[发明专利]一种五轴联动的三维激光切割机

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种五轴联动的三维激光切割机。

(二)背景技术

激光切割技术作为一种高质量、高精度、高效率的加工方法，已被广泛应用于航空、航天及汽车制造等领域。现有的激光切割系统可应用于板材、型材、布料等平面工件的加工。平板工件由于形状简单采用普通的二维激光切割机即能够加工完成，而对于三维立体工件，由于形态复杂，则必须采用三维激光切割机。现有的普通三维激光切割机通常是采用激光切割头在三维空间内任意角度、任意位置的旋转来加工立体工件。为了实现激光切割头任意角度的灵活运转，就需要对激光束光路进行多次调整，通过运动合成得到激光切割头灵活的运动轨迹，以适应具有各种曲面的立体工件加工。这种三维激光切割头的控制程序复杂，光路调节麻烦，而且激光束在经过多次光路转换后会损失部分能量，导致切割效率降低。

(三)发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种可通过激光切割头X、Y、Z轴平移运动与工作台A轴、B轴旋转运动的合成实现对三维立体工件的五轴加工、能切割出具有复杂空间曲面的异形工件、激光切割头运动简单、光路调节方便、激光功率损失小、切割效率高、床身和工作台的分体式结构可避免工作台振动传到激光器上、切割精度高、控制编程方便、电工装配简化、成本低的五轴联动的三维激光切割机，解决了现有技术中存在的问题。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种五轴联动的三维激光切割机，包括床身、工作台、龙门架以及激光切割系统，所述工作台包括A轴旋转工作台和设于其上方的B轴旋转工作台，所述激光切割系统包括激光器、激光传导系统和激光切割头，所述龙门架通过一Y轴平移机构沿床身的长度方向移动，在龙门架的顶部设有一激光器安装座，激光器设于激光器安装座的顶部，激光器安装座通过一X轴平移机构沿床身的宽度方向在龙门架的顶部移动，所述激光传导系统包括一反射镜座，反射镜座竖直放置的直角侧面与激光器出口相连，设于反射镜座下方的激光切割头安装在一激光传导系统安装板上，激光切割头的轴线与反射镜座的出射轴线共线，在激光器安装座的顶部设有一立柱，所述激光传导系统安装板通过一Z轴平移机构沿立柱上下移动。

所述A轴旋转工作台包括一A轴机架以及驱动A轴机架在水平面旋转的A轴驱动机构，所述B轴旋转工作台包括一B轴机架以及驱动B轴机架在竖直面旋转的B轴驱动机构。

所述Y轴平移机构包括沿床身长度方向安装在床身两侧的Y轴齿条式导轨，设于龙门架底部的Y轴驱动电机输出轴端的齿轮与Y轴齿条式导轨相啮合。

所述X轴平移机构包括沿床身宽度方向安装在龙门架顶部的X轴齿条式导轨，一设于激光器安装座顶部的X轴驱动电机输出轴端的齿轮与X轴齿条式导轨相啮合。

所述Z轴平移机构包括一丝杠导轨，丝杠导轨的丝杆上下两端分别固定于立柱的顶部和底部，一设于立柱顶部的Z轴驱动电机输出轴端的齿轮与套接在丝杠导轨的丝杆上端外侧的齿轮相啮合，丝杠导轨的滑块与激光传导系统安装板固连。

所述A轴驱动机构包括一竖直设置的A轴机架传动轴，A轴机架传动轴的顶端与A轴机架的底部中心固连，底端通过一轴承座与一底座相连，在A轴机架传动轴的外侧套接有一A轴传动齿轮，A轴传动齿轮通过一传动带与一A轴驱动电机输出轴端的主动齿轮相连。

所述B轴驱动机构包括水平设于B轴机架下方的一B轴机架传动轴，B轴机架传动轴的两端分别通过一对支撑杆与B轴机架的两侧相连，B轴机架传动轴的两端分别通过一轴承座安装于A轴机架的顶部两侧，B轴机架传动轴的两端伸出轴承座后分别套接有一B轴传动齿轮，B轴传动齿轮通过一传动带与一B轴驱动电机输出轴端的主动齿轮相连。