专利名称：一种加工模具的激光加工中心的制作方法
技术领域：
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本发明属于机械加工中心结构技术领域。
背景技术：
在传统的模具机械加工方法中，由于加工刀具最小半径的限制，型腔的转角部分刀具无法到达，造成加工的困难，因而人们常常利用形状拷贝原理通过电火花(电脉冲)将电极的形状复制到工件上。通常要想得到一定精度的模具三维形状，需要按以下方法加工首先要加工制作与模具形状相同、凹凸相反的电极(由于存在电极烧损，一般需制作两个以上尺寸不同的电极)；然后用机械加工的方法进行工件的预加工，去除大部分加工余量，最后再用电极完成型腔的电火花加工。这种模具加工方法，因需额外制作两个以上电极，并需严格控制工作液在加工间隙中的流场分布，工艺复杂，制造费用高。为此人们开始尝试用激光加工方法来对加工模具过程中铣削刀具无法到达的部位或精度要求高的工件，用激光进行精整加工。为了在工件一次装夹中完成铣削加工和精细加工，目前国内所使用的激光加工设备都是由机械加工装置与激光加工装置两部分组成，通常称为激光加工中心，而且均为从国外引进，不仅结构复杂，造价高，国内企业难以承受，而且这类设备上的激光加工装置其激光发生器与激光头固定为一体，自身只能做二维加工，在做三维加工时，必须借助工作台的上下移动来调整，操作不便，尤其是对于重量较大的笨重工件，难以调节位置加工。
发明内容
本发明的目的正是为了克服上述现有技术的不足而提供一种激光头操作灵活、不需机床移动工作台就可方便地对工件做三维精整加工的激光加工中心。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的。
本发明是在机床的立柱上通过支架安装有激光头可上下移动的三维激光加工装置。
所述的三维激光加工装置，其激光头和激光发生器分离设置，该装置包括有纵向安装的匹配有直线导轨的丝杆以及可沿直线导轨上下滑动的滑座，丝杆外端与伺服电机之间通过联轴器直联，激光头安装于滑座的底部，激光发生器安装于支架上；为了便于测量加工的准确度和精度，在滑座的下部安装有测量装置；所述的丝杆为滚珠丝杆，与丝杆匹配的直线导轨是滚动直线导轨；所述的联轴器为ROTEX-GB联轴器。
本发明的激光加工中心集机械切削控制与激光雕刻控制于一体，可将计算机数控技术、激光加工技术、铣削加工技术以及高精度和自动化的工件定位技术相结合，加工出复杂的模具三维型面，为机加工领域开辟了崭新的道路。整个激光加工中心由普通加工中心和激光加工系统两部分组成，工作时，可根据需要，先由机械部分完成大部分的机械加工，对铣削刀具无法到达的部位或精度要求高的工件，用激光头进行精整加工，在一次装夹中，完成铣削加工和精细加工，不但避免了为加工不同形状零件而反复装夹工件的烦琐，而且可提高复杂型面工件的加工速度，缩短加工周期，同时可提高精密成型面的加工精度。
由于激光加工装置的激光头与激光发生器分离设置，将激光头单独安装于滑座上，可使激光头的运动更加轻便灵活，便于加工时使用；激光头Z方向的移动通过伺服电机驱动滚珠丝杆带动与之匹配的滚动直线导轨运动来实现，伺服电机和丝杆用联轴器进行直联，不仅简化了机器结构，提高了传动精度，更使得电机转动引起的振动在此处得到衰减，进而改善了激光系统的动态特性，有利于激光器在加工中的稳定工作。激光的X、Y两个方向的扫描则由激光头内部自带的高速振镜扫描系统完成。加工时，工件可固定不动，只需控制激光头完成X、Y、Z三轴联动，就可实现激光立体雕刻铣削。所安装的测量装置用于在激光加工开始之前，测量工件表面至激光头的距离，确保控制距离在激光加工聚焦范围内，激光加工完毕后，测量加工深度，得到准确的已加工深度后，根据要求确定是否还需要加工及需要再加工的深度。
本发明省去了加工时工件的装夹锁紧装置，真正体现了激光加工的无接触加工特性；由于激光头重量轻、惯性小，用激光头快速灵活的运动代替大惯量的工作台和工件的运动，不仅可使加工速度大大提高，同时也使工件的加工精度和定位精度得到提高。此外，本发明不受工件尺寸和重量的限制，适用于任何大型工件的加工。
下面结合说明书附图进一步阐述本发明的内容。
图1是本发明的主视图；图2是本发明卸下刀库的左视图；图3是图1的I局部放大剖视图；图4是本发明的立体结构示意图。
具体实施例方式
如图所示，本发明由普通加工中心和激光加工系统组成，普通加工中心部分与现有技术的机械加工中心相同，包括有床身1和设置于床身上的滑座2以及可沿滑座2滑动的工作台7，在床身上固定有带纵向导轨的立柱6，主轴箱4通过匹配的导轨安装于立柱上，主轴电机8安装于立柱上端，立柱的一侧装有刀库3。在立柱上安装有一支架5，激光加工系统安装于支架5上。激光加工装置的构成如下选择大导程、高精度的滚珠丝杆12，该滚珠丝杆12由伺服电机14驱动，伺服电机14和滚珠丝杆12之间用ROTEX-GB联轴器15进行直联。在滚珠丝杆12上匹配滚动直线导轨，再设置可沿直线导轨上下移动的滑座13，将激光头10固定安装在滑座13的底部。激光发生器9安装于支架5上。为了便于在激光加工之前，测量工件表面至激光头的距离，确保控制距离在激光加工聚焦范围内，以及激光加工完毕后，测量加工深度，在滑座的下部安装有测量装置11。加工工件时，先由普通加工中心完成大部分的机械加工，对铣削刀具无法到达的部位或精度要求高的工件，用激光头进行精整加工，在一次装夹中，完成铣削加工和精细加工。加工过程中，工作台和工件均保持不动，只需控制激光头完成X、Y、Z三轴联动，就可实现激光立体加工。激光头Z方向的移动通过伺服电机14驱动滚珠丝杆12带动与之匹配的直线导轨运动来实现，X、Y两个方向的扫描则由激光头内部自带的高速振镜扫描系统完成，为已有技术。加工时激光的扫描轨迹通过数控装置来控制。本发明结构简单可靠，使用方便灵活，造价低，特别适用于模具及各种复杂型面的加工。
权利要求
1.一种加工模具的激光加工中心，它包括有床身(1)和设置于床身上的滑座(2)以及可沿滑座(2)滑动的工作台(7)，在床身上固定有带纵向导轨的立柱(6)，主轴箱(4)通过匹配的导轨安装于立柱上，主轴电机(8)安装于立柱上端，立柱的一侧装有刀库(3)，其特征在于，在立柱上通过支架(5)安装有激光头可上下移动的三维激光加工装置。
2.根据权利要求1所述的一种加工模具的激光加工中心，其特征是，所述的三维激光加工装置，其激光头(10)和激光发生器(9)分离设置，该装置包括有纵向安装的匹配有直线导轨的丝杆(12)以及可沿直线导轨上下滑动的滑座(13)，丝杆(12)外端与伺服电机(14)之间通过联轴器(15)直联，激光头(10)安装于滑座(13)的底部，激光发生器(9)安装于支架(5)上。
3.根据权利要求1或2所述的一种加工模具的激光加工中心，其特征在于，在滑座的下部安装有测量装置(11)。
4.根据权利要求1或2所述的一种加工模具的激光加工中心，其特征在于，所述的丝杆(12)为滚珠丝杆，与丝杆匹配的直线导轨是滚动直线导轨。
5.根据权利要求1或2所述的一种加工模具的激光加工中心，其特征在于，所述的联轴器(15)为ROTEX-GB联轴器。
全文摘要
一种加工模具的激光加工中心，本发明是在机床的立柱上通过支架安装有激光头可上下移动的三维激光加工装置。本发明集机械切削控制与激光雕刻控制于一体，可加工出复杂的模具三维型面，其激光头操作灵活、不需机床移动工作台就可方便地对工件做三维精整加工，实现在一次装夹中，完成铣削加工和精细加工，不但避免了为加工不同形状零件而反复装夹工件的烦琐，而且可提高复杂型面工件的加工速度，缩短加工周期，同时可提高精密成型面的加工精度。
文档编号B23Q41/00GK1559754SQ20041002194
公开日2005年1月5日 申请日期2004年2月26日 优先权日2004年2月26日
发明者张永宁, 杨钟麟, 周玉兰, 杜伟, 蒋杰, 李鹤云, 高敏, 陈骥, 杨薇 申请人:云南省机械研究设计院