專利名稱：弱化激光加工設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機械精密加工設(shè)備，具體是指利用激光作為切割工具對所需加工的材質(zhì)進行精確的非貫穿式加工的設(shè)備。
背景技術(shù)：
激光作為作為切割設(shè)備已得到普遍使用，例如板材的切割或在エ件上鉆孔等，一般情況下均是作貫穿性切割，例如將板材完全切斷或鉆出ー個通孔等。但實際的機械加エ過程中，往往存在非貫穿切割，例如在板材上加工一條凹槽，在金屬板材加工一直線凹槽相對比較容易實現(xiàn)，僅需一般的金屬刀具的往復(fù)運動即可，但在相對剛度不是很高的材料(如塑料等)表面加工曲線或任意形狀的凹槽時，一般的金屬刀具就無法實現(xiàn)，特別是在具有較大面積的薄殼狀的材質(zhì)上加工任意形狀的凹槽是十分困難的，在實際エ業(yè)中確有這樣·的要求，例如汽車內(nèi)部的面板的內(nèi)側(cè)就需加工出一個封閉狀的凹槽，在封閉狀的凹槽內(nèi)裝·有安全氣囊，發(fā)生撞擊時，安全氣囊的膨脹カ撕裂凹槽或薄弱結(jié)構(gòu)使氣囊逸出保護乘客。上述的汽車內(nèi)部的面板就是殼狀、具有彎曲度的大面積軟性材料，常規(guī)的機械加工方法很難加工出深度一致的凹槽，已有的加工方法是利用高精度的機械手進行加工，ー個機械手夾持面板，另ー個機械手的刀具對面板進行加工，其存在的缺陷不僅是設(shè)備昂貴，運行操作復(fù)雜而使加工費用高，且刀具直接接觸面板會對薄殼狀面板施加一定的作用力，導(dǎo)致面板的局部有小的變形，進而影響加工精度，因此解決對薄殼狀材質(zhì)的精密加工問題是一個急待解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的是公開一種可對薄殼狀材質(zhì)進行精密加工的弱化激光加工設(shè)備。實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下包括工作臺、工作臺上設(shè)有的三維運動機構(gòu)，關(guān)鍵是三維運動機構(gòu)上設(shè)有切削激光刀和測量裝置，NC處理系統(tǒng)和激光控制裝置與切削激光刀和測量裝置通過通信電纜連接，移動操作面板通過電纜與三維運動機構(gòu)的驅(qū)動伺服電機連接。所述的測量裝置為激光三坐標(biāo)測繪儀。所述的測量裝置為探針式測量裝置，其具有一可上下位移的針狀探針，針狀探針接ー壓カ傳感器。所述的測量裝置為ー超聲波或軟X光發(fā)射接收裝置。所述的三維運動機構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)，Y向伺服電機驅(qū)動框架在工作臺表面運動，X向伺服電機驅(qū)動運動塊在框架的橫梁上運動，Z向伺服電機驅(qū)動運動塊上的切削激光刀和測
量裝置。本發(fā)明充分利用已有技術(shù)的控制技術(shù)和已有加工設(shè)備的平臺，集成控制技術(shù)、測量技術(shù)與三維運動機構(gòu)而設(shè)計出本發(fā)明。本發(fā)明原理簡單，通過集成技術(shù)形成一個在對薄殼狀エ件加工過程中不產(chǎn)生變形、エ件定位簡單，加工精度高，關(guān)鍵是可對任意曲面的エ件進行任意形狀的非貫穿性加工，解決了已有技術(shù)存在的諸多缺陷，為極具實際用途的新的加工設(shè)備。


圖I為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式請參見圖I,本發(fā)明的具體實施例如下包括工作臺I,工作臺I為普通具有一平面的臺體，其表面具有多條燕尾槽，以便于設(shè)置固定裝置的安裝，例如一般的固定螺栓，螺栓一端置于燕尾槽內(nèi)，螺栓上套置于任意形狀的壓板或壓塊，壓板或壓塊上有螺母，多個固 定螺栓可將ーエ件壓置定位在工作臺表面，通過固定螺栓在燕尾槽上的移動，便于壓置不同大小或任意形狀的エ件；在工作臺I上或一端設(shè)有的三維運動機構(gòu)，該三維運動機構(gòu)上設(shè)有切削激光刀2和測量裝置3，NC處理系統(tǒng)4和激光控制裝置5通過通信電纜與切削激光刀2和測量裝置3連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向通信，移動操作面板6通過電纜與三維運動機構(gòu)的驅(qū)動伺服電機連接；在本發(fā)明的實施例中，在設(shè)備運打中，首先將待加工的エ件固定在工作臺I的表面，由于固定裝置對エ件施加一定的壓力，會導(dǎo)致エ件的微小或局部變形，同時將原エ件的標(biāo)準(zhǔn)尺寸和待加工切割形狀輸入的NC處理系統(tǒng)4，通過移動操作面板6控制三維運動機構(gòu)按預(yù)先輸入的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和待加工切割的形狀，利用已存的軟件控制在三維運動機構(gòu)上繪出待加工切割的路徑并輸入激光控制裝置5，然后測量裝置3按激光控制裝置5的指令執(zhí)行程序進行實際エ件的路徑掃描，讀出路徑點云，測量出實際エ件(在工作臺I上固定的)的真實的被切割路徑的三維數(shù)據(jù)，并將實測數(shù)據(jù)反饋給NC處理系統(tǒng)4，NC處理系統(tǒng)4將實測的數(shù)據(jù)與原輸入的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進行比較，得出切割路徑上的三維偏差，并將該三維偏差輸入激光控制裝置5，在激光控制裝置5的指令下，三維運動機構(gòu)運動的同時切削激光刀2在實際エ件表面進行精確切割，控制激光強度，則可在實際エ件表面(盡管有局部或整體的小變形)切割出所需深度的任意形狀的凹槽甚至貫通槽；例如在開發(fā)實驗過程中，利用本發(fā)明對汽車內(nèi)飾的整體塑料面板上的安全氣囊的撕裂線進行加工，上述面板表面積很大(為汽車廠家提供)且形狀復(fù)雜，該撕裂線在面板的內(nèi)表面，為保證安全氣囊在汽車出現(xiàn)碰撞時能可靠逸出，面板上的撕裂線的加工深度和形狀(即切割路徑)必須非常精確，若撕裂線(即加工后的封閉狀的凹槽)深淺不一，會影響安全氣囊的逸出而使安全氣囊的功效的喪失，經(jīng)實際實驗表明，本發(fā)明對上述的撕裂線進行加工具有非常明顯的優(yōu)勢，其一是對待加工エ件的定位要求不高，只要固定在工作臺I表面即可，上述的整體面板有局部受壓變形亦可在加工過程中的三維實際測量路徑偏差中得到最終的一次性修正，這極大方便了加エ過程，避免了使用昂貴的機械手進行加工(以避免定位過程的受カ變形)，極大地提高了工作效率，其二由于現(xiàn)有的控制技術(shù)已十分成熟，如本發(fā)明使用的測量裝置3、NC處理系統(tǒng)4和切削激光刀2均是已有技術(shù)，但經(jīng)本發(fā)明的技術(shù)集成(包括使用的軟件)構(gòu)成ー加工精度非常高的激光加工設(shè)備，其三是在保證加工精度和加工效率的同時，本發(fā)明的設(shè)備投入大為降低，且應(yīng)用范圍廣泛，只須調(diào)整切削激光刀2的強度，就可對各種材質(zhì)的エ件進行各種深度和形狀的切割加工。
為豐富本發(fā)明的實際使用范圍，上述的測量裝置3可以使用激光掃描測厚儀，利用連續(xù)的激光可得到工作臺I的實際エ件的三維切割路徑的數(shù)據(jù)，當(dāng)然也可使用脈沖型激光發(fā)射器得到精確時間間隔的實測數(shù)據(jù)，但因激光只能直線傳播，當(dāng)エ件待測表面垂直或基本垂直于激光光路吋，測量精度可以得到保證，但如果エ件的待測量或待加工路徑表面有局部不垂直于激光光路時，會増加測量誤差，則測量裝置3為探針式測量裝置；測量裝置3為探針式測量裝置，其具有一可上下位移的針狀探針，針狀探針的上下位移量由探針式測量裝置記錄后傳輸給NC處理系統(tǒng)4，并且針狀探針接ー壓カ傳感器，在NC處理系統(tǒng)4內(nèi)預(yù)設(shè)壓力傳感器傳過來的壓カ值的閾值，當(dāng)壓カ傳感器給出的壓カ值大于所述閾值，則需停止測量，這樣可避免探針對エ件施加過大的壓カ而使エ件表面變形導(dǎo)致產(chǎn)生新的測量誤差；所述的測量裝置3還可以是ー超聲波或軟X光發(fā)射接收裝置，則對待加工エ件的內(nèi)外表面作透視性測量，得到更為精確的兩表面的實測數(shù)據(jù)，通過調(diào)整NC處理系統(tǒng)4內(nèi)的計算軟件，則可給激光控制裝置5更為詳細(xì)復(fù)雜的數(shù)據(jù)，并進一步控制切削激光刀2的切割運行速度，可使待加工エ件被激光燒蝕后的凹槽的底部的厚度在整個凹槽上更為一致，例如可進一步提高上述的汽車面板上的撕裂線底部厚度的一致性而使安全氣囊的使用更為可靠。
所述的三維運動機構(gòu)可以是框架結(jié)構(gòu)，Y向伺服電機7驅(qū)動框架8在工作臺I表面運動，X向伺服電機9驅(qū)動運動塊10在框架8的橫梁11上運動，Z向伺服電機12驅(qū)動運動塊10上的切削激光刀2和測量裝置3運動，通過上述的三維運動框架結(jié)構(gòu)，可保證切削激光刀2和測量裝置3的運行的平移和精確，不會因削激光刀2和測量裝置3的自重產(chǎn)生新的變形而導(dǎo)致增加測量誤差。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，但技術(shù)集成效果極佳，解決了軟性材料エ件的非貫穿性加工的技術(shù)難題，即使エ件在定位或固定中有新的變形誤差，本發(fā)明亦可保證加工效率的大幅提高和保證加工精度。
權(quán)利要求
1.一種弱化激光加工設(shè)備，包括工作臺(I)、工作臺(I)上設(shè)有的三維運動機構(gòu)，其特征在于三維運動機構(gòu)上設(shè)有切削激光刀(2)和測量裝置(3)，NC處理系統(tǒng)(4)和激光控制裝置(5)與切削激光刀(2)和測量裝置(3)通過通信電纜連接，移動操作面板(6)通過電纜與三維運動機構(gòu)的驅(qū)動伺服電機連接。
2.按權(quán)利要求I所述的弱化激光加工設(shè)備，其特征在于所述的測量裝置(3)為激光三坐標(biāo)測繪儀。
3.按權(quán)利要求I所述的弱化激光加工設(shè)備，其特征在于所述的測量裝置(3)為探針式測量裝置，其具有一可上下位移的針狀探針，針狀探針接一壓力傳感器。
4.按權(quán)利要求I所述的弱化激光加工設(shè)備，其特征在于所述的測量裝置(3)為一超聲波或軟X光發(fā)射接收裝置。
5.按權(quán)利要求I或2或3或4所述的弱化激光加工設(shè)備，其特征在于所述的三維運動機構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)，Y向伺服電機(7)驅(qū)動框架(8)在工作臺(I)表面運動，X向伺服電機(9)驅(qū)動運動塊(10)在框架⑶的橫梁(11)上運動，Z向伺服電機(12)驅(qū)動運動塊(10)上的切削激光刀(2)和測量裝置(3)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可對薄殼狀材質(zhì)進行精密加工的弱化激光加工設(shè)備。包括工作臺(1)、工作臺(1)上設(shè)有的三維運動機構(gòu)，關(guān)鍵是三維運動機構(gòu)上設(shè)有切削激光刀(2)和測量裝置(3)，NC處理系統(tǒng)(4)和激光控制裝置(5)與切削激光刀(2)和測量裝置(3)通過通信電纜連接，移動操作面板(6)通過電纜與三維運動機構(gòu)的驅(qū)動伺服電機連接。本發(fā)明在對薄殼狀工件加工過程中不產(chǎn)生變形、工件定位簡單，加工精度高，可對任意曲面的工件進行任意形狀的非貫穿性加工。
文檔編號B23K26/36GK102837130SQ20111017256
公開日2012年12月26日 申請日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者郭榮 申請人:太航常青汽車安全設(shè)備(蘇州)有限公司