專利名稱：三維激光加工機械的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種三維切削、磨削加工機械，尤其涉及具有五軸聯動功能的三維切削、磨削加工機械。
背景技術：
2011年初至今，申請人致力于對激光切割機械研發過程中，曾在2011-5 2012-2提出多項三維五軸數控激光切割機的技術方案。如“2011. 5. 16.的一種復合驅動技術的數控激光切割機201110125783. 2和一種搭載型并聯數控激光切割機201110125789. X”、“2011. 8. 16.的一種少自由度并聯五軸數控激光切割機、201110234063. X和一種三維五軸數控激光切割機201110234262.0”等等。前述多個技術方案的共性是采用了并聯設計理念，相對于目前主要依賴進口的激光切割機市場而言，能大幅度降低廣大用戶的購置成本。但目前國內尚有中低端客戶，前述并聯設計的設備即便成本已大幅度降低，但這些中低端
實用新型內容本實用新型針對以上問題，提供了一種能實現三維五軸聯動，且成本低廉的三維激光加工機械。本實用新型的技術方案是包括機身、旋轉工作臺，所述機身包括相互垂直的底板和立板，所述旋轉工作臺水平地設置在所述底板上，還包括水平設置的橫梁、水平滑板、Z向座、工作頭座和擺動工作頭；在所述立板的上部水平設置有導軌一，所述橫梁的端頭設有與所述導軌一適配的導槽一，所述橫梁的導槽一與導軌一活動連接；所述橫梁的一個側面上設有水平設置的導軌二，所述水平滑板背面設有與所述導軌二適配的導槽二，所述水平滑板的導槽二與導軌二活動連接；所述水平滑板的正面設有垂直于水平面的導軌三，所述Z向座的背面設有與所述導軌三適配的導槽三，所述Z向座的導槽三與導軌三活動連接；所述工作頭座固定連接在所述Z向座正面的下部；所述擺動工作頭通過鉸軸連接在所述工作頭座的底部，所述鉸軸與所述橫梁上導軌一的方向一致。所述工作頭為激光切割頭、銑削頭或磨削頭。本實用新型的工作臺能夠相對于底板進行旋轉，即繞Z軸旋轉(a);橫梁能夠相對于立板直線移動，即沿X軸直線運動；水平滑板能相對于橫梁直線移動，即沿Y軸直線運動；Z向座能相對于水平滑板直線移動，即沿Z軸直線運動；最后，工作頭能對于工作頭座做繞Y軸旋轉運動(擺動￠)。在各運動部位均設有相應的驅動電機，各驅動電機均由一控制器所控制，即實現在三維空間內的五軸聯動運動。相對于并聯設計的相應機械而言，本實用新型制作更簡單、成本更低廉，進行產業化的前景更好，能夠大范圍服務于用戶，提升社會整體的生產技術水平。

圖I是本實用新型的立體示意圖一，圖2是本實用新型的立體示意圖二，圖3是本實用新型的立體示意圖三，圖4是本實用新型使用狀態參考圖一， 圖5是本實用新型使用狀態參考圖二，圖6是本實用新型使用狀態參考圖三；圖中I是底板，2是立板，21是導軌一，3是橫梁，31是導軌二，32是導槽一，4是Z向座，42是導槽三，5是水平滑板，51是導軌三，52是導槽二，6是工作頭座，61是擺動工作頭，62是激光軌跡，7是工作臺，8是工件一，81是孔槽一，82是孔槽二，9是工件二，90是切割縫；在圖I中以虛線方式表示出XYZ三維坐標系。
具體實施方式
本實用新型如圖1-3所示，包括機身、旋轉工作臺7，所述機身包括相互垂直的底板I和立板2，所述旋轉工作臺7水平地設置在所述底板I上，還包括水平設置的橫梁3、水平滑板5、Z向座4、工作頭座6和擺動工作頭61 ；在所述立板2的上部水平設置有導軌一 21，所述橫梁3的端頭設有與所述導軌一21適配的導槽一 32，所述橫梁3的導槽一 32與導軌一 21活動連接；所述橫梁3的一個側面上設有水平設置的導軌二 31，所述水平滑板5背面設有與所述導軌二 31適配的導槽二 52，所述水平滑板5的導槽二 52與導軌二 31活動連接；所述水平滑板5的正面設有垂直于水平面的導軌三51，所述Z向座4的背面設有與所述導軌三51適配的導槽三42，所述Z向座4的導槽三42與導軌三51活動連接；所述工作頭座6固定連接在所述Z向座4正面的下部；所述擺動工作頭61通過鉸軸連接在所述工作頭座6的底部，所述鉸軸與所述橫梁3上導軌一 21的方向一致。所述擺動工作頭61為激光切割頭。圖1-6中以加載激光切割頭為例，圖中62所顯示的為激光軌跡。同時工作頭61不僅可以是激光切割頭，還可以是裝夾指狀、球狀刀具的銑削頭或磨削頭；用于實現不同場合的切削加工。以加載激光切割頭的本實用新型為例本實用新型使用狀態一如圖4所示，對工件一 8 (臥式裝夾)斜面上的孔槽一 81的加工。將工件一 8放在旋轉工作臺7上，利用工作頭61在ZOY平面內的旋轉運動和直線運動、的復合即能完成該加工。本實用新型使用狀態二如圖5所示，對工件一 8 (臥式工件)曲面上的孔槽二 82的加工。將工件一 8放在旋轉工作臺7上，利用工作頭61在ZOY平面內的旋轉運動和直線運動，以及在Z向上的直線運動的復合即能完成該加工。本實用新型使用狀態三如圖6所示，對工件二 9 (立式裝夾)的加工，利用工作頭61在ZOY平面內的旋轉運動和直線運動、以及工作臺7的轉動的復合，即能完成切割縫90的加工。此外，本實用新型的設備還能適應復雜結構工件(空間曲面的表面)的預定位加工。第一種情況是利用激光束在工件空間曲面的表面上進行類似樣沖的定心作用，加工出多個小通孔，多個小通孔構成切割輪廓，再采用其它切割形式，沿輪廓進行切割；第二種情況是在空間曲面的表面打孔。本實用新型的特點如下I)、切割時定位更加方便、快捷。2)、無需加工昂貴、制造難度大的三維激光切割頭。一個擺動軸，實現的難度是很小的。無需三維旋轉機構的前提下，實現了三維五軸激光切割。只需要一個簡單的切割 頭擺動機構。切IllJ頭旋轉機構機構復雜，切IllJ頭上管線很多，各易纏繞，旋轉角度要垂直軸+-360°，水平軸+-90°才能保證切割到整個下半個球面。而擺動角度正負90度時就可以完成切割，結構被大幅度簡化了。可以擴展成為復合的加工中心。更換不同型號的轉盤又可以具有不同的功能。—個擺動機構的研發制造成本與激光頭旋轉機構相比要簡單容易得多了。各個關節運動的驅動機構都是相當簡單就容易實現的。3)、隨動控制極其簡單，在XOZ平面二軸運動的合成即可。而不需要復雜的五軸聯動來實現，也不需要專門的隨動機構。簡單的運算合成合成。Uwx=UwXsina ；Uwx=UwX cos a 04)、現有機床改造即可。5)、同時可以更加容易地進行方管、圓管切割、異性管件的切割、橢圓管的切割。尤其是對石油管路的最有很大難度的腮型縫的切割具有無可比擬的方便性，具有更好的柔性。6)、安裝、更換不同的旋轉臺(卡盤)、工裝家具，就可以擴展功能、加工范圍。7)、或者將切割頭部分更換成為切削刀具，也可以擴展成為切削機床使用。這些特點都是其它其它結構形式的機床所不具備的。8)、擺動軸線方向和Y軸平行。
權利要求1.三維激光加工機械，包括機身、旋轉工作臺，所述機身包括相互垂直的底板和立板，所述旋轉工作臺水平地設置在所述底板上，其特征在于，還包括水平設置的橫梁、水平滑板、Z向座、工作頭座和擺動工作頭； 在所述立板的上部水平設置有導軌一，所述橫梁的端頭設有與所述導軌一適配的導槽一，所述橫梁的導槽一與導軌一活動連接； 所述橫梁的一個側面上設有水平設置的導軌二，所述水平滑板背面設有與所述導軌二適配的導槽二，所述水平滑板的導槽二與導軌二活動連接； 所述水平滑板的正面設有垂直于水平面的導軌三，所述Z向座的背面設有與所述導軌三適配的導槽三，所述Z向座的導槽三與導軌三活動連接； 所述工作頭座固定連接在所述Z向座正面的下部； 所述擺動工作頭通過鉸軸連接在所述工作頭座的底部，所述鉸軸與所述橫梁上導軌一的方向一致。
2.根據權利要求I所述的三維激光加工機械，其特征在于，所述工作頭為激光切割頭、銑削頭或磨削頭。
專利摘要三維激光加工機械。涉及具有五軸聯動功能的三維切削、磨削加工機械。提供了一種能實現三維五軸聯動，且成本低廉的三維激光加工機械。包括機身、旋轉工作臺，所述機身包括相互垂直的底板和立板，所述旋轉工作臺水平地設置在所述底板上，還包括水平設置的橫梁、水平滑板、Z向座、工作頭座和擺動工作頭；本實用新型的工作臺能夠相對于底板進行旋轉，即繞Z軸旋轉(α)；橫梁能夠相對于立板直線移動，即沿X軸直線運動；水平滑板能相對于橫梁直線移動，即沿Y軸直線運動；Z向座能相對于水平滑板直線移動，即沿Z軸直線運動；最后，工作頭能對于工作頭座做繞Y軸旋轉運動(擺動β)。本實用新型制作更簡單、成本更低廉，進行產業化的前景更好。
文檔編號B23K26/00GK202479693SQ20122011281
公開日2012年10月10日 申請日期2012年3月22日 優先權日2012年3月22日
發明者周鵬飛, 潘殿生, 胡金龍 申請人:江蘇揚力數控機床有限公司