一种超硬材料加工设备的制作方法

本实用新型涉及激光加工领域，尤其涉及一种超硬材料加工设备。

背景技术：

传统超硬材料加工设备均为机床式、接触式的加工。传统的加工方式分为：磨削、线切割、电火花等。传统的工艺都是接触式的加工，其对加工的刀具质量要求非常高。然而，传统超硬材料加工设备存在以下缺点：1)由于工件为超硬材料，加工超硬材料的刀具其硬度值也难以达到甚至超过工件的硬度，导致刀具在加工过程中其磨损非常快，维护成本高；2)刀具在加工过程中还需要进行冷却降温，设备结构复杂；3)不规则及复杂化的图形加工较为困难甚至无法加工，而且需要依赖编程；4)加工时产生大量粉尘，环境恶劣。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种超硬材料加工设备，可实现非接触式加工，操作简单，维护成本低，而且能在不依赖编程的前提下实现复杂图形的加工。

为实现上述目的，本实用新型提供一种超硬材料加工设备，包括机架，所述机架上连接有激光器系统、工件固定装置、移动装置和控制模块；所述激光器系统包括沿光路依次设置的激光发生器和用于聚焦的光轴系统；工件固定装置通过移动装置与机架连接；所述光轴系统的激光射出端朝向工件固定装置；激光器系统和移动装置均与控制模块电性连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述机架还连接有视觉系统，所述视觉系统朝向工件固定装置；视觉系统与控制模块电性连接。

作为本实用新型的更进一步改进，所述视觉系统为ccd自动对位系统。

作为本实用新型的更进一步改进，所述移动装置为xyz轴移动装置。

作为本实用新型的更进一步改进，所述工件固定装置包括依次连接的固定座、导向柱和工件限位板；工件限位板上设有工件限位孔；所述工件限位板与固定座之间设有与导向柱滑动配合的工件支撑板；工件支撑板上设有用于调节工件从工件限位孔一端凸出量的调节机构。

作为本实用新型的更进一步改进，所述调节机构包括与工件支撑板螺纹连接的螺钉；螺钉的螺钉头位于工件支撑板上远离固定座的一侧，螺钉的螺杆顶端顶在固定座上。

作为本实用新型的更进一步改进，所述工件支撑板上设有工件锁定结构。

作为本实用新型的更进一步改进，所述工件锁定结构为设置在支撑板上的磁铁；磁铁的位置与工件限位板上的工件限位孔相对应。

作为本实用新型的更进一步改进，所述激光器系统、工件固定装置和移动装置三者由上往下依次布置在机架上。

有益效果

与现有技术相比，本实用新型的超硬材料加工设备的优点为：

1、通过激光与机械轴相配合，利用激光聚焦进行气化消融的方式进行非接触式加工超硬材料，不存在刀具磨损，无需采用冷却液喷溅进行降温，节能环保，没有耗材，免维护且运行成本低。此外，还能在不依赖编程的前提下实现复杂图形的加工，即直接导入图形后参数化驱动，以1：1的实体模型导入后只需要填写相关工艺参数(激光功率、激光频率、加工速度等),不需要编写g代码等编程，适用范围广。可实现无人值守自动化上下料加工，降低运营成本。通过气化消融方式加工超硬材料，几乎没有粉尘，可保持生产环境较为干净。

2、通过增加视觉系统，在线实时监控加工过程，实现可视化加工，无需人员近距离观察工件气化消融的情况，有效避免了激光对人体伤害的几率，提高生产安全性。此外，ccd自动对位系统具有自动识别定位功能。加工时，需要ccd自动对位系统先对工件进行识别定位，根据偏差量通过移动装置调整位置后再进行加工，观察准确性高，提高加工精度。

3、工件固定装置中，工件底部穿过工件限位板上的工件限位孔并被工件支撑板支撑。工件上部从工件限位孔一端凸出的高度通过调节机构调节，这样可根据需要选择工件适合的凸起高度，方便加工。

4、工件支撑板通过磁铁吸附工件，防止其晃动或从工件限位孔脱出，起到锁定作用，提高加工精度。

通过以下的描述并结合附图，本实用新型将变得更加清晰，这些附图用于解释本实用新型的实施例。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为超硬材料加工设备的主视图；

图2为工件固定装置和z轴移动机构的主视放大图；

图3为工件固定装置的立体图。

具体实施方式

现在参考附图描述本实用新型的实施例。

实施例

本实用新型的具体实施方式如图1至图3所示，一种超硬材料加工设备，包括机架1，机架1上连接有激光器系统2、工件固定装置4、移动装置3和控制模块7。激光器系统2包括沿光路依次设置的激光发生器21和用于聚焦的光轴系统22。工件固定装置4通过移动装置3与机架1连接。光轴系统22的激光射出端23朝向工件固定装置4。激光器系统2和移动装置3均与控制模块7电性连接。激光器系统2、工件固定装置4和移动装置3三者由上往下依次布置在机架1上。

机架1上还连接有视觉系统8，视觉系统8朝向工件固定装置4。视觉系统8与控制模块7电性连接。本实施例中，视觉系统8为ccd自动对位系统。

移动装置3为xyz轴移动装置。其包括由下往上依次连接的x轴移动机构31、y轴移动机构32和z轴移动机构33。其中，x轴移动机构31与机架1连接，z轴移动机构33与工件固定装置4连接。x轴移动机构31、y轴移动机构32和z轴移动机构33均可以采用电机驱动方式。

工件固定装置4包括由下往上依次连接的固定座41、导向柱44和工件限位板43。导向柱44为多条且竖直布置。固定座41与z轴移动机构33连接。工件限位板43上均布有多个工件限位孔431。工件限位孔431的横截面与工件9的横截面相适配。本实施例中，工件限位孔431的横截面为圆形。工件限位板43与固定座41之间设有与导向柱44滑动配合的工件支撑板42。工件支撑板42上设有用于调节工件9上部从工件限位孔431一端凸出量的调节机构。

调节机构包括与工件支撑板42螺纹连接的螺钉45。工件支撑板42的上端面呈方形，螺钉45为四个并分别位于工件支撑板42的四个角上。工件限位板43上与螺钉45相对应的位置设有让位缺口。螺钉45的螺钉头位于工件支撑板42上远离固定座41的一侧，螺钉45的螺杆顶端顶在固定座41上。

工件支撑板42上设有工件锁定结构。本实施例中，工件锁定结构为设置在支撑板42上的磁铁，具体为凸起汝铁硼强磁铁。磁铁的位置与工件限位板43上的工件限位孔431相对应。此外，锁定结构也可以采用固定夹。

该超硬材料加工设备在使用时，先将工件9底部穿过工件限位板43的工件限位孔431并与工件支撑板42接触，工件支撑板42通过磁铁吸住工件9。旋转螺钉45，调节工件9上端凸出量。工件9定位完成后，ccd自动对位系统对工件9进行识别定位，控制模块7根据偏差量通过xyz轴移动装置3调整工件9位置。然后控制模块7启动激光器系统2，光轴系统22中通过反射镜和凸透镜等对激光发生器21的激光进行反射和聚焦后，激光从激光射出端23射出并照射在工件9上。配合拥有xyz轴的移动装置3带动工件9移动，从而利用激光聚焦进行气化消融的方式完成对工件9的加工。

以上结合最佳实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本实用新型的本质进行的修改、等效组合。