專利名稱：一種用于石英晶體的激光切割加工機(jī)床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光切割機(jī)，具體涉及一種用于石英晶體的激光切割加工機(jī)床。
背景技術(shù)：
石英晶體已有160多年歷史，由于其優(yōu)良的物理性能，在國防、化工、醫(yī)療、機(jī)械等各個領(lǐng)域發(fā)揮著極為重要的作用。但是，石英晶體是一種硬脆性材料，容易在外力作用下破裂，傳統(tǒng)的機(jī)械加工方式難以高效的對其進(jìn)行加工，特別難在石英晶體上加工小孔。石英晶體是一種重要的機(jī)電換能材料，具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，例如，壓電性、溫度系數(shù)小、介電常數(shù)大、無滯后、靈敏性高、再現(xiàn)穩(wěn)定、可靠性好等。石英晶體屬于高硬度、高熔點(diǎn)的脆性透明材料，一般加工方法很難滿足其加工要求?，F(xiàn)有石英晶體的加工方法，例如機(jī)械研磨、磨料噴射加工、超聲落料、化學(xué)蝕刻等，均存在各種缺陷，特別是加工效率低、費(fèi)時費(fèi)工等，改進(jìn)現(xiàn)有的石英晶體加工技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中已顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，定位準(zhǔn)確精度高，加工效率高，安全可靠，不僅能切割石英晶體板材還可切割石英晶體管材的高功率、大幅面數(shù)控四軸用于石英晶體的激光切割加工機(jī)床。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明有如下技術(shù)方案本發(fā)明的一種用于石英晶體的激光切割加工機(jī)床，包括床身、橫梁、立柱、工作臺、 滑座、回轉(zhuǎn)軸、支撐機(jī)構(gòu)、激光器、切割頭、抽風(fēng)裝置、電柜、電氣控制單元，所述滑座位于床身上，支撐機(jī)構(gòu)、工作臺位于滑座的上方，回轉(zhuǎn)軸配備支撐機(jī)構(gòu)，專用的裝夾機(jī)構(gòu)減少工件裝夾時破損，激光器位于左、右電柜之上，左、右電柜既是激光器和機(jī)床的控制柜又是激光器的支撐架。激光器、電柜支架和機(jī)床采用分體式結(jié)構(gòu)，這樣可避免機(jī)床在運(yùn)行時產(chǎn)生的振動傳到激光器上，從而保證激光傳輸?shù)姆€(wěn)定性，良好的光束質(zhì)量可保證機(jī)床的加工精度。激光器產(chǎn)生的激光通過外光路傳輸?shù)角懈铑^，經(jīng)切割頭聚焦后直接照射在工件上，工件裝夾定位在工作臺上，抽風(fēng)裝置分別在工作臺上和切割頭側(cè)面及時排出加工時產(chǎn)生的煙塵和粉塵，立柱固定在床身的兩側(cè)，橫梁固定在立柱頂部，電柜置于立柱的后邊，電氣控制單元分別與激光器、機(jī)床的X軸、Y軸、Z軸、W軸連接。所述X軸、Y軸為平行于底面的軸向方向，Z軸位于垂直于底面的軸向方向，W軸為旋轉(zhuǎn)軸。設(shè)備的各項(xiàng)精度指標(biāo)均已通過湖北省光電子產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的檢驗(yàn)，設(shè)備已達(dá)到世界先進(jìn)水平。其中，所述電柜包括用于控制激光器的電柜和控制機(jī)床的電柜，該兩電柜分別置于立柱的后邊。其中，所述電氣控制單元包括CNC、供電電源、I/O模塊、軸控模塊、穩(wěn)壓電源、伺服變壓器、伺服驅(qū)動器供電安全控制電路、X伺服驅(qū)動器、X伺服驅(qū)動電機(jī)、Y伺服驅(qū)動器、Y伺服驅(qū)動電機(jī)、Z伺服驅(qū)動器、Z伺服驅(qū)動電機(jī)、W伺服驅(qū)動器、W伺服驅(qū)動電機(jī)，所述CNC分別與供電電源、I/O模塊、軸控模塊連接，軸控模塊還分別與伺服驅(qū)動器供電安全控制電路、X 伺服驅(qū)動器、Y伺服驅(qū)動器、Z伺服驅(qū)動器、W伺服驅(qū)動器連接，供電電源分別與穩(wěn)壓電源、伺服變壓器連接，伺服變壓器與伺服驅(qū)動器供電安全控制電路連接。所述CNC是電腦數(shù)字控制；所述I/O模塊分別用于激光器控制、抽氣裝置的氣體控制、面板控制。由于采取了以上技術(shù)方案，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1、本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、定位準(zhǔn)確度高、加工精度高、加工效率高、安全可靠，不僅能切割石英晶體板材還可切割石英晶體管材2、產(chǎn)品整體感好，外觀簡潔大方，造型新穎。3、產(chǎn)品采用分體式布局，結(jié)構(gòu)合理、性能穩(wěn)定、可靠性好、加工效率高。4、本發(fā)明以激光作為刀具，能克服溫度場復(fù)雜、縫寬和粗糙度的要求嚴(yán)格、縫腔材料去除困難、粘渣和渣堵現(xiàn)象嚴(yán)重的缺陷，從而使得所切縫寬均勻，縫中無粘渣，無渣堵的現(xiàn)象。


圖1是本發(fā)明的主視圖；圖2是圖1的左視圖；圖3是圖1的右視圖；圖4是本發(fā)明控制單元的方框示意圖；圖中1、床身；2、左立柱；3、支撐機(jī)構(gòu)；4、回轉(zhuǎn)軸；5、橫梁；6、反射鏡；7、外光路； 8、右立柱；9、滑座；10、工作臺；11、操作臺；12、激光功率顯示面板；13、切割頭；14、抽風(fēng)裝置；15、主軸箱；16、右電柜；17、左電柜；18、激光器支架；19、激光器。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。激光切割是利用經(jīng)聚焦的高功率密度激光束照射工件，在超過閾值功率密度的前提下，熱能被材料吸收，由此引起照射點(diǎn)材料溫度急劇上升。到達(dá)沸點(diǎn)后，材料開始汽化，并形成孔洞。隨著光束與工件的相對移動，最終使材料形成切縫。切縫處的熔渣被一定壓力的輔助氣體吹除。石英晶體板材和管材激光切割加工方式明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的加工方式。用激光切割石英晶體的機(jī)理是激光束升華切割，升華切割時氣流的任務(wù)是在汽化物質(zhì)表面層重新凝結(jié)前將汽化物質(zhì)從切縫吹掉。本發(fā)明的一種用于石英晶體的激光切割加工機(jī)床，由床身1、左立柱2、支撐機(jī)構(gòu) 3、回轉(zhuǎn)軸4、橫梁5、反射鏡6、外光路7、右立柱8、滑座9、工作臺10、操作臺11、激光功率顯示面板12、切割頭13、抽風(fēng)裝置14、主軸箱15、右電柜16、左電柜17、電氣控制單元、激光器支架18、激光器19組成，其中，所述滑座9位于床身1上，支撐機(jī)構(gòu)3、工作臺10位于滑座9 的上方，回轉(zhuǎn)軸4在支撐機(jī)構(gòu)3上方，激光器19位于電柜上，切割頭13通過外光路與激光器19連接，切割頭13位于工作臺10上方，抽風(fēng)裝置14在切割頭13側(cè)面，立柱位于床身1 的兩側(cè)，橫梁5在立柱頂部，電柜置于立柱的后邊，電氣控制單元分別與激光器19、機(jī)床的X 軸、Y軸、Z軸、W軸連接。所述X軸、Y軸為平行于底面的軸向方向，Z軸位于垂直于底面的軸向方向，W軸為旋轉(zhuǎn)軸。橫梁5外形尺寸為3420 X 710 X 710mm，采用焊接結(jié)構(gòu)件是本機(jī)床的關(guān)鍵零件；立柱也是采用焊接件，外形尺寸為1540 X 1950 X 820mm ；滑座9外形尺寸為800 X 400 X 30mm, 也是關(guān)鍵零件，這些關(guān)鍵零件在加工工藝上均采用二次時效處理，用以消除材料的內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的變形，從而提高設(shè)備的運(yùn)行精度及運(yùn)動的平穩(wěn)性。所述電氣控制單元由CNC、供電電源、I/O模塊、軸控模塊、穩(wěn)壓電源、伺服變壓器、 伺服驅(qū)動器供電安全控制電路、X伺服驅(qū)動器、X伺服驅(qū)動電機(jī)、Y伺服驅(qū)動器、Y伺服驅(qū)動電機(jī)、ζ伺服驅(qū)動器、Z伺服驅(qū)動電機(jī)、W伺服驅(qū)動器、W伺服驅(qū)動電機(jī)組成，其中，所述CNC 分別與供電電源、I/O模塊、軸控模塊連接，軸控模塊還分別與伺服驅(qū)動器供電安全控制電路、X伺服驅(qū)動器、Y伺服驅(qū)動器、Z伺服驅(qū)動器、W伺服驅(qū)動器連接，供電電源分別與穩(wěn)壓電源、伺服變壓器連接，伺服變壓器與伺服驅(qū)動器供電安全控制電路連接。電柜由激光器電柜和機(jī)床控制電柜組成，該兩電柜分別置于左立柱、右立柱的后邊，便于走線和總體調(diào)試，兩電柜之間用一托座聯(lián)為一體，既是激光器支架又是控制柜，起到一個部件具有多功能用途。使整體結(jié)構(gòu)不但緊湊而且“剛直”的外觀造型顯得簡潔大方。所述支撐機(jī)構(gòu)3用于石英管材或其它管材的激光切割。本發(fā)明將激光切割技術(shù)應(yīng)用于石英晶體加工中，能夠大大地改善石英晶體加工的表面質(zhì)量和提高其加工的生產(chǎn)率，并且能提高系統(tǒng)的柔性。本發(fā)明主要性能指標(biāo)如下指標(biāo)名稱單位指標(biāo)值
最大加工范圍mmΦ100-Φ3600
X軸行程mm2000
Y軸行程mm1800
Z軸行程mm400
W軸旋轉(zhuǎn)范圍rpm2-20
快進(jìn)速度mm/min10000
定位精度mm士 0· 02
重復(fù)定位精度mm士 0· 01
最小設(shè)定單位mm0. 001
最大切割板厚mm< 10(石英)
切口縫寬mm0. 2-0. 3
切口粗糙度μ mRa ^ 12. 5. 顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
權(quán)利要求
1.一種用于石英晶體的激光切割加工機(jī)床，其特征在于包括床身、橫梁、立柱、工作臺、滑座、回轉(zhuǎn)軸、支撐機(jī)構(gòu)、激光器、切割頭、抽風(fēng)裝置、電柜、電氣控制單元，所述滑座位于床身上，支撐機(jī)構(gòu)、工作臺位于滑座的上方，回轉(zhuǎn)軸在支撐機(jī)構(gòu)上方，激光器位于電柜上，切割頭與激光器連接，切割頭位于工作臺上方，抽風(fēng)裝置在切割頭側(cè)面，立柱位于床身的兩側(cè)，橫梁在立柱頂部，電柜置于立柱的后邊，電氣控制單元分別與激光器、機(jī)床的X軸、Y軸、 Z軸、W軸連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于石英晶體的激光切割加工機(jī)床，其特征在于所述電柜包括用于控制激光器的電柜和控制機(jī)床的電柜，該兩電柜分別置于左、右立柱的后邊。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于石英晶體的激光切割加工機(jī)床，其特征在于所述電氣控制單元包括CNC、供電電源、I/O模塊、軸控模塊、穩(wěn)壓電源、伺服變壓器、伺服驅(qū)動器供電安全控制電路、X伺服驅(qū)動器、X伺服驅(qū)動電機(jī)、Y伺服驅(qū)動器、Y伺服驅(qū)動電機(jī)、Z伺服驅(qū)動器、ζ伺服驅(qū)動電機(jī)、W伺服驅(qū)動器、W伺服驅(qū)動電機(jī)，所述CNC分別與供電電源、I/O模塊、軸控模塊連接，軸控模塊還分別與伺服驅(qū)動器供電安全控制電路、X伺服驅(qū)動器、Y伺服驅(qū)動器、Z伺服驅(qū)動器、W伺服驅(qū)動器連接，供電電源分別與穩(wěn)壓電源、伺服變壓器連接，伺服變壓器與伺服驅(qū)動器供電安全控制電路連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種激光切割機(jī)。本發(fā)明公開了一種用于石英晶體的激光切割加工機(jī)床，包括床身、橫梁、立柱、工作臺、滑座、回轉(zhuǎn)軸、支撐機(jī)構(gòu)、激光器、切割頭、抽風(fēng)裝置、電柜、電氣控制單元，所述滑座位于床身上，支撐機(jī)構(gòu)、工作臺位于滑座的上方，回轉(zhuǎn)軸在支撐機(jī)構(gòu)上方，激光器位于電柜上，切割頭通過外光路與激光器連接，切割頭位于工作臺上方，抽風(fēng)裝置在切割頭側(cè)面，立柱位于床身的兩側(cè)，橫梁在立柱頂部，電柜置于立柱的后邊，電氣控制單元分別與激光器、機(jī)床的X軸、Y軸、Z軸、W軸連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，定位準(zhǔn)確度高，安全可靠，不僅能切割石英晶體板材還可切割石英晶體管材。
文檔編號B23K26/40GK102218604SQ20101015299
公開日2011年10月19日 申請日期2010年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月16日
發(fā)明者冷長榮, 吳讓大, 張晶, 李明齊, 鐘威 申請人:武漢奔騰楚天激光設(shè)備有限公司