激光雕刻机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种材料加工设备技术领域，尤其是一种新型的、自动的多自由度混联式激光雕刻机。
【背景技术】
[0002]激光雕刻加工就是将高能量的激光束，投射到材料表面，利用激光产生的热效应，在材料表面产生清晰图案的激光加工过程，它是激光加工方式中的一种，可以在皮革，五金，木头，纸品，竹子，塑料制品等材料上雕刻不同的图案，速度快、效果好。一般说来，激光雕刻加工按加工效果一般分为如下三种:一、激光雕刻线条加工，利用激光束在材料表面产生清晰的线条效果的加工方法；二、激光雕刻填充加工，利用激光束将某一特定区域内的材料表层全部汽化，形成凹陷效果的加工方法；三、激光雕刻镂空加工，利用激光束将某一特定区域内的材料全部汽化，形成镂空效果的加工方法；四、激光切割加工，将激光束投到物体表面进行切割、雕花，做精美的工艺品和纸制礼品比较多。特别是将激光雕刻运用在亚克力制品中，亚克力制品有亚克力板、亚克力塑胶粒、招牌、亚克力浴缸等产品，种类繁多、运用广泛，但是亚克力板的硬度较高，难于加工，精确切割、雕刻等加工亚克力板等制品是提高亚克力制品质量和精度的关键。传统亚克力制品采用刀具切割，高速切割亚克力材料时，由于切割产生的切削热无法及时散失，熔化后的亚克力材料容易粘连在刀具上，导致切缝粗糙，加工精度差，加工效率也低。激光雕刻机可以有效地解决上述问题，采用混联式设计既有串联式的结构简单、工作空间大等优点，也有并联式的刚度好、定位精度高、动态响应快等优良特性，是解决同时需要满足较高加工精度和较大工作空间的加工设备的最佳方案，其应用也日益广泛，应用领域不断扩展。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是针对现有技术，提供一种新型的集多种制品材料下料、切割、雕刻、镂铣和修边等功能于一体的混联式激光雕刻机。
[0004]本实用新型所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现。
[0005]激光雕刻机由底座、升降装置、横移装置、并联支架、激光雕刻装置和控制器组成。所述的底座包括雕刻平台，用于支撑和安置被加工材料。所述的升降装置由立柱、升降电动机、升降丝杠、螺母、升降滑座、回转电动机和蜗杆组成，所述的升降装置置于底座的上方，所述的立柱下端与底座固连，所述的立柱包括导轨槽和开口，所述的导轨槽有两个，对称置于立柱的圆周外侧Y轴方向，所述的开口置于立柱的X轴正方向，所述的升降电动机置于立柱的内部下方，且与底座相连接，所述的升降丝杠置于立柱的内部，上端与立柱通过轴承相连接，下端与升降电动机的输出轴通过联轴器相连接，所述的螺母贯穿于升降丝杠，且与升降丝杠通过螺旋副相连接，所述的升降滑座贯穿于立柱，且升降滑座的X轴正方向一侧穿过立柱的开口与螺母相连接，所述的回转电动机置于升降滑座的X轴负方向上端，且与升降滑座相连接，所述的蜗杆一端与回转电动机输出轴通过联轴器相连接，另一端与升降滑座通过轴承相连接，升降电动机带动升降丝杠转动，进而驱动与螺母相连接的升降滑座沿着立柱的导轨槽上下移动，大幅度调节了喷枪的垂直升降，立柱起支撑和导向作用，导轨槽也防止了升降滑座发生转动。所述的横移装置置于升降滑座的上方，与升降滑座相连接。所述的并联支架置于横移装置的下方。所述的激光雕刻装置与并联支架的下方相连接。所述的控制器置于底座的一角，且与底座相连接，控制器用于协调控制升降电动机、回转电动机、横移电动机、电动推杆、电动回转台和激光发射器的工作。
[0006]所述的横移装置由回转滑座、半周齿条、悬臂、横移电动机、横移丝杠、Ω形导轨和横移滑座组成，所述的回转滑座置于升降滑座的上端，且与升降滑座通过轴承相连接，所述的半周齿条与回转滑座的X轴负方向的一侧固连，且与蜗杆啮合，所述的悬臂与回转滑座的X轴正方向一侧固连，所述的横移电动机置于悬臂内部靠近回转滑座的一端，且与悬臂相连接，所述的横移丝杠置于悬臂内部，且一端与悬臂通过轴承相连接，另一端与横移电动机的输出轴通过联轴器相连接，所述的Ω形导轨有两根，对称固定安装在悬臂的Y轴方向两侧，所述的横移滑座贯穿于悬臂，且与横移丝杠通过螺旋副相连接，当升降滑座移动时，回转滑座也能实现同步的上下移动，当升降滑座上的回转电动机带动蜗杆工作，进而驱动与回转滑座固连的半周齿条转动，使回转滑座和悬臂围绕立柱旋转一定角度，可使喷枪做弧形运动，增大了喷枪的工作范围，蜗杆与半周齿条的啮合可以实现自锁，横移电动机带动横移丝杠转动，进而驱动横移滑座沿着Ω形导轨在悬臂上移动，大幅度调节了喷枪的水平移动。所述的并联支架由三叶固定架、运动架、电动推杆、万向节和球铰接头组成，所述的三叶固定架与横移滑座下方相连接，所述的运动架置于三叶固定架的下方，所述的电动推杆、万向节和球铰接头都分别有三个，所述的电动推杆置于三叶固定架和运动架之间，上端与三叶固定架通过万向节相连接，下端与运动架通过球铰接头相连接。所述的激光雕刻装置由电动回转台、角度调节器和激光发射器组成，所述的电动回转台与运动架的下方相连接，所述的角度调节器置于电动回转台的下方，所述的角度调节器由上螺母、双头螺杆和下螺母组成，所述的上螺母、双头螺杆和下螺母都分别有两个，所述的上螺母安装在电动回转台的下方内侧，所述的双头螺杆一端与上螺母通过左旋螺纹相连接，另一端与下螺母通过右旋螺纹相连接，所述的激光发射器与角度调节器通过下螺母相连接，所述的激光发射器包括喷枪，所述的喷枪置于激光发射器的下方，且喷枪的中心线和电动回转台的轴线不在同一条直线上，从机构学的角度，并联支架是一个3-UPU结构的并联机构，再串联一个起转动副作用的电动回转台便构成一个3-UPU-R结构的混联机构，其中符号U表示万向节，符号P表示移动副，符号R表示转动副，电动推杆的工作小幅度调节了喷枪工作空间，喷枪还可以在电动回转台的驱动下绕电动回转台的轴线转动，达到雕刻的准确度和精度。
[0007]使用时，先将被加工材料安置在底座的雕刻平台上，加工时，激光发射器产生的激光通过喷枪喷出，对材料表面进行加工。喷枪沿着Z轴的大幅度升降，通过升降装置间接牵引悬臂沿着立柱上下运动来实现；横移装置中的横移滑座沿着Ω形导轨移动实现喷枪在水平面的大幅度横移；悬臂在回转电动机和蜗杆的驱动下绕立柱转动和激光发射器在电动回转台的驱动下绕电动回转台的轴线转动，都增加了喷枪的工作空间；喷枪的小幅度运动，主要通过三自由度并联支架的运动架的运动来实现，运动架的运动通过电动推杆的协同运动来实现。当需要调节喷枪相对电动回转台的角度时，可以通过转动双头螺杆增大或减小上螺母和下螺母的间距来实现。
[0008]本实用新型的有益效果是，与现有的技术相比，本实用新型不仅可实现对多种材料制品的雕刻、切割功能，还可以进行倒角、镂铣和修边等加工作业。由于本实用新型采用激光对材料进行加工，在雕刻过程中没有任何耗材和易损品，环保，不会产生化学影响；激光喷枪工作时对材料表面的作用力小，雕刻干净光滑，没有粉尘污染；且喷枪所使用的喷嘴孔径很小，使得雕刻间隙很小，不仅节约材料，加工精度高；采用激光加工，雕刻深度易于控制，满足了不同材料的雕刻加工需要。此外，本实用新型还具有运动自由度多、结构紧凑、工作性能稳定可靠、操作维护便捷等优点。
【附图说明】
[0009]图1为本实用新型的总体结构示意图；
[0010]图2为本实用新型的底座和升降装置的部分剖视结构示意图；
[0011]图3为本实用新型的底座和升降装置的俯视结构示意图；
[0012]图4为本实用新型的升降装置和横移装置俯视结构示意图；
[0013]图5为本实用新型的并联支架结构示意图；
[0014]图6为本实用新型的单个支架结构示意图；
[0015]图7为本实用新型的激光雕刻装置结构示意图。
[0016]图中:1.底座；2.升降装置；3.横移装置；4.并联支架；5.激光雕刻装置；6.控制器；11.雕刻平台；21.立柱；22.升降电动机；23.升降丝杠；24.螺母；25.升降滑座；26.回转电动机；27.蜗杆；31.回转滑座；32.半周齿条；33.悬臂；34.横移电动机；35.横移丝杠；36.Ω形导轨；37.横移滑座；41.三叶固定架；42.运动架；43.电动推杆；44.万向节；45.球铰接头；51.电动回转台；52.角度调节器；53.激光发射器；211.导轨槽；212.开口 ；521.上螺母；522.双头螺杆；523.下螺母；531.喷枪。
【具体实施方式】
[0017]为了使本实用新型所实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和图示，进一步阐述本实用新型。
[0018]如图1、图2和图3所示，激光雕刻机由底座1、升降装置2、横移装置3、并联支架4、激光雕刻装置5和控制器6组成。所述的底座I包括雕刻平台11，用于支撑和安置被加工材料。所述的升降装置2由立柱21、升降电动机22、升降丝杠23、螺母24、升降滑座25、回转电动机26和蜗杆27组成，所述的升降装置2置于底座I的上方，所述的立柱21下端与底座I固连，所述的立柱21包括导轨槽211和开口 212，所述的导轨槽211有两个，对称置于立柱21的圆周外侧Y轴方向，所述的开口 212置于立柱21的X轴正方向，所述的升降电动机22置于立柱21的内部下方，且与底座I相连接，所述