一端與回轉電動機輸出軸通過聯軸器相連接，另一端與升降滑座通過軸承相連接，升降電動機帶動升降絲杠轉動，進而驅動與螺母相連接的升降滑座沿著立柱的導軌槽上下移動，大幅度調節了噴槍的垂直升降，立柱起支撐和導向作用，導軌槽也防止了升降滑座發生轉動。所述的橫移裝置置于升降滑座的上方，與升降滑座相連接。所述的并聯支架置于橫移裝置的下方。所述的激光雕刻裝置與并聯支架的下方相連接。所述的控制器置于底座的一角，且與底座相連接，控制器用于協調控制升降電動機、回轉電動機、橫移電動機、電動推桿、電動回轉臺和激光發射器的工作。
[0006]所述的橫移裝置由回轉滑座、半周齒條、懸臂、橫移電動機、橫移絲杠、Ω形導軌和橫移滑座組成，所述的回轉滑座置于升降滑座的上端，且與升降滑座通過軸承相連接，所述的半周齒條與回轉滑座的X軸負方向的一側固連，且與蝸桿嚙合，所述的懸臂與回轉滑座的X軸正方向一側固連，所述的橫移電動機置于懸臂內部靠近回轉滑座的一端，且與懸臂相連接，所述的橫移絲杠置于懸臂內部，且一端與懸臂通過軸承相連接，另一端與橫移電動機的輸出軸通過聯軸器相連接，所述的Ω形導軌有兩根，對稱固定安裝在懸臂的Y軸方向兩側，所述的橫移滑座貫穿于懸臂，且與橫移絲杠通過螺旋副相連接，當升降滑座移動時，回轉滑座也能實現同步的上下移動，當升降滑座上的回轉電動機帶動蝸桿工作，進而驅動與回轉滑座固連的半周齒條轉動，使回轉滑座和懸臂圍繞立柱旋轉一定角度，可使噴槍做弧形運動，增大了噴槍的工作范圍，蝸桿與半周齒條的嚙合可以實現自鎖，橫移電動機帶動橫移絲杠轉動，進而驅動橫移滑座沿著Ω形導軌在懸臂上移動，大幅度調節了噴槍的水平移動。所述的并聯支架由三葉固定架、運動架、電動推桿、萬向節和球鉸接頭組成，所述的三葉固定架與橫移滑座下方相連接，所述的運動架置于三葉固定架的下方，所述的電動推桿、萬向節和球鉸接頭都分別有三個，所述的電動推桿置于三葉固定架和運動架之間，上端與三葉固定架通過萬向節相連接，下端與運動架通過球鉸接頭相連接。所述的激光雕刻裝置由電動回轉臺、角度調節器和激光發射器組成，所述的電動回轉臺與運動架的下方相連接，所述的角度調節器置于電動回轉臺的下方，所述的角度調節器由上螺母、雙頭螺桿和下螺母組成，所述的上螺母、雙頭螺桿和下螺母都分別有兩個，所述的上螺母安裝在電動回轉臺的下方內側，所述的雙頭螺桿一端與上螺母通過左旋螺紋相連接，另一端與下螺母通過右旋螺紋相連接，所述的激光發射器與角度調節器通過下螺母相連接，所述的激光發射器包括噴槍，所述的噴槍置于激光發射器的下方，且噴槍的中心線和電動回轉臺的軸線不在同一條直線上，從機構學的角度，并聯支架是一個3-UPU結構的并聯機構，再串聯一個起轉動副作用的電動回轉臺便構成一個3-UPU-R結構的混聯機構，其中符號U表示萬向節，符號P表示移動副，符號R表示轉動副，電動推桿的工作小幅度調節了噴槍工作空間，噴槍還可以在電動回轉臺的驅動下繞電動回轉臺的軸線轉動，達到雕刻的準確度和精度。
[0007]使用時，先將被加工材料安置在底座的雕刻平臺上，加工時，激光發射器產生的激光通過噴槍噴出，對材料表面進行加工。噴槍沿著Z軸的大幅度升降，通過升降裝置間接牽引懸臂沿著立柱上下運動來實現；橫移裝置中的橫移滑座沿著Ω形導軌移動實現噴槍在水平面的大幅度橫移；懸臂在回轉電動機和蝸桿的驅動下繞立柱轉動和激光發射器在電動回轉臺的驅動下繞電動回轉臺的軸線轉動，都增加了噴槍的工作空間；噴槍的小幅度運動，主要通過三自由度并聯支架的運動架的運動來實現，運動架的運動通過電動推桿的協同運動來實現。當需要調節噴槍相對電動回轉臺的角度時，可以通過轉動雙頭螺桿增大或減小上螺母和下螺母的間距來實現。
[0008]本實用新型的有益效果是，與現有的技術相比，本實用新型不僅可實現對多種材料制品的雕刻、切割功能，還可以進行倒角、鏤銑和修邊等加工作業。由于本實用新型采用激光對材料進行加工，在雕刻過程中沒有任何耗材和易損品，環保，不會產生化學影響；激光噴槍工作時對材料表面的作用力小，雕刻干凈光滑，沒有粉塵污染；且噴槍所使用的噴嘴孔徑很小，使得雕刻間隙很小，不僅節約材料，加工精度高；采用激光加工，雕刻深度易于控制，滿足了不同材料的雕刻加工需要。此外，本實用新型還具有運動自由度多、結構緊湊、工作性能穩定可靠、操作維護便捷等優點。
【附圖說明】
[0009]圖1為本實用新型的總體結構示意圖；
[0010]圖2為本實用新型的底座和升降裝置的部分剖視結構示意圖；
[0011]圖3為本實用新型的底座和升降裝置的俯視結構示意圖；
[0012]圖4為本實用新型的升降裝置和橫移裝置俯視結構示意圖；
[0013]圖5為本實用新型的并聯支架結構示意圖；
[0014]圖6為本實用新型的單個支架結構示意圖；
[0015]圖7為本實用新型的激光雕刻裝置結構示意圖。
[0016]圖中:1.底座；2.升降裝置；3.橫移裝置；4.并聯支架；5.激光雕刻裝置；6.控制器；11.雕刻平臺；21.立柱；22.升降電動機；23.升降絲杠；24.螺母；25.升降滑座；26.回轉電動機；27.蝸桿；31.回轉滑座；32.半周齒條；33.懸臂；34.橫移電動機；35.橫移絲杠；36.Ω形導軌；37.橫移滑座；41.三葉固定架；42.運動架；43.電動推桿；44.萬向節；45.球鉸接頭；51.電動回轉臺；52.角度調節器；53.激光發射器；211.導軌槽；212.開口 ；521.上螺母；522.雙頭螺桿；523.下螺母；531.噴槍。
【具體實施方式】
[0017]為了使本實用新型所實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施例和圖示，進一步闡述本實用新型。
[0018]如圖1、圖2和圖3所示，激光雕刻機由底座1、升降裝置2、橫移裝置3、并聯支架4、激光雕刻裝置5和控制器6組成。所述的底座I包括雕刻平臺11，用于支撐和安置被加工材料。所述的升降裝置2由立柱21、升降電動機22、升降絲杠23、螺母24、升降滑座25、回轉電動機26和蝸桿27組成，所述的升降裝置2置于底座I的上方，所述的立柱21下端與底座I固連，所述的立柱21包括導軌槽211和開口 212，所述的導軌槽211有兩個，對稱置于立柱21的圓周外側Y軸方向，所述的開口 212置于立柱21的X軸正方向，所述的升降電動機22置于立柱21的內部下方，且與底座I相連接，所述