一種激光切割機的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設及激光切割技術，尤其設及=維多軸數控激光切割技術，更具體來 說是一種激光切割機。
【背景技術】
[0002] 激光切割技術具有切割尺寸精度高、切口無毛刺、切縫不變形、切割速度快且不受 加工形狀限制等特點，目前已越來越多地應用于機械加工領域。立維激光切割更是W其先 進、靈活、快速的特點，在航空航天、汽車工業等領域中得到了廣泛的應用。使用=維激光切 割技術，不僅可W節省樣板及工裝設備，還可W大大縮短生產準備周期。
[0003] 為了保證切割質量，=維激光切割機應滿足W下要求:其一，是激光束始終和被切 割工件的切割曲線保持垂直;其二，是激光束焦點和工件表面的相對位置保持不變，即割嘴 和工件表面的距離始終保持一致;其=，是簡單快捷地反映=維曲線的特征并將其轉換為 激光切割數據。運不僅是=維激光切割設計必須解決的重要問題，也是=維激光切割技術 在實際應用中最復雜的一步。
[0004] S維激光切割機一般采用飛行光路設計，即加工過程中工件不動，靠激光切割頭 運動來完成。典型的激光切割頭是=維五軸聯動的，各軸之間的關系如圖1所示:激光切割 頭除相對于工件坐標系X、Y、Z軸快速相對運動外，還有C軸擺臂的旋轉、B軸擺頭的擺動及激 光切割頭的法向(A軸)隨動。當旋轉C軸或B軸時，割嘴中屯、點在工件坐標系的坐標應保持不 變，即：剖嘴中屯、不動，激光切剖頭圍繞剖嘴中屯、擔動;移動剖嘴中屯、時，激光切剖頭才可W 相應進行運動。由于激光切割頭設及多種運動，其運動控制較為復雜，需要采用十分復雜的 算法才可W滿足要求。
[0005] 參見圖2,為一種現有激光切割機的結構示意圖。該激光切割機具有安裝于雙擺頭 上的激光切割頭，其包括C軸電機OUC軸鏡座02、配重體03、B軸電機04、B軸鏡座05、防碰撞 裝置06和切割頭07等部件:C軸電機Ol和B軸電機04均為DD電機(Direct Driver,直接驅動 電機），其中C軸電機Ol用于驅動C軸旋轉，B軸電機04用于驅動B軸擺動;配重體03用于平衡 切割頭07在B軸的偏轉力矩。通過C軸的旋轉及B軸的擺動，切割頭07可W加工0-45度范圍的 各種單邊V型和I型坡口。該激光切割頭裝置存在明顯的缺陷：例如，旋轉C軸時，B軸會聯動， 使得切割頭07的割嘴方位發生移動，重新找準十分困難，由此影響切割效率與切割質量;再 如，調整切割頭07割嘴與工件之間的距離時需要整體移動C軸與B軸，因質量大，導致切割頭 07隨動響應慢、效率低;又如，C軸電機Ol和B軸電機04需要采用中空電機，其價格較高。
[0006] 目前，已有產品對此進行了改進，其采用了沒有禪合運動的雙擺頭結構來調整激 光切割頭的位置，使得C軸旋轉與B軸擺頭可W獨立地進行控制。但運種無禪合運動的雙擺 頭存在一定的問題;一方面，整個激光切割機的運動控制及刀具路徑規劃實現起來較為困 難;另一方面，要求使用中空電機、中空減速機及編碼器，否則難W實現中空軸結構，由于定 制運些中空部件的價格很高，不利于降低生產成本。
[0007] 有鑒于此，有必要研發一種新型的激光切割機，W更好地滿足=維激光切割市場 快速發展的需求。 【實用新型內容】
[0008] 針對現有技術存在的缺陷，本實用新型實施例的目的在于提供一種價格低、適應 性強，并且便于實現運動控制及刀具規劃的激光切割機，W滿足=維激光切割市場快速發 展的需求。
[0009] 為解決W上技術問題，本實用新型實施例提供一種激光切割機，包括設置中空軸 結構來傳輸激光束的雙擺頭，該雙擺頭C軸擺臂和B軸擺頭，其中C軸擺臂裝于機架W繞第一 方向的C軸旋轉，B軸擺頭裝于C軸擺臂W繞第二方向的B軸擺動，切割頭隨動調高裝置裝于B 軸擺頭W使得激光切割頭沿工件加工表面法線方向的A軸運動。
[0010] 較優地，C軸擺臂的旋轉軸包括直線形的C軸輸入軸，B軸擺頭的旋轉軸包括折線形 的B軸輸入軸和多級B軸傳動軸，C軸輸入軸由C軸驅動電機驅動，B軸輸入軸由B軸驅動電機 驅動，末級B軸傳動軸與B軸擺頭連接座固連。
[0011] 較優地，B軸輸入軸與首級B軸傳動軸之間、相鄰的各級B軸傳動軸之間通過螺旋錐 齒輪副曬合。
[0012] 較優地，C軸輸入軸、B軸輸入軸及各級B軸傳動軸均設有軸向空腔，B軸輸入軸套裝 于C軸輸入軸內，各級B軸傳動軸裝于C軸擺臂的中空腔體內。
[0013] 較優地，B軸輸入軸與首級B軸傳動軸之間、相鄰的各級B軸傳動軸之間、末級B軸傳 動軸與B軸擺頭之間的交會位置分別設置有激光反射鏡，所述激光反光鏡按預設角度配置 W使得激光束連續地反射到激光切割頭的割嘴。
[0014] 較優地，B軸擺頭的旋轉軸包括=級:B軸輸入軸部分容納C軸擺臂的空腔內；首級B 軸傳動軸和末級B軸傳動軸均全部容納于C軸擺臂的空腔內；激光切割機的光路設置有四級 激光反射鏡片:第一級激光反射鏡片安裝于C軸擺臂上B軸輸入軸和首級B軸傳動軸的交會 位置，且它的反射面垂直于B軸輸入軸和首級B軸傳動軸的軸線夾角平分線；第二級激光反 射鏡片安裝于C軸擺臂上首級B軸傳動軸的末級B軸傳動軸的交會位置，且它的反射面垂直 于首級B軸傳動軸的末級軸傳動軸的軸線夾角平分線;第=級激光反射鏡片安裝于B軸擺頭 底壁上接近末級B軸傳動軸的出口位置;第四級激光反射鏡片安裝于B軸擺頭頂壁上第=級 激光反射鏡片反射激光束的到達位置，且第四級激光反射鏡片可反射激光束至激光切割頭 的割嘴。
[0015] 較優地，C軸擺臂和B軸擺頭均由主體及封板組裝，且C軸擺臂和B軸擺頭的主體均 具有空腔，W便安裝中空的各級B軸旋轉軸及各級激光反射鏡組件。
[0016] 較優地，C軸擺臂的主體在相應位置設置可拆卸的鏡座安裝蓋，W便安裝各級B軸 旋轉軸及調整激光反射鏡組件的安裝參數。
[0017] 較優地，C軸輸入軸固定安裝C軸輸入齒輪來與C軸驅動齒輪曬合，B軸輸入軸上固 定安裝B軸輸入齒輪來與B軸驅動齒輪曬合，C軸輸入齒輪、與C軸驅動齒輪、B軸輸入齒輪及B 軸驅動齒輪均容納于齒輪箱內。
[0018] 較優地，齒輪箱的頂蓋上通過激光傳導管安裝座安裝激光傳導管，B軸輸入軸與激 光傳導管連通來接收進入的激光束，W使得激光束進入到激光傳導管空腔后沿著激光切割 機的光路傳輸至激光切割頭的割嘴。
[0019] 與現有技術相比，本實用新型的激光切割機采用設置中空軸結構來傳輸激光束的 雙擺頭，至少可W取得W下方面的有益技術效果：
[0020] 1、易于實現運動控制和刀具路徑規劃。激光切割機采用點對點的結構，通過兩個 旋轉軸的運動可W靈活地調節刀具空間的法向矢量，而不會影響切割點的=維坐標，一方 面易于實現運動控制，另一方面也更易于規劃刀具路徑。
[0021] 2、適應性強。雙擺頭上的激光切割頭運動方式比較靈活，可W快捷、精準地到達預 定位置，之后可W按照設定的方位、角度、距離來對工件表面進行切割，適應于多種工件形 式的加工。
[0022] 3、易于實現中空旋轉軸多通道集成的結構。激光切割頭所需要的電纜、氣流、光等 均可W從中空結構通過，有助于優化部件布局，使得產品結構更為緊湊。
[0023] 4、價格低。采用普通電機即可驅動雙擺頭的兩個旋轉軸運動，并較好地消除了兩 個旋轉軸之間的禪合效應，因不需要采用特殊定制的電機、減速機及編碼器等部件，器件價 格相抵較低，運有利于降低成本。
【附圖說明】
[0024] 圖1為=維五軸激光切割機的坐標軸示意圖；
[0025] 圖2為一種現有激光切割機的示意圖；
[0026] 圖3為本實用新型實施例激光切割機的結構示意圖，其中示出具有中空軸結構的 雙擺頭及激光切割頭跟隨調高裝置；
[0027] 圖4為圖3所示雙擺頭的S維圖；
[0028] 圖5為圖3所示雙擺頭拆去巧由擺臂封板后的示意圖；
[0029] 圖6為圖5所示雙擺頭一個視角的S維圖；
[0030] 圖7為圖5所示雙擺頭另一個視角的S維圖；
[0031 ]圖8為圖3所示雙擺頭拆去齒輪箱體后的示意圖；
[0032] 圖9為圖8所示雙擺頭的S維圖；
[0033] 圖10為圖8所示雙擺頭拆去巧由擺臂封板后的示意圖；
[0034] 圖11為圖10所示雙擺頭一個視角的S維圖；
[0035] 圖12為圖10所示雙擺頭另一個視角的S維圖；
[0036] 圖13為圖3中的A-A視圖；
[0037] 圖14為圖3中的B-B視圖；
[003引圖15為圖3中的C-C視圖；
[0039] 圖16為圖15中