本發(fā)明涉及激光切割領(lǐng)域，尤其涉及一種激光切割小圓裝置。

背景技術(shù)：

激光切割是利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加熱至汽化溫度，蒸發(fā)形成孔洞，隨著光束對(duì)材料的移動(dòng)，孔洞連續(xù)形成寬度很窄的(如0.1mm左右)切縫，完成對(duì)材料的切割。

在傳統(tǒng)的x/y正交坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)中，由x/y軸運(yùn)行軌跡合成的圓形圖案，由于運(yùn)行半徑的變化，在相同的線速度下，角速度會(huì)發(fā)生很大的變化。舉一個(gè)極端的例子：假設(shè)線速度每分鐘10米，畫一個(gè)直徑0.3米的圓(周長(zhǎng)約等于一米)將耗費(fèi)6秒的時(shí)間，在這6秒的時(shí)間內(nèi)x/y軸合成的運(yùn)動(dòng)向量，連續(xù)變化了360度(角速度＝30度/每秒)。在相同的條件下，如果畫一個(gè)直徑0.003米的小圓，這時(shí)周長(zhǎng)縮小了約為0.01米，時(shí)間僅為前者的1％，也就是說，需在0.06秒的時(shí)間內(nèi)，x/y軸合成的向量變化同樣也是360度(角速度約等于5060度/每秒)。這種高速的向量改變，將給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)帶來極大地沖擊。結(jié)果是圖形的嚴(yán)重失真。為了適應(yīng)這種變化，同時(shí)保持在這種變化狀況下的運(yùn)動(dòng)精度，唯一的辦法是提高x/y軸的運(yùn)動(dòng)加速度性能，或者降低切割圓的線速度。如果僅僅是為了切割小圓而提高系統(tǒng)的加速度，顯然這并不是最經(jīng)濟(jì)的方法，試想一下，如前所述，如果系統(tǒng)在切割直徑大的圓時(shí)，系統(tǒng)加速度0.1g可以滿足，要想在同樣的速度參數(shù)下切割直徑為該圓直徑1％的小圓時(shí)，則必須提高系統(tǒng)的加速度到10g以上，從機(jī)床設(shè)計(jì)、動(dòng)力配備的角度來講，0.1g和10個(gè)g的要求完全不在一個(gè)檔次上，付出的經(jīng)濟(jì)代價(jià)也完全不可比擬。折中的辦法則是大大降低切割小圓的速度，以降低對(duì)系統(tǒng)的要求。這樣做的結(jié)果，是效率的大幅度降低。

目前，在實(shí)際激光切割加工中，對(duì)于切割直徑小于20mm的小圓，其切割效率十分低下，由此，急需解決。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述問題，提供一種激光切割小圓裝置，以解決現(xiàn)有激光切割加工中，對(duì)于切割直徑小于20mm的小圓，其切割效率十分低下的問題。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種激光切割小圓裝置，包括機(jī)架及激光器本體，所述激光器本體包括激光軸及固定于激光軸端頭的激光頭，所述機(jī)架上轉(zhuǎn)動(dòng)連接有主動(dòng)盤，且機(jī)架上安裝有用于帶動(dòng)主動(dòng)盤旋轉(zhuǎn)的主驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述激光軸相對(duì)于主動(dòng)盤偏心布置；激光切割時(shí)，主動(dòng)盤與激光軸相連以實(shí)現(xiàn)扭矩的傳遞；調(diào)節(jié)切割半徑時(shí)，激光軸與主動(dòng)盤分離，且激光軸能相對(duì)于主動(dòng)盤徑向移動(dòng)。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述機(jī)架上設(shè)置有從動(dòng)盤，所述從動(dòng)盤上設(shè)置有連接錐部，所述主動(dòng)盤上設(shè)置有與連接錐部相配合的連接錐槽，所述主動(dòng)盤上沿軸向開有第一通孔，所述從動(dòng)盤上沿軸向開有第二通孔，所述激光軸依次穿過第一通孔、第二通孔，且激光軸上位于主動(dòng)盤與連接錐部之間固定連接有偏心盤，所述主動(dòng)盤上開有槽口，所述槽口與連接錐槽相連通，所述偏心盤位于槽口內(nèi)，且偏心盤上固定連接有滑銷，所述主動(dòng)盤上開有漸開線槽，所述從動(dòng)盤上沿其徑向方向開有導(dǎo)向長(zhǎng)槽，所述滑銷的一端穿過漸開線槽，滑銷的另一端始終位于導(dǎo)向長(zhǎng)槽內(nèi)；所述從動(dòng)盤能沿其軸向方向移動(dòng)，所述機(jī)架上設(shè)置有用于帶動(dòng)從動(dòng)盤沿其軸向方向移動(dòng)的移動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，激光切割時(shí)，移動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)從動(dòng)盤沿其軸向方向移動(dòng)，連接錐部嵌入連接錐槽將槽口內(nèi)的偏心盤壓緊以實(shí)現(xiàn)扭矩的傳遞；調(diào)節(jié)切割半徑時(shí)，從動(dòng)盤沿其軸向方向反向移動(dòng)以使得連接錐部脫離連接錐槽，主動(dòng)盤旋轉(zhuǎn)以使得激光軸相對(duì)于主動(dòng)盤徑向移動(dòng)；所述機(jī)架上設(shè)置有防止從動(dòng)盤在調(diào)節(jié)切割半徑時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的止動(dòng)裝置。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述從動(dòng)盤為工字形結(jié)構(gòu)，其包括連接錐部、止動(dòng)部及用于連接兩者的中間軸，所述移動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括2個(gè)移動(dòng)組件，所述移動(dòng)組件包括移動(dòng)氣缸、連桿、支座及驅(qū)動(dòng)件，所述連桿的一端與移動(dòng)氣缸的活塞桿鉸接，其另一端鉸接在支座上，所述移動(dòng)氣缸的活塞桿沿從動(dòng)盤的軸向方向布置，所述驅(qū)動(dòng)件安裝于連桿上，且驅(qū)動(dòng)件位于連接錐部與止動(dòng)部之間。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述驅(qū)動(dòng)件為一滾輪，所述滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)連接在安裝軸的一端端頭，所述安裝軸的另一端端頭固定在連桿的中間處，且安裝軸沿從動(dòng)盤的徑向方向布置。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述止動(dòng)裝置包括第一剎車片及與第一剎車片相配合的第二剎車片，所述第一剎車片安裝于止動(dòng)部上，所述第二剎車片安裝于機(jī)架上。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述第一通孔為圓孔，其半徑大于激光軸的半徑，所述第二通孔為沿徑向方向開設(shè)的長(zhǎng)條形孔，所述第二通孔與導(dǎo)向長(zhǎng)槽相平行。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述從動(dòng)盤上固定連接有起支撐作用的花鍵軸，所述花鍵軸的中心處沿軸向開有便于激光軸穿過的第三通孔，所述第三通孔的半徑大于激光軸的半徑，所述花鍵軸鍵連接在花鍵軸套內(nèi)，所述花鍵軸套上安裝有第一軸承，所述第一軸承固定于軸承座上，所述軸承座固定于機(jī)架上。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述連接錐部上固定連接有萬向滾珠，所述萬向滾珠位于連接錐部與偏心盤之間。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述主動(dòng)盤上連接有盤軸，所述盤軸上安裝有第二軸承，所述第二軸承固定于軸承固定環(huán)上，所述軸承固定環(huán)固定于機(jī)架上。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述主驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括伺服電機(jī)、所述伺服電機(jī)的輸出軸上安裝有主動(dòng)齒輪，所述主動(dòng)盤的外圈上設(shè)置有與主動(dòng)齒輪相嚙合的齒。

本發(fā)明的有益效果為，所述一種激光切割小圓裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，在同一動(dòng)力下，其切割角速度不受切割小圓的直徑影響，始終保持恒定，進(jìn)而使其在切割直徑小于20mm的小圓時(shí)具備極高的切割效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種激光切割小圓裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種激光切割小圓裝置的主視圖；

圖3是圖2所示的一種激光切割小圓裝置在a-a處的剖視示意圖；

圖4為本發(fā)明主動(dòng)盤的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明從動(dòng)盤的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。可以理解的是，此處所描述的實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。

請(qǐng)參照?qǐng)D1至圖5所示，于本實(shí)施例中，一種激光切割小圓裝置，包括機(jī)架1及激光器本體，所述激光器本體包括激光軸2及固定于激光軸端頭的激光頭，所述機(jī)架1上轉(zhuǎn)動(dòng)連接有主動(dòng)盤3，所述主動(dòng)盤3上連接有盤軸12，所述盤軸12上安裝有第二軸承15，所述第二軸承15固定于軸承固定環(huán)13上，所述軸承固定環(huán)13固定于機(jī)架1上，所述機(jī)架1上安裝有伺服電機(jī)6、所述伺服電機(jī)6的輸出軸上安裝有主動(dòng)齒輪7，所述主動(dòng)盤3的外圈上設(shè)置有與主動(dòng)齒輪7相嚙合的齒，所述機(jī)架1上通過第一軸承18轉(zhuǎn)動(dòng)連接有花鍵軸套17，所述第一軸承18安裝于軸承座5上，所述軸承座5固定于機(jī)架1上，所述花鍵軸套17內(nèi)鍵連接有花鍵軸16，所述花鍵軸16上方固定連接有從動(dòng)盤4，所述主動(dòng)盤3上開有漸開線槽25，且主動(dòng)盤3的下端設(shè)置有連接錐槽19，所述從動(dòng)盤4為工字形結(jié)構(gòu)，其包括上部的連接錐部29、下部的止動(dòng)部30及連接兩者的中間軸31，所述連接錐部29與連接錐槽19相配合，所述止動(dòng)部30的下端面設(shè)置有第一剎車片20，所述機(jī)架1上設(shè)置有與第一剎車片20相配合的第二剎車片21，所述從動(dòng)盤4能沿其軸向方向移動(dòng)，所述機(jī)架1上設(shè)置有用于帶動(dòng)從動(dòng)盤4軸向移動(dòng)的移動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述移動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括2個(gè)移動(dòng)組件，所述移動(dòng)組件包括移動(dòng)氣缸8、連桿9、支座10、安裝軸及滾輪14，所述連桿9的一端與移動(dòng)氣缸8的活塞桿鉸接，其另一端鉸接在支座10上，所述移動(dòng)氣缸8的活塞桿沿豎直方向布置，所述安裝軸沿水平方向布置，且安裝軸的一端端頭固定在連桿9的中間處，所述滾輪14轉(zhuǎn)動(dòng)連接在安裝軸的另一端端頭，且滾輪14位于從動(dòng)盤4的連接錐部29與止動(dòng)部30之間，為了保持平衡，2個(gè)移動(dòng)組件中的移動(dòng)氣缸8呈對(duì)角布置，所述主動(dòng)盤3的中心處沿軸向開有第一通孔27，所述從動(dòng)盤4的中心處沿軸向開有第二通孔28，所述花鍵軸16的中心處沿軸向開有第三通孔22，所述第一通孔27為圓孔，其半徑大于激光軸2的半徑，所述第二通孔28為沿徑向方向開設(shè)的長(zhǎng)條形孔，且第二通孔28與導(dǎo)向長(zhǎng)槽32相平行，所述第三通孔22為圓孔，其半徑大于激光軸2的半徑，所述激光軸2依次穿過第一通孔27、第二通孔28、第三通孔22，且激光軸2能相對(duì)于主動(dòng)盤3徑向移動(dòng)，所述激光軸2上位于主動(dòng)盤3與從動(dòng)盤4之間固定連接有偏心盤23，所述主動(dòng)盤3的下端位于連接錐槽19的上方開有用于容納偏心盤23的槽口24，所述連接錐部29上固定連接有萬向滾珠26，所述萬向滾珠26位于連接錐部29與偏心盤23之間，所述偏心盤23上固定連接有滑銷11，所述滑銷11的上端穿過漸開線槽25，所述從動(dòng)盤4的連接錐部29上沿其徑向方向開有導(dǎo)向長(zhǎng)槽32，所述滑銷11的下端始終位于導(dǎo)向長(zhǎng)槽32內(nèi)。

調(diào)節(jié)切割半徑時(shí)，移動(dòng)氣缸8啟動(dòng)，帶動(dòng)從動(dòng)盤4下移，從動(dòng)盤4止動(dòng)部下端面的第一剎車片20與機(jī)架1上的第二剎車片21相配合，使得從動(dòng)盤4固定不動(dòng)，與此同時(shí)，伺服電機(jī)6啟動(dòng)帶動(dòng)主動(dòng)盤3轉(zhuǎn)動(dòng)，滑銷11在從動(dòng)盤4上導(dǎo)向長(zhǎng)槽32的約束下沿著主動(dòng)盤3上的漸開線槽25滑向主動(dòng)盤3的邊沿或圓心，因?yàn)榛N11是固定在偏心盤23上的，而偏心盤23與激光軸2固定連接，因此，滑銷11的徑向移動(dòng)帶動(dòng)激光軸2相對(duì)于主動(dòng)盤3徑向移動(dòng)，從而帶動(dòng)激光器本體徑向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了切割半徑的調(diào)節(jié)。

從動(dòng)盤4和因改變切割半徑而旋轉(zhuǎn)的主動(dòng)盤3之間的旋轉(zhuǎn)夾角位于漸開線的起始角到終止角的有效范圍內(nèi)，并且是切割半徑的函數(shù)。因此，要設(shè)置不同的切割半徑，只要設(shè)置相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)夾角；同時(shí)，因?yàn)樗欧姍C(jī)6的輸入脈沖是主動(dòng)盤3旋轉(zhuǎn)角度的函數(shù)，所以只要已知當(dāng)前的夾角(切割半徑)輸入相應(yīng)的方向脈沖，就可以對(duì)當(dāng)前的夾角(切割半徑)進(jìn)行適量的增減，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)切割工件孔徑的調(diào)整。

在切割半徑調(diào)節(jié)完成的基礎(chǔ)上，通過移動(dòng)氣缸8帶動(dòng)從動(dòng)盤4上移，從動(dòng)盤4上的連接錐部29嵌入主動(dòng)盤3的連接錐槽19將偏心盤23壓緊以實(shí)現(xiàn)扭矩的傳遞；此時(shí)，伺服電機(jī)6帶動(dòng)主動(dòng)盤3轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)從動(dòng)盤4及偏心盤23一同旋轉(zhuǎn)，于是帶動(dòng)了激光軸2及其端頭的激光頭以設(shè)定的半徑沿主動(dòng)盤3的圓心公轉(zhuǎn)，與此同時(shí)，激光頭發(fā)出的激光束便在工件上切割出與設(shè)定的半徑相適應(yīng)的圓孔。

以上實(shí)施例只是闡述了本發(fā)明的基本原理和特性，本發(fā)明不受上述實(shí)施例限制，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還有各種變化和改變，這些變化和改變都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書界定。