[发明专利]一种异型工件激光加工的数控循迹装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种数控循迹装置，具体是指用于激光加工异型工件外表面时，夹持异型工件自动循着异型工件外表曲面轮廓轨迹，对准激光束的焦点光斑进行循迹加工运动的一种异型工件激光加工的数控循迹装置。

背景技术

激光加工包括，激光淬火加工和激光熔覆加工，激光淬火加工是通过激光束照射被加工工件表面，使之瞬间加热至淬火温度，利用室温空气和金属的热传导骤冷实现淬火的工艺；激光熔覆加工是通过激光束和硬质合金颗粒粉体，在易耗机械部件的易磨损处的表面，熔融覆盖形成硬质合金高耐磨复合层的工艺；激光熔覆加工亦可对已磨损的昂贵机械部件的磨损处进行修复性加工。

通常激光加工的工件为轴状的圆形回转体，表面轮廓拥有一个共同的圆心，如轧辊、圆锥截齿的激光熔覆加工，只需将工件夹持在旋转机床的回转工作台上作匀速旋转，将激光束的焦点光斑对准旋转的工件表面，同时喷射硬质合金颗粒粉体，即可进行激光熔覆加工；对于非圆形回转体，如头部截面呈椭圆形的圆锥状刀形截齿、各种凸轮的外缘等异型工件的激光加工，由于异型工件的表面轮廓复杂，没有共同的圆心，现有技术采用价格昂贵的五轴联动数控机床夹持异型工件对准激光束的焦点光斑，进行数控循迹运动来实现激光熔覆加工，尽管如此，要控制激光焦点光斑的运动轨迹和工件的加工轮廓完全一致仍然比较困难，加工时仍需中途停机进行人工干预来矫正激光焦点光斑正交对准加工面，导致加工效率低、成本高、不适合规模批量加工，因此，现有技术存在效率低、成本高的问题与不足。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题与不足，本发明采用由基座、设有转动法兰盘的X滑箱、Y滑座、正交轨槽滑板、Z滑板、螺杆副、伺服电机构成的装置，由基座与X滑箱构成X向拖板副，由设置在X滑箱上的转动法兰盘构成转动系统，由设置在转动法兰盘上的Y滑座、正交轨槽滑板、Z滑板构成随转动法兰盘转动的、相互正交的Y向拖板副和Z向拖板副；应用时将异型工件夹持在Z滑板上，将激光器的聚焦光头固定设置在异型工件的上方，用机床数控系统按照异型工件的外缘形状设置的加工程序控制X向伺服电机、Y向伺服电机、Z向伺服电机、转向伺服电机分别驱动X向拖板副、Y向拖板副、Z向拖板副滑动，驱动转动法兰盘转动，载着异型工件的外缘对准激光束的焦点光斑进行循迹运动的技术方案，提供一种异型工件激光加工的数控循迹装置，旨在通过X向、Y向、Z向和转向的数控循迹，使异型工件的激光加工，避免使用价格昂贵的五轴联动数控机床的弊端，达到提高效率、降低成本的目的。

本发明的目的是这样实现的：一种异型工件激光加工的数控循迹装置，包括基座、X滑箱、Y滑座、正交轨槽滑板、Z滑板，其中：所述的基座为钢质矩形的槽状构件；基座的上面沿长边中心对称二边设有二条相互平行且向上凸出的轨道称为X滑轨；

所述的X滑箱为承载转向伺服电机、传动齿轮、光耦合器、集电环、旋转电器箱、转动法兰盘的中空、有盖、钢质矩形的箱体；X滑箱的外部下面，沿长边中心对称二边设有二条相互平行的凹槽称为X滑槽；所述X滑槽与基座的所述X滑轨对应滑动连接配合；X滑箱的内部位于X滑箱的左右侧壁之间设有一个与X滑箱短边平行的隔墙；X滑箱的右侧壁的中心与所述隔墙的中心均设有轴承，旋转电器箱通过空心转轴与设在X滑箱的右侧壁的中心和所述隔墙的中心的所述轴承配合转动支承在X滑箱的右侧壁与隔墙之间；所述旋转电器箱为钢质矩形中空的箱体，旋转电器箱左右二侧壁中心固定设有分别向左右二侧伸出的圆柱管形的空心转轴；所述空心转轴的管孔与旋转电器箱的内部相通；旋转电器箱内部固定装有用于驱动Y向伺服电机、Z向伺服电机的驱动器；

转向伺服电机固定安装在所述隔墙的左侧面上部通过传动齿轮与所述空心转轴连接；位于X滑箱的左侧壁与隔墙之间，空心转轴的左端固定连接有向左延伸的圆柱管形的绝缘管，在所述绝缘管上设有集电环，在绝缘管的左端中心设有光耦合器的接收端，所述光耦合器的发射端固定连接在X滑箱内且与所述接收端对应；与所述集电环配合的电源电刷绝缘固定连接在X滑箱内且与集电环对应滑动接触连接；向右穿过X滑箱的右侧壁的空心转轴的右端固定连接在一个由圆形钢板制成的转动法兰盘的中心；X滑箱位于基座的上方，X滑箱通过所述X滑槽与基座的所述X滑轨滑动连接，基座与X滑箱之间设有用于拖动X滑箱运动的X螺杆副、X向伺服电机；X螺杆副的螺杆位于基座1的二条所述X滑轨之间，X向伺服电机固定在X滑轨的一端，X螺杆副的螺杆的一端与X向伺服电机的输出轴连接，X螺杆副的螺杆的另一端与固定在X滑轨另一端的转枢转动连接；X螺杆副的螺母固定在X滑箱的二条所述X滑槽的对称中线的中心且与X螺杆副的螺杆滑动旋合连接；