CN101837518A - 激光切割机的外光路等光程*** - Google Patents
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Abstract
激光切割机的外光路等光程***，包括激光发生器、反射镜、光学补偿机构、移动横梁、直线滚珠导轨、滑块、X轴伺服电机、X轴滚珠丝杆、Y轴伺服电机、Y轴滚珠丝杆、Y轴滑板、聚焦镜、切割头和数控***，其特征是在激光发生器和切割头之间的外光路部分，设置光学补偿机构，移动横梁和Y轴滑板分别在数控***控制下沿X轴和Y轴上进行直线、插补运动，光学补偿机构在数控***控制随移动横梁和Y轴滑板的运动做沿X轴方向的同步运动。这种外光路等光程***为带光路数控补偿功能的外光路，切割时在切割区任意位置的光程都是恒定的，切割时切割光斑直径始终是恒定的，因此激光光束质量稳定，切割速度快，提高激光机的切割效率。
Description
技术领域 本发明涉及激光切割机，特别涉及激光切割机的外光路***。
背景技术 激光加工切割工艺的应用始于20世纪70年代初，激光切割机是把激光器产生的激光做为一种刀具通过外光路导光***，引至板材表面，对板材进行切割和焊接。由于其切割端面质量好、速度快、精度高、效率高等优点，已在多种行业获得了广泛应用。
现有激光切割机的外光路***的形式，主要分为固定光路、混合光路及简单的飞行光路，固定光路的激光切割机工作形式为切割头不动，工件放在一垂直的双层滑台上，随着滑台的X，Y两轴的插补，实现工件的任意形状的切割；混合光路的激光切割机工作形式为切割头可移动，工件放在一X轴运动的滑台上，随着滑台的及切割头的运动，实现两轴的插补，从而实现工件的任意形状的切割。但由于这两种光路结构形式的切割机采用工件随着工作台的运动而移动，负载的惯量大，因此不能高速切割，工作效率低。而简单的飞行光路可实现工件不动，切割头移动，满足工件任意形状的切割，但是由于在切割区任意位置的光程都是变化的，光斑直径始终是变化的，因此光束质量不稳定。
发明内容 本发明的目的是提供一种激光切割机的外光路等光程***，这种外光路等光程***为带光路数控补偿功能的外光路，切割时在切割区任意位置的光程都是恒定的，切割时切割光斑直径始终是恒定的，因此激光光束质量稳定，切割速度快，提高激光机的切割效率。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：激光切割机的外光路等光程***，包括激光发生器、反射镜、光学补偿机构、移动横梁、直线滚珠导轨、滑块、X轴伺服电机、X轴滚珠丝杆、Y轴伺服电机、Y轴滚珠丝杆、Y轴滑板、聚焦镜、切割头和数控***，其特征是在激光发生器和切割头之间的外光路部分，设置光学补偿机构，移动横梁和Y轴滑板分别在数控***控制下沿X轴和Y轴上进行直线、插补运动，光学补偿机构在数控***控制随移动横梁和Y轴滑板的运动做沿X轴方向的同步运动。
上述技术方案中所说的反射镜，包括激光发生器到切割头之间的外光路上设置的五片反射镜，其中第一片反射镜固定在与激光发生器平行位置的梁体上，第二片反射镜和第三片反射镜固定在沿X轴方向运动的光学补偿机构上，第四片反射镜安装在沿X轴运动的移动横梁上，第五片反射镜固定在随切割头沿Y轴方向运动的Y轴滑板上，将激光束反射到切割头上的聚焦镜。
上述技术方案中所说的光学补偿机构，包括滑板、第二片反射镜、第三片反射镜、伺服电机、滚珠丝杆、导轨和滑块，第二片反射镜和第三片反射镜固定在滑板上，伺服电机驱动滚珠丝杆带动滑板在数控***的控制下通过滑块在导轨上沿X轴方向运动。
上述技术方案中所说的移动横梁，固定在滑块上，通过数控***的控制，在X轴伺服电机的驱动下沿X轴方向在直线滚珠导轨上运动。
上述技术方案中所说的Y轴滑板，固定在滑块上，通过数控***的控制，在Y轴伺服电机的驱动下沿Y轴方向在直线滚珠导轨上运动，切割头安装在Y轴滑板上，同时沿Y轴滑板又可上下运动。
上述技术方案的基本思路是：数控***控制X轴伺服电机和Y轴伺服电机驱动移动横梁和Y轴滑板在直线滚珠导轨上作相应的运动，同时数控***又根据X轴和Y轴的位置控制光学补偿机构随移动横梁和Y轴滑板的运动不断的前进后退，使切割区域内任一位置从激光发生器发出的激光束反射到聚焦镜到达切割头的总光程不变，任一点的光束直径都是一致的。
本发明的优点是：一、补偿精度高，响应快；二、切割参数稳定，切割质量稳定；三、提高其切割能力，充分发挥激光器的性能；四、操作者调整切割工艺简单。
附图说明 图1是本发明激光切割机的光路结构的结构示意图。
图2是本发明激光切割机的光路结构的工作原理图(近点的任一点的光程)。
图3是本发明激光切割机的光路结构的工作原理图(远点的任一点的光程)。
具体实施方式 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
这种激光切割机的外光路等光程***如图1所示，包括激光发生器(1)、第一片反射镜(2)、光学补偿机构(3)、移动横梁(4)、第四片反射镜(5)、第五片反射镜(6)、聚焦镜(7)、切割头(8)、直线滚珠导轨(9)、滑块(10)、X轴伺服电机(11)、X轴滚珠丝杆(12)、Y轴伺服电机(13)、Y轴滚珠丝杆(14)、Y轴滑板(15)和数控***(16)。该***的光学补偿机构(3)包括滑板(17)、第二片反射镜(18)、第三片反射镜(19)、伺服电机(20)、滚珠丝杆(21)、导轨(22)和滑块(23)。
这种激光切割机的外光路等光程***具体实施方式是，激光发生器(1)安装在激光切割机机床上或固定在地面上，第一片反射镜(2)固定在与激光发生器(1)平行的位置，在切割时，数控***(16)控制X轴伺服电机(11)带动X轴滚珠丝杆(12)运动使移动横梁(4)在直线滚珠导轨(9)上在X轴方向定位，Y轴伺服电机(13)带动Y轴滚珠丝杆(14)运动使Y轴滑板(15)在Y轴方向定位，数控***(16)根据移动横梁(4)和Y轴滑板(15)在X，Y两轴的位置，将操作命令发送给光学补偿机构(3)，光学补偿机构(3)的第二片反射镜(18)和第三片反射镜(19)所固定的滑板(17)在伺服电机(20)带动滚珠丝杆(21)驱动下在导轨(22)上在X轴方向定位，激光发生器(1)发出激光束照射到第一片反射镜(2)上，激光束从第一片反射镜(2)沿X轴方向反射到第二片反射镜(18)再反射到第三片反射镜(19)，第三片反射镜(19)将激光束沿X轴方向反射到第四片反射镜(5)，第四片反射镜(5)固定在移动横梁(4)的端头，第四片反射镜(5)将激光束沿Y轴方向反射到沿移动横梁(4)移动的Y轴滑板(15)上的第五片反射镜(6)，激光束通过第五片反射镜(6)反射到切割头(8)上的聚焦镜(7)上，通过聚焦实现切割加工。整个光路的总光程长度是A+B+C，这个值为恒定值。
图2是本发明的光路结构的工作原理图，在切割头(8)近点的任一点工作时，这时激光发生器(1)发出的激光束通过第一片反射镜(2)照射到第二片反射镜(18)上，距离为X1，第二片反射镜(18)将激光束反射到第三片反射镜(19)，距离为H，第三片反射镜(19)将激光束反射到第四片反射镜(5)，距离为X2，第四片反射镜(5)将激光束反射到第五片反射镜(6)，距离为Y1，因为H为一个固定值，此时的光程长度为X1+X2+Y1之和。
图3是本发明的光路结构的工作原理图，在切割头(8)远点的任一点工作时，激光发生器(1)发出的激光束通过第一片反射镜(2)照射到第二片反射镜(18)上，距离为X3，第二片反射镜(18)将激光束反射到第三片反射镜(19)，距离为H，第三片反射镜(19)将激光束反射到第四片反射镜(5)，距离为X4，第四片反射镜(5)将激光束反射到第五片反射镜(6)，距离为Y2，此时的光程长度为X3+X4+Y2之和。
整个光路的光程长度是A+B+C，这个值为恒定值，因此X1+X2+Y1＝X3+X4+Y2，所以不管移动横梁(4)和Y轴滑板(15)怎样移动，光学补偿机构(3)会在数控***(16)控制下在X轴方向定位，从激光发生器(1)发出的激光束，在切割区域内任一点的光束直径都是一致的。
Claims (5)
1.激光切割机的外光路等光程***，包括激光发生器、反射镜、光学补偿机构、移动横梁、直线滚珠导轨、滑块、X轴伺服电机、X轴滚珠丝杆、Y轴伺服电机、Y轴滚珠丝杆、Y轴滑板、聚焦镜、切割头和数控***，其特征是在激光发生器和切割头之间的外光路部分，设置光学补偿机构，移动横梁和Y轴滑板分别在数控***控制下沿X轴和Y轴上进行直线、插补运动，光学补偿机构在数控***控制随移动横梁和Y轴滑板的运动做沿X轴方向的同步运动。
2.根据权利要求1所述的激光切割机的外光路等光程***，其特征是反射镜包括激光发生器到切割头之间的外光路上设置的五片反射镜，其中第一片反射镜固定在与激光发生器平行位置的梁体上，第二片反射镜和第三片反射镜固定在沿X轴方向运动的光学补偿机构上，第四片反射镜安装在沿X轴运动的移动横梁上，第五片反射镜固定在随切割头沿Y轴方向运动的Y轴滑板上。
3.根据权利要求1所述的激光切割机的外光路等光程***，其特征是光学补偿机构包括滑板、第二片反射镜、第三片反射镜、伺服电机、滚珠丝杆、导轨和滑块，第二片反射镜和第三片反射镜固定在滑板上，伺服电机驱动滚珠丝杆带动滑板在数控***的控制下通过滑块在导轨上沿X轴方向运动。
4.根据权利要求1所述的激光切割机的外光路等光程***，其特征是移动横梁固定在滑块上，通过数控***的控制，在X轴伺服电机的驱动下沿X轴方向在直线滚珠导轨上运动。
5.根据权利要求1所述的激光切割机的外光路等光程***，其特征是Y轴滑板，固定在滑块上，通过数控***的控制，在Y轴伺服电机的驱动下沿Y轴方向在直线滚珠导轨上运动，切割头安装在Y轴滑板上，同时沿Y轴滑板又可上下运动。
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