一种金刚石拉丝模精密激光打孔的制造方法
【专利摘要】一种金刚石拉丝模精密激光打孔机，属于激光加工【技术领域】。包括支架、大理石平板、机头支撑框架、激光器支撑框架、激光器及其电源、激光器导轨底座、导轨滑座，三维工作台、拉丝模旋转定位夹具、光学调整架、光学器件、在线观测部件；激光器支撑框架和机头支撑框架分别固定在大理石底座的左右两侧；三维工作台安装在三维工作台底座上，三维工作台底座通过螺钉固定在大理石平板上，且位于机头支撑框架内；本实用新型结构能够实现激光光束的传输、变换和聚焦，金刚石拉丝模具的精确定位和轨迹运动，激光加工过程的在线监测等功能，从而能够完成金刚石拉丝模具不同孔形的多区域激光加工，提高了金刚石拉丝模具制作加工效率和质量。
【专利说明】一种金刚石拉丝模精密激光打孔机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种金刚石拉丝模精密激光打孔机，属于激光加工【技术领域】。
【背景技术】
[0002]拉丝模是拉制各种金属线材的重要工具。按拉丝模的工作性质，模孔分为入口区、润滑区、工作区、定径区、倒锥区、出口区等六个区域。在拉拔过程中，金属丝经过入口区、润滑区与拉丝模在工作区又称为压缩区直接接触，并在该区域发生严重的塑性变形，通过定径区后，最终达到所要求的丝径及表面粗糙度值。因此，模孔六个区域的几何形状、尺寸精度及表面粗糙度是影响拉丝质量的主要因素。目前高品质拉丝模模芯多选用聚晶金刚石(pro)、CVD金刚石、天然金刚石等超硬材料。由于超硬材料拉丝模具有硬度高一般在HV3000以上、范围广孔径从0.01毫米到几十毫米、结构复杂等特点，使得模孔的加工存在一定难度。一般情况下，模孔的加工主要包括打孔、整形、抛光三个主要过程，其中，打孔是决定拉丝模孔形及几何尺寸的首要因素，其打孔大小及表面质量直接影响拉丝模的加工效率与加工成本。目前，孔径小于0.1mm的孔用传统机械加工方法仍难以完成。常用的加工方法有激光加工、电火花加工、电化学加工等。其中激光加工具有成本低、效率高、可加工任意材料、环保等优点，与其它加工方法相比，优势明显，利用激光加工技术进行小孔径金刚石拉丝模具模孔的加工也是最有效的加工方式。
[0003]目前，金刚石拉丝模具打孔专用激光加工机的品种尚少，仅有少数几家厂商提供此类产品。随着汽车工业、光伏产业的迅猛发展，国内市场对钢帘线拉丝模具、太阳能硅片切割丝拉丝模具的需求量快速增大，已出现严重供不应求的局面，而国产金刚石拉丝模用激光打孔机仅能实现最小孔径范围0.2?0.3mm、圆度偏差不小于0.02mm金刚石材料的稳定加工，且加工模孔孔壁表面粗糙度值偏大，达不到高品质钢帘线、切割丝拉丝模具的加工要求，严重影响拉丝模生产加工效率及加工质量，现已成为拉丝模制造工艺规范化进程的最大瓶颈。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种金刚石拉丝模精密激光打孔机。
[0005]本实用新型要解决的技术问题是实现多区域小孔径金刚石拉丝模具的激光加工，提升金刚石拉丝模具激光打孔后的孔形和尺寸精度，改善激光打孔后的表面质量，从而能够提高金刚石拉丝模具后续整形、抛光制作加工的效率。
[0006]一种金刚石拉丝模精密激光打孔机，支架由8个地脚支撑，支架上部有安装有8个大理石平板支座，大理石平板位于8个大理石平板支座上并通过长螺栓和螺母与支架固定连接；
[0007]激光器支撑框架通过螺钉固定在大理石平板的左侧；机头支撑框架通过螺钉固定在大理石平板的右侧；
[0008]激光器导轨底座通过导轨地脚放置在激光器支撑框架上，激光器导轨底座通过长螺栓和螺母与激光器支撑框架进行固定连接；
[0009]三维工作台通过螺钉安装在三维工作台底座上，三维工作台底座通过螺钉固定在大理石平板上，三维工作台和三维工作台底座位于机头支撑框架内；
[0010]拉丝模旋转定位夹具通过转接板固定于三维工作台的Z轴移动平台上；
[0011]机头框通过机头框手动X向平移台和固定底座安装在机头支撑框架上；
[0012]激光束传输光路中的光学镜片主要包括扩束镜、45°反射镜和聚焦镜，扩束镜通过扩束镜四维调整架安装在第一导轨滑座上，第一导轨滑座能够在导轨底座上左右滑动；45°反射镜通过45°反射镜手动Z向平移台直接固定在机头支撑框架上；聚焦镜通过4个螺钉与机头框底部相连接；
[0013]C⑶高清摄像机通过C⑶镜筒安装在机头框的上部，测微目镜通过测微目镜筒安装在机头框的前上部；
[0014]激光器通过激光器四维调整底座安装在第二导轨滑座上，第二导轨滑座能够在导轨底座上左右滑动；
[0015]红光反射镜通过镜架安装在第三导轨滑座上，第三导轨滑座能够在导轨底座上左右滑动；
[0016]红光灯座及灯架直接固定在激光器支撑框架上；激光器电源箱安装在支架的中间底板上，激光器电源箱与激光器通过光纤和控制数据线连接。
[0017]上述技术方案中所提供的金刚石拉丝模精密激光打孔机的结构，能够实现激光光学系统的精确调整，使激光光束具有较好的准直作用并垂直于被加工金刚石模具表面，且在加工表面形成较高的激光功率密度和较好的光斑品质，从而达到金刚石拉丝模具激光加工的要求。金刚石拉丝模精密激光打孔机三维工作台和拉丝模旋转定位夹具的设计精度达到0.0Olmm定位精度，能够满足多区域小孔径金刚石拉丝模具的精密激光加工，填补我国在小孔径金刚石拉丝模激光加工领域的技术空白，提高我国金刚石拉丝模具的加工质量及加工效率。
[0018]本实用新型的优点是能够满足钢帘线及切割丝用聚晶金刚石拉丝模、微细金丝用天然金刚石拉丝模等的加工要求，其加工聚晶金刚石拉丝模最小孔径范围0.01?0.02mm ；天然金刚石拉丝模最小孔径范围为0.005?0.01mm，并可完成入口区、压缩区、定径区的一次轮廓成形加工。本实用新型不仅能够提升国内小孔径拉丝模激光加工的技术水平，还将有效推动金刚石拉丝模制造工艺规范化的进程，从而整体促进国内金刚石拉丝模加工技术的发展。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本实用新型以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定，如图其中:
[0020]图1是本实用新型实施例的金刚石拉丝模精密激光打孔机结构正视图；
[0021]图2是本实用新型实施例的金刚石拉丝模精密激光打孔机结构轴测视图；
[0022]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。【具体实施方式】
[0023]显然，本领域技术人员基于本实用新型的宗旨所做的许多修改和变化属于本实用新型的保护范围。
[0024]实施例1:如图1、图2所示，一种金刚石拉丝模精密激光打孔机，支架2由8个地脚I支撑，支架2上部有安装有8个大理石平板支座3，大理石平板4位于8个大理石平板支座3上并通过长螺栓和螺母与支架2固定连接；
[0025]激光器支撑框架15通过螺钉固定在大理石平板4的左侧；机头支撑框架5通过螺钉固定在大理石平板4的右侧；
[0026]激光器导轨底座26通过导轨地脚27放置在激光器支撑框架15上,激光器导轨底座26通过长螺栓和螺母与激光器支撑框架15进行固定连接；
[0027]三维工作台17安装在三维工作台底座16上，三维工作台底座16通过螺钉固定在大理石平板4上，三维工作台底座16和三维工作台17位于机头支撑框架5内；
[0028]拉丝模旋转定位夹具18通过转接板固定于三维工作台17的Z轴移动平台上；
[0029]机头框9通过机头框手动X向平移台10和固定底座安装在机头支撑框架5上；
[0030]激光束传输光路中的光学镜片主要包括扩束镜12、45°反射镜8和聚焦镜6，扩束镜12通过扩束镜四维调整架11安装在第一导轨滑座21上，第一导轨滑座21能够在导轨底座26上左右滑动；45°反射镜8通过45°反射镜手动Z向平移台7直接固定在机头支撑框架5上；聚焦镜6通过4个螺钉与机头框9底部相连接；
[0031 ] CXD高清摄像机20通过CXD镜筒安装在机头框9的上部，测微目镜19通过测微目镜筒安装在机头框9的前上部；
[0032]激光器14通过激光器四维调整底座13安装在第二导轨滑座22上，第二导轨滑座22能够在导轨底座26上左右滑动；
[0033]红光反射镜23通过镜架安装在第三导轨滑座25上，第三导轨滑座25能够在导轨底座26上左右滑动；
[0034]红光灯座及灯架24直接固定在激光器支撑框架15上；激光器电源箱28安装在支架2的中间底板上，激光器电源箱28通过光纤和控制数据线与激光器14连接。
[0035]实施例2:—种金刚石拉丝模精密激光打孔机，参照图1，其示出了本实用新型实施例的金刚石拉丝模精密激光打孔机结构正视图，在图中主要标注包括:地脚1、支架2、大理石平板支座3、大理石平板4、机头支撑框架5、聚焦镜6、45°反射镜手动Z向平移台7、45°反射镜8、机头框9、机头框手动X向平移台10、扩束镜四维调整架11、扩束镜12、激光器四维调整底座13、激光器14、激光器支撑框架15。
[0036]参照图2，其示出了本实用新型实施例的金刚石拉丝模精密激光打孔机结构轴测视图，在图中主要标注包括:三维工作台底座16、三维工作台17、拉丝模旋转定位夹具18、测微目镜19、CXD高清摄像机20、第一导轨滑座21、第二导轨滑座22、红光反射镜23、红光灯座及灯架24、第三导轨滑座25、导轨底座26、导轨地脚27、激光器电源箱28。
[0037]由图1和图2能够看出，本实用新型提供一种金刚石拉丝模精密激光打孔机，机械结构主要包括地脚1、支架2、大理石平板支座3、大理石平板4、机头支撑框架5、聚焦镜6、45°反射镜手动Z向平移台7、45°反射镜8、机头框9、机头框手动X向平移台10、扩束镜四维调整架11、扩束镜12、激光器四维调整底座13、激光器14、激光器支撑框架15、三维工作台底座16、三维工作台17、拉丝模旋转定位夹具18、测微目镜19、CCD高清摄像机20、第一导轨滑座21、第二导轨滑座22、红光反射镜23、红光灯座及灯架24、第三导轨滑座25、导轨底座26、导轨地脚27、激光器电源箱28，激光器电源箱28与激光器14连接。
[0038]支架2主要由8个地脚I支撑，放置于平整地面，支架2上部有安装有8个大理石平板支座3，大理石平板4位于8个大理石平板支座3上并通过长螺栓和螺母与支架2固定连接；
[0039]激光器支撑框架15和机头支撑框架5分别通过螺钉固定在大理石平板4的左右两侧；
[0040]激光器导轨底座26通过导轨地脚27放置在激光器支撑框架15上,激光器导轨底座26通过长螺栓和螺母与激光器支撑框架15进行固定连接；
[0041]三维工作台17安装在三维工作台底座16上，三维工作台底座16通过螺钉固定在大理石平板4上，且位于机头支撑框架5内；
[0042]拉丝模旋转定位夹具18通过转接板固定于三维工作台17的Z轴移动平台上；
[0043]机头框9通过机头框手动X向平移台10和固定底座安装在机头支撑框架5上；
[0044]激光束传输光路中的光学镜片主要包括扩束镜12、45°反射镜8和聚焦镜6，扩束镜12通过扩束镜四维调整架11安装在第一导轨滑座21上，第一导轨滑座21能够在导轨底座26上左右滑动以便调节光路；45°反射镜8通过45°反射镜手动Z向平移台7直接固定在机头支撑框架5上；聚焦镜6通过4个螺钉与机头框9底部相连接；
[0045]CXD高清摄像机20通过CXD镜筒安装在机头框9的上部，测微目镜19通过测微目镜筒安装在机头框9的前上部；
[0046]激光器14通过激光器四维调整底座13安装在第二导轨滑座22上，第二导轨滑座22能够在导轨底座26上左右滑动；
[0047]红光反射镜23通过镜架安装在第三导轨滑座25上，第三导轨滑座25也可在导轨底座26上左右滑动；
[0048]红光灯座及灯架24直接固定在激光器支撑框架15上；
[0049]激光器电源箱28安装在支架2的中间底板上。
[0050]实施例3:如图1、图2所示，一种金刚石拉丝模精密激光打孔机，包括:支架、大理石平板、机头支撑框架、激光器支撑框架、激光器发生装置、激光器导轨底座、导轨滑座、三维工作台、拉丝模旋转定位夹具、光学调整架、光学元器件、在线观测部件等。
[0051]支架主要由8个地脚支撑，放置于平整地面，支架上部有安装有8个支座，大理石平板放置于8个支座上部并通过4个长定位螺栓与支架固定连接；
[0052]机头支撑框架固定在大理石平板的右侧，机头框固定在机头框手动X向平移台上，手动X向平移台能够带动机头框进行X向移动，通过安装底座固定在机头支撑框架上；
[0053]三维工作台包括X轴前后运动轴、Y轴左右运动轴和Z轴上下运动轴，Z轴嵌入安装在X轴和Y轴组成平台的中间部分，三维工作台通过三维工作台底座固定在大理石平板上；拉丝模旋转定位夹具通过转接板与三维工作台Z轴移动平台相连接，能够实现拉丝模具的上下移动；
[0054]机头框上部安装CXD镜筒和CXD高清摄像机，通过CXD高清摄像机能够在显示屏上观察金刚石拉丝模的激光加工状态；机头框前上部安装测微目镜筒和测微目镜，通过测微目镜能够用肉眼直接观察金刚石拉丝模激光加工状态；
[0055]激光器支撑框架通过螺钉固定在大理石平板的左侧，激光器导轨底座安装在激光器支撑框架上，并通过长螺栓进行固定连接，第一导轨滑座、第二导轨滑座和第三导轨滑座放置在激光器导轨底座上能够实现左右滑动，第一导轨滑座、第二导轨滑座和第三导轨滑座在导轨底座上滑动的等高偏差不大于0.01mm。
[0056]激光光路中的光学器件主要包括:扩束镜、45°反光镜和聚焦镜。扩束镜通过螺纹连接安装在四维调整架上，四维调整架通过转接件与第一导轨滑座相连接；聚焦镜安装在机头框的下部；45°反射镜通过45°镜架和手动Z向平移台直接安装在机头支撑框架上，且45°反射镜位于机头框内与聚焦镜上下对应；
[0057]激光器通过四维调整底座安装在第二导轨滑座上，激光器电源箱安装在支架中间底板上。
[0058]如上所述，对本实用新型的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本实用新型的发明点及效果能够有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种金刚石拉丝模精密激光打孔机，其特征在于支架由8个地脚支撑，支架上部有安装有8个大理石平板支座，大理石平板位于8个大理石平板支座上并通过长螺栓和螺母与支架固定连接； 激光器支撑框架通过螺钉固定在大理石平板的左侧；机头支撑框架通过螺钉固定在大理石平板的右侧； 激光器导轨底座通过导轨地脚放置在激光器支撑框架上，激光器导轨底座通过长螺栓和螺母与激光器支撑框架进行固定连接； 三维工作台通过螺钉安装在三维工作台底座上，三维工作台底座通过螺钉固定在大理石平板上，三维工作台和三维工作台底座位于机头支撑框架内； 拉丝模旋转定位夹具通过转接板固定于三维工作台的Z轴移动平台上； 机头框通过机头框手动X向平移台和固定底座安装在机头支撑框架上； 激光束传输光路中的光学镜片主要包括扩束镜、45°反射镜和聚焦镜，扩束镜通过扩束镜四维调整架安装在第一导轨滑座上，第一导轨滑座能够在导轨底座上左右滑动；45°反射镜通过45°反射镜手动Z向平移台直接固定在机头支撑框架上；聚焦镜通过4个螺钉与机头框底部相连接； CXD高清摄像机通过CXD镜筒安装在机头框的上部，测微目镜通过测微目镜筒安装在机头框的前上部； 激光器通过激光器四维调整底座安装在第二导轨滑座上，第二导轨滑座能够在导轨底座上左右滑动；` 红光反射镜通过镜架安装在第三导轨滑座上，第三导轨滑座能够在导轨底座上左右滑动； 红光灯座及灯架直接固定在激光器支撑框架上；激光器电源箱安装在支架的中间底板上，激光器电源箱与激光器通过光纤和控制数据线连接。
2.根据权利要求1所述的金刚石拉丝模精密激光打孔机，其特征是:机头支撑框架固定在大理石平板的右侧，机头框固定在机头框手动X向平移台上，手动X向平移台能够带动机头框进行X向移动，通过安装底座固定在机头支撑框架上。
3.根据权利要求1所述的金刚石拉丝模精密激光打孔机，其特征是:三维工作台包括X轴前后运动轴、Y轴左右运动轴和Z轴上下运动轴，Z轴嵌入安装在X轴和Y轴组成平台的中间部分，三维工作台通过三维工作台底座固定在大理石平板上；拉丝模旋转定位夹具通过转接板与三维工作台Z轴移动平台相连接，能够实现拉丝模具的上下移动。
4.根据权利要求1所述的金刚石拉丝模精密激光打孔机，其特征是:机头框上部安装CCD镜筒和CCD高清摄像机；机头框前上部安装测微目镜筒和测微目镜。
5.根据权利要求1所述的金刚石拉丝模精密激光打孔机，其特征是:第一导轨滑座、第二导轨滑座和第三导轨滑座放置在激光器导轨底座上能够实现左右滑动，第一导轨滑座、第二导轨滑座和第三导轨滑座在导轨底座上滑动的等高偏差不大于0.01mm。
6.根据权利要求1所述的金刚石拉丝模精密激光打孔机，其特征是:扩束镜通过螺纹连接安装在四维调整架上，四维调整架通过转接件与第一导轨滑座相连接；聚焦镜安装在机头框的下部；45°反射镜位于机头框内与聚焦镜上下对应。
7.根据权利要求1所述的金刚石拉丝模精密激光打孔机，其特征是:激光器通过四维调整底座安装在第二导轨滑座上。`
【文档编号】B23K26/38GK203509354SQ201320523997
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年8月26日 优先权日:2013年8月26日
【发明者】王瑞雪, 胡世鹏, 卢学军, 叶正生, 李传坤 申请人:北京迪蒙特佳工模具技术有限公司