专利名称：三维激光切割机床的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及激光加工设备，特别是涉及一种三维激光切割机床。
背景技术：
传统的三维激光切割机床大多采用工作台移动、定梁式龙门结构。该结构一般只能用于加工幅面较小的工件，而且因为要驱动重量较大的工作台，所以其定位速度和动态响应较差。有国外厂家采用悬臂式结构，虽然在X、Y、Z三轴定位速度和动态响应上有很大提高，但加工幅面比工作台移动、定梁式龙门结构的更小。所以，目前的三维激光切割机床对超出机床行程范围的长形工件不能实现多次定位切割，不能满足像航天工业等领域的大型三维工件的高质量切割需求。
实用新型内容基于此，有必要提供一种三维激光切割机床，该机床能够实现对大型的长工件的高质量切割。一种三维激光切割机床，包括至少四个基台、固定在所述基台上的X轴左纵梁与X轴右纵梁、滑动固定于X轴左纵梁与X轴右纵梁上的Y轴横梁、滑动固定于Y轴横梁上且可沿Z轴方向运动的垂直运动部分及固定于垂直运动部分上的激光切割头，所述激光切割头可跟随垂直运动部分沿X轴方向、Y轴方向与Z轴方向运动，并具有绕Z轴方向旋转的C轴和绕X轴方向摆动的A轴。在其中一个实施例中，所述三维激光切割机床还包括至少两个连接X轴左纵梁与X轴右纵梁上的X轴辅助加强梁。在其中一个实施例中，所述X轴左纵梁与X轴右纵梁上分别设有X轴左纵梁导轨、X轴右纵梁导轨及分别滑动固定于所述X轴左纵梁导轨与X轴右纵梁导轨上的X轴左滑座与X轴右滑座，所述Y轴横梁固定于所述X轴左滑座与所述X轴右滑座上。在其中一个实施例中，所述Y轴横梁上设有Y轴导轨及滑动固定于所述Y轴导轨上的Y轴滑座，所述垂直运动部分固定于所述Y轴滑座上。在其中一个实施例中，所述垂直运动部分包括Z轴滑座，所述Z轴滑座上设有Z轴导轨，所述Z轴滑座通过所述Z轴导轨滑动固定于所述Y轴滑座上，所述激光切割头固定于所述Z轴滑座上。在其中一个实施例中，所述三维激光切割机床还包括为滑动运动提供动力的驱动装置及与驱动装置相连的驱动齿条，所述驱动装置设置在所述X轴左滑座、X轴右滑座及Y轴滑座上，所述驱动齿条与所述X轴左纵梁导轨、X轴右纵梁导轨、Y轴导轨及Z轴导轨平行设置。在其中一个实施例中，所述三维激光切割机床还包括减速机，所述减速机与所述驱动装置及驱动齿条相连。在其中一个实施例中，所述驱动装置的驱动动力源为伺服电机。[0012]在其中一个实施例中，所述三维激光切割机床还包括一个移动工作台，所述移动工作台设置于所述激光切割头下方。上述三维激光切割机床中，激光切割头固 定在垂直运动部分上而随着垂直运动部分运动，垂直运动部分滑动固定于Y轴横梁上，Y轴横梁可以在X轴左纵梁与X轴右纵梁上滑动，因此，该三维激光切割机床的激光切割头能够实现X、Y、Z三轴和自身的C、A轴方向上的运动，即实现五轴联动，传统的采用工作台移动、Y轴横梁静止的三维激光切割机床，由于工作台及工作台上面固定的工件都有较大重量而导致动态响应差、定位精度低，该三维激光切割机床采用Y轴横梁带动激光切割头运动的方式因为质量轻而具有动态响应好、定位精度高的优点，能够实现高质量切割。另外，基台、X轴左纵梁、X轴右纵梁及Y轴横梁的设计使该三维激光切割机床具有较大的空间从而使该三维激光切割机床能够加工大型的长工件。
图I为本实用新型三维激光切割机床的立体图；图2为图I所示三维激光切割机床的X轴右滑座示意图；图3为图I所示三维激光切割机床的Z轴滑座及Y轴滑座去掉外壳后的配合示意图；图4为本实用新型三维激光切割机床工作示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。请参考图I 4，本实用新型的较佳实施方式提供一种三维激光切割机床100，该三维激光切割机床100包括至少四个基台110、固定在基台110上的X轴左纵梁120与X轴右纵梁130、滑动固定于X轴左纵梁120与X轴右纵梁130上的Y轴横梁140、滑动固定于Y轴横梁140上且可沿Z轴方向运动的垂直运动部分150及固定于垂直运动部分150上的激光切割头160，激光切割头160可跟随垂直运动部分150沿X轴方向、Y轴方向与Z轴方向运动，并具有绕Z轴方向旋转的C轴和绕X轴方向摆动的A轴。该三维激光切割机床100的激光切割头能够通过垂直运动部分150、Y轴横梁140、Χ轴左纵梁120及X轴右纵梁130的配合实现Χ、Υ、Ζ三轴的运动，并通过激光切割头160上的C轴与A轴实现转动与摆动，从而实现X轴、Y轴、Z轴、C轴及A轴的五轴联动。相对于传统的采用工作台移动、Y轴横梁静止的三维激光切割机床，因工作台及工作台上面固定的工件都有较大重量而导致动态响应差、定位精度低，该三维激光切割机床100采用Y轴横梁140带动激光切割头160运动的方式因为质量轻而具有动态响应好、定位精度高的优点，能够实现高质量切割。同时Y轴横梁140、X轴左纵梁120及X轴右纵梁130及基台110的配合形成了较大的三维空间，因此能够实现对大型的长工件的切割。该三维激光切割机床100的X轴左纵梁120及X轴右纵梁130设置在基台110上，此处的基台110的个数为四个，其数量可以根据实际需要进行调整。X轴左纵梁120设置在其中两个基台110上，X轴右纵梁130设置在另外两个基台110。使用时，基台110固定在地基上。基台110上可以进一步设置调整X轴左纵梁120与X轴右纵梁130水平的调平机构。X轴左纵梁120与X轴右纵梁130通过螺丝锁附或者其它合适方式固定在四个基台110 上。 该三维激光切割机床100还包括至少两个固定于X轴左纵梁120与X轴右纵梁130上的X轴辅助加强梁128。此处，该X轴辅助加强梁128的数量为两个，其固定在X轴左纵梁120与X轴右纵梁130的两端，使该机床100具有较高的稳定度与机械强度。该三维激光切割机床100的X轴左纵梁120上设有X轴左纵梁导轨121及滑动固定于X轴左纵梁导轨121上的X轴左滑座123。该三维激光切割机床100的X轴右纵梁130上设有X轴右纵梁导轨131及滑动固定于X轴右纵梁导轨131上的X轴右滑座133。Y轴横梁140固定于X轴左滑座123与X轴右滑座133上。这样Y轴横梁140即可沿X轴左纵梁120与X轴右纵梁130滑动。进一步的，该三维激光切割机床100还包括为滑动运动提供动力的驱动装置170及与驱动装置170相连的驱动齿条。该驱动装置170设置在滑座上，驱动齿条与导轨平行设置。此处X轴左纵梁120与X轴右纵梁130上均设有驱动齿条，分别为X轴左纵梁驱动齿条122与X轴右纵梁驱动齿条132。X轴左纵梁驱动齿条122与X轴左纵梁导轨121平行设置，X轴右纵梁驱动齿条132与X轴右纵梁导轨131平行设置。此处的驱动装置170的驱动动力源可以为伺服电机，数量为两个，其分别固定于X轴左滑座123与X轴右滑座133上。驱动装置170与驱动齿条122、132相连，为Y轴横梁140能够在X轴左纵梁120与X轴右纵梁130上运动提供动力。该三维激光切割机床100还包括减速机180，减速机180设置在X轴左滑座123与X轴右滑座133上，并与驱动装置170及驱动齿条122、132相连。减速机180将驱动装置170产生的驱动力传递到驱动齿条122、132上。减速机180的设置可以使驱动装置170运行的更平稳，同时能够产生更大的驱动力。该三维激光切割机床100的Y轴横梁140上设有Y轴导轨141，与Y轴导轨141平行的Y轴驱动齿条142及滑动固定于Y轴导轨141上的Y轴滑座143。垂直运动部分150固定于Y轴滑座143上，从而能够沿着Y轴滑座143滑动。Y轴滑座143上也可以进一步设置驱动装置170与减速机180，Y轴横梁140上可以设置与Y轴导轨141平行的Y轴驱动齿条142。驱动装置170通过减速机180及Y轴驱动齿条142来驱动垂直运动部分150在Y轴横梁140上滑动。这些结构与X轴左滑座123及X轴左纵梁120的结构类似，作用也相同。在此不再赘述。该三维激光切割机床100的垂直运动部分150包括Z轴滑座153。该Z轴滑座153上设有Z轴导轨151，Z轴滑座153通过该Z轴导轨151滑动固定于Y轴滑座143上，激光切割头160固定于Z轴滑座153上。这样激光切割头160可以跟随Z轴滑座153沿着Z轴导轨151相对于Y轴滑座143滑动。Y轴滑座143除了设有使垂直运动部分150沿Y轴横梁滑动的驱动装置170与减速机180外，还设有使Z轴滑座153沿Y轴滑座143滑动的驱动装置170与减速机180。Z轴滑座153上也设有Z轴驱动齿条152。这样驱动装置170及减速机180可与Z轴驱动齿条152配合，来实现Z轴滑座153相对于Y轴滑座143运动。此处，该三维激光切割机床100的Z轴的运动原理及结构与Y轴的运动原理及结构相似，在此不再赘述。该三维激光切割机床100还包括一个移动工作台190，该移动工作台190设置于激光切割头160下方。工件191可以固定在该移动工作台190上，这样加工时工件191可以随着移动工作台190多次定位移动，从而能够更加方便的对大型工件进行加工。该三维激光切割机床100工作时，工件191固定于移动工作台190上。当需要切割工件191的某一部位时，通过数控系统的控制，先使工件191随移动工作台190移动定位到机床加工范围内，机床100在X轴、Y轴移动到合适的位置，然后控制Z轴向下运动到指定位置来实现激光切割头160的移动到位，最后控制激光切割头160进行切割。该三维激光切割机床100在工作过程中，通过Y轴横梁140移动来带动激光切割头160，而不是移动 激光切割头160下方固定有工件191的移动工作台190来实现运动到位然后进行切割，由于Y轴横梁140的重量比固定有工件191的移动工作台190的重量轻很多，因此激光切割头160移动起来就具有动态响应好、定位精度高的优点，即该三维激光切割机床100能够实现高质量的切割。另外，基台110的设置可以使该三维激光切割机床100的激光切割头160下方有足够大的空间来设置工件191，从而实现对三维大型工件的加工。基台110的设计还可以使工件191更方便的移至待加工位置，且具有接近观察性好的优点，即操作人员观察该三维激光切割机床100时可以靠得很近，且观察时视线不容易被阻挡。移动工作台190的设置可以进一步扩展该三维激光切割机床100的加工范围。当工件191的长度尺寸超出该机床100的工作范围时，可以通过移动工作台190来实现工件191相对位置的变化，即将工件191需要加工的部分移至该机床100的工作范围内，从而实现对长形工件191的切割。该三维激光切割机床100的激光切割头160固定在垂直运动部分150上而随着垂直运动部分150运动,垂直运动部分150滑动固定于Y轴横梁140上,Y轴横梁140可以在X轴左纵梁120与X轴右纵梁130上滑动。因此，该三维激光切割机床100的激光切割头160能够实现X、Y、Z三轴的运动，而激光切割头160自身带有绕Z轴方向旋转的C轴和绕X轴方向摆动的A轴，可以真正地实现五轴联动。传统的采用工作台移动、定梁式的三维激光切割机床，由于工作台及工作台上面固定的工件都有较大的重量而导致动态响应差、定位精度低，该三维激光切割机床100采用Y轴横梁140带动激光切割头160运动的方式因为质量轻而具有动态响应好、定位精度高的优点，能够实现高质量切割。另外，基台110、X轴左纵梁120、X轴右纵梁130及Y轴横梁140的设计使该三维激光切割机床100具有较大的空间从而使该机床100能够加工大型工件。以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求1.一种三维激光切割机床，其特征在于，包括至少四个基台、固定在所述基台上的X轴左纵梁与X轴右纵梁、滑动固定于X轴左纵梁与X轴右纵梁上的Y轴横梁、滑动固定于Y轴横梁上且可沿Z轴方向运动的垂直运动部分及固定于垂直运动部分上的激光切割头，所述激光切割头可跟随垂直运动部分沿X轴方向、Y轴方向与Z轴方向运动，并具有绕Z轴方向旋转的C轴和绕X轴方向摆动的A轴。
2.根据权利要求I所述的三维激光切割机床，其特征在于，所述三维激光切割机床还包括至少两个连接X轴左纵梁与X轴右纵梁上的X轴辅助加强梁。
3.根据权利要求I所述的三维激光切割机床，其特征在于，所述X轴左纵梁与X轴右纵梁上分别设有X轴左纵梁导轨、X轴右纵梁导轨及分别滑动固定于所述X轴左纵梁导轨与X轴右纵梁导轨上的X轴左滑座与X轴右滑座，所述Y轴横梁固定于所述X轴左滑座与所述X轴右滑座上。
4.根据权利要求I所述的三维激光切割机床，其特征在于，所述Y轴横梁上设有Y轴导轨及滑动固定于所述Y轴导轨上的Y轴滑座，所述垂直运动部分固定于所述Y轴滑座上。
5.根据权利要求4所述的三维激光切割机床，其特征在于，所述垂直运动部分包括Z轴滑座，所述Z轴滑座上设有Z轴导轨，所述Z轴滑座通过所述Z轴导轨滑动固定于所述Y轴滑座上，所述激光切割头固定于所述Z轴滑座上。
6.根据权利要求3、4或5所述的三维激光切割机床，其特征在于，所述激光切割机床还包括为滑动运动提供动カ的驱动装置及与驱动装置相连的驱动齿条，所述驱动装置设置在所述X轴左滑座、X轴右滑座及Y轴滑座上，所述驱动齿条与所述X轴左纵梁导轨、X轴右纵梁导轨、Y轴导轨及Z轴导轨平行设置。
7.根据权利要求6所述的三维激光切割机床，其特征在于，所述三维激光切割机床还包括減速机，所述减速机与所述驱动装置及驱动齿条相连。
8.根据权利要求7所述的三维激光切割机床，其特征在于，所述驱动装置的驱动动力源为伺服电机。
9.根据权利要求I至5中任意一项所述的三维激光切割机床，其特征在于，所述三维激光切割机床还包括一个移动工作台，所述移动工作台设置于所述激光切割头下方。
专利摘要一种三维激光切割机床包括至少四个基台、固定在基台上的X轴左纵梁与X轴右纵梁、滑动固定于X轴左纵梁与X轴右纵梁上的Y轴横梁、滑动固定于Y轴横梁上且可沿Z轴方向运动的垂直运动部分及固定于垂直运动部分上的激光切割头，激光切割头可跟随垂直运动部分沿X轴方向、Y轴方向与Z轴方向运动，并具有绕Z轴方向旋转的C轴和绕X轴方向摆动的A轴，该三维激光切割机床的激光切割头可以实现X轴、Y轴/Z轴及自身的C轴/A轴方向上的运动，实现五轴联动。相对于采用工作台移动的三维激光切割机床具有动态响应好、定位精度高的优点。另外，基台、X轴左纵梁、X轴右纵梁及Y轴横梁的设计使该三维激光切割机床能够加工大型的长工件。
文档编号B23K26/38GK202539814SQ20122014361
公开日2012年11月21日 申请日期2012年4月5日 优先权日2012年4月5日
发明者夏小川, 胡家生, 赵剑, 陈根余, 陈燚, 高云峰 申请人:深圳市大族激光科技股份有限公司