五轴动力切割平台的制作方法

1.本实用新型涉及一种五轴动力切割平台，用于带动激光切割头精准切割工件。


背景技术：

2.激光切割机是激光加工技术与数控机床的结合，利用激光替换刀具对工件进行加工，为提升加工自由度，市面上推出了五轴激光切割机，一般包括x、y、z轴移动机构以及能驱动激光头绕a轴、b轴作转动的a、b驱动装置，将激光头设置在a、b驱动装置上，然后再整体安装在z轴移动机构上，由z轴移动机构驱动激光头和a、b驱动装置一起作动作。现有技术中的五轴激光切割机在进行作业时存在以下缺陷：
3.1.激光头的定位不够精准，使得切割效果出现偏差。
4.2.仅激光头运动，加工台不移动，需要消耗大量的加工时间，影响加工效率。
5.3. 激光头和a、b驱动装置的重量均由z轴移动机构来承担，导致z轴的工作稳定性相对较差。


技术实现要素：

6.本实用新型提供的五轴动力切割平台，实现加工过程中激光切割头和被切割工件的同步相对运动，缩短加工用时，提高切割效率，定位精度高，定位误差小，可有效提高激光切割头和被切割工件的定位精准度，降低切割偏差，提高切割可靠性，提高加工过程中a轴转动组件、b轴转动组件和激光切割头的垂向稳定性，提高整个切割平台的工作稳定性。
7.为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
8.五轴动力切割平台，包括水平设置的大理石底板、通过支撑柱固定在大理石底板上的横梁，其特征在于：所述的大理石底板上装有沿水平纵向设置的纵向直线电机和随纵向直线电机同步运动的纵向滑台组件，横梁上装有沿水平横向设置的横向直线电机和随横向直线电机同步运动横向滑台组件，横向滑台组件上装有沿垂向设置的电动丝杆升降组件，电动丝杆升降组件上装有可绕水平纵向转动的a轴转动组件，a轴转动组件上装有可绕水平横向转动的b轴转动组件，b轴转动组件上安装激光切割头，被切割工件置于纵向滑台组件上，激光切割头位于纵向滑动组件的上方。
9.优选的，所述的纵向滑台组件包括与纵向直线电机的动子固定的纵向滑台、与纵向滑台导向配合的纵向导轨、与纵向导轨平行的纵向光栅尺和固定在纵向滑台上的纵向读数头，纵向导轨固定在大理石底板上且平行设置在纵向直线电机的定子的两侧，纵向滑台底部通过导轮与纵向导轨配合连接，纵向光栅尺固定在大理石底板上，纵向读数头与纵向光栅尺配合读取纵向滑台的移动位移，被切割工件置于纵向滑台上；
10.纵向导轨的端部均具有安装板，安装板上装有可沿纵向伸缩的纵向波纹罩，且在安装板上装有可与纵向滑台接触的弹簧限位器。
11.优选的，所述的横向滑台组件包括与横向直线电机的动子固定的横向滑台、与横向滑台导向配合的横向导轨、与横向导轨平行的横向光栅尺和固定在横向滑台上的横向读
数头，横向导轨固定在横梁上且平行设置在横向直线电机的定子两侧，横向滑台底部通过导轮与横向导轨配合连接，横向光栅尺固定在横梁上，横向读数头与横向光栅尺配合读取横向滑台的移动位移，电动丝杆升降组件装在横向滑台上；
12.横向导轨的端部均具有安装板，安装板上装有可沿横向伸缩的横向波纹罩，且在安装板上装有可与横向滑台接触的弹簧限位器。
13.优选的，所述的电动丝杆升降组件包括固定在横向滑台组件上且垂向设置的垂向底座、平行装在垂向底座上的电动丝杆、配装在电动丝杆上的升降螺母、与升降螺母固定的负载盘和与负载盘导向配合的垂向导轨，垂向导轨与电动丝杆平行且固定在垂向底座上，a轴转动组件装在负载盘上。
14.优选的，所述的a轴转动组件包括固定在负载盘上的安装架、装在安装架上的a轴减速电机、可转动的装在安装架上且与a轴减速电机的输出轴同轴固定的a轴转盘，b轴转动组件装在a轴转盘上，a轴转盘的轴向沿水平纵向设置。
15.优选的，所述的b轴转动组件包括与a轴转盘通过螺栓连接的连接筒，同轴安装在连接筒中的b轴减速电机、可转动的装在连接筒上且与b轴减速电机的输出轴同轴连接的b轴转盘、可转动的装在连接筒上的b轴从动盘和切割头安装架，b轴转盘的轴向沿水平横向设置，b轴从动盘和b轴转盘同轴对齐且分别设置在连接筒的两端，切割头安装架分别与b轴转盘和b轴从动盘固定，激光切割头固定在切割头安装架上。
16.本实用新型的有益效果是：
17.本实用新型的五轴动力切割平台，纵向滑台组件装在大理石底板上，带动被切割工件沿纵向移动，横向滑台组件装在横梁上，带动激光切割头沿横向移动，电动丝升降组件带动激光切割头沿垂向移动，a轴转动组件和b轴转动组件带动激光切割头转动，实现加工过程中激光切割头和被切割工件的同步相对运动，缩短加工用时，提高切割效率，纵向滑台组件和横向滑台组件分别用直线电机作为动力件，定位精度高，定位误差小，可有效提高激光切割头和被切割工件的定位精准度，降低切割偏差，提高切割可靠性，电动丝杆升降组件以电动丝杆作为升降动力原，电动丝杆具有稳定且可靠的自锁功能，升降到位后形成位置自锁，提高加工过程中a轴转动组件、b轴转动组件和激光切割头的垂向稳定性，提高整个切割平台的工作稳定性。
附图说明
18.图1为具体实施方式中五轴动力切割平台的示意图。
19.图2为纵向直线电机和纵向滑台组件的示意图。
20.图3为横向直线电机和横向滑台组件的示意图。
21.图4为电动丝杆升降组件、a轴转动组件和b轴转动组件的组合示意图。
22.图5为电动丝杆升降组件的示意图。
23.图6为a轴转动组件和b轴转动组件的组合示意图。
24.图7为a轴转动组件和b轴转动组件的另一个组合示意图。
具体实施方式
25.下面结合图1~7对本实用新型的实施例做详细说明。
26.五轴动力切割平台，包括水平设置的大理石底板1、通过支撑柱固定在大理石底板1上的横梁2，其特征在于：所述的大理石底板1上装有沿水平纵向设置的纵向直线电机3和随纵向直线电机同步运动的纵向滑台组件4，横梁2上装有沿水平横向设置的横向直线电机5和随横向直线电机5同步运动横向滑台组件6，横向滑台组件6上装有沿垂向设置的电动丝杆升降组件7，电动丝杆升降组件7上装有可绕水平纵向转动的a轴转动组件8，a轴转动组件8上装有可绕水平横向转动的b轴转动组件9，b轴转动组件9上安装激光切割头10，被切割工件置于纵向滑台组件4上，激光切割头10位于纵向滑动组件4的上方。
27.以上所述的五轴动力切割平台，纵向直线电机3带动纵向滑台组件4沿水平纵向运动，横向直线电机5带动横向滑台组件6在横梁2上沿水平横向运动，使电动丝杆升降组件7、a轴转动组件8、b轴转动组件9和激光切割头10沿水平横向运动，电动丝杆升降线件7带动a轴转动组件8、b轴转动组件9和激光切割头10升降，a轴转动组件8带动b轴转动组件9和激光切割头10绕水平纵向转动，b轴转动组件9带动激光切割头10绕水平横向转动。纵向滑台组件4装在大理石底1板上，带动被切割工件沿纵向移动，横向滑台组件6装在横梁上，带动激光切割头10沿横向移动，电动丝升降组件7带动激光切割头10沿垂向移动，a轴转动组件8和b轴转动组件9带动激光切割头10转动，实现加工过程中激光切割头10和被切割工件的同步相对运动，缩短加工用时，提高切割效率，纵向滑台组件4和横向滑台组件6分别用直线电机作为动力件，定位精度高，定位误差小，可有效提高激光切割头10和被切割工件的定位精准度，降低切割偏差，提高切割可靠性，电动丝杆升降组件7以电动丝杆作为升降动力原，电动丝杆具有稳定且可靠的自锁功能，升降到位后形成位置自锁，提高加工过程中a轴转动组件8、b轴转动组件9和激光切割头10的垂向稳定性，提高整个切割平台的工作稳定性。
28.其中，所述的纵向滑台组件4包括与纵向直线电机3的动子固定的纵向滑台41、与纵向滑台41导向配合的纵向导轨42、与纵向导轨42平行的纵向光栅尺43和固定在纵向滑台41上的纵向读数头44，纵向导轨42固定在大理石底板1上且平行设置在纵向直线电机3的定子的两侧，纵向滑台41底部通过导轮与纵向导轨42配合连接，纵向光栅尺43固定在大理石底板上，纵向读数头44与纵向光栅尺43配合读取纵向滑台41的移动位移，被切割工件置于纵向滑台41上；纵向滑台41随纵向直线电机3的动子同步运动，纵向光栅尺43和纵向读数头44配合实时读取纵向滑台41的实时移动位移，并传输到控制所述的五轴动力切割平台动作的控制系统中，实现对被切割工件的位移进行精准控制，进一步提高被切割工件的定位精准度，降低切割偏差；
29.纵向导轨42的端部均具有安装板11，安装板11上装有可沿纵向伸缩的纵向波纹罩45，且在安装板11上装有可与纵向滑台41接触的弹簧限位器12。纵向导轨42的端部均通过弹簧限位器12与纵向滑台41进行缓冲接触，避免纵向滑台41对安装板11形成冲撞并对纵向滑台41的移动进行限位，纵向波纹罩45可纵向伸长罩住纵向导轨42和纵向光栅尺43，对其进行保护。
30.其中，所述的横向滑台组件6包括与横向直线电机5的动子固定的横向滑台61、与横向滑台61导向配合的横向导轨62、与横向导轨61平行的横向光栅尺63和固定在横向滑台上61的横向读数头64，横向导轨62固定在横梁2上且平行设置在横向直线电机5的定子两侧，横向滑台61底部通过导轮与横向导轨62配合连接，横向光栅尺63固定在横梁2上，横向读数头64与横向光栅尺63配合读取横向滑台61的移动位移，电动丝杆升降组件7装在横向
滑台61上；横向滑台61随横向直线电机5的动子同步运动，横向光栅尺63和横向读数头64配合实时读取横向滑台61的移动位移，并传输到控制所述的五轴动力切割平台动作的控制系统中，实现对激光切割头10的位移进行精准控制，进一步提高激光切割头10的定位精准度，降低切割偏差；
31.横向导轨62的端部均具有安装板11，安装板11上装有可沿横向伸缩的横向波纹罩65，且在安装板11上装有可与横向滑台61接触的弹簧限位器12。横向导轨62的端部均具有弹簧限位器12与横向滑台61进行缓冲接触，避免横向滑台61对安装板11形成冲撞并对横向滑台61的移动进行限位，横向波纹罩65可沿横向伸长罩住横向导轨62和横向光栅尺63，对其进行保护。
32.其中，所述的电动丝杆升降组件7包括固定在横向滑台组件6上且垂向设置的垂向底座71、平行装在垂向底座71上的电动丝杆72、配装在电动丝杆72上的升降螺母73、与升降螺母73固定的负载盘74和与负载盘74导向配合的垂向导轨75，垂向导轨75与电动丝杆72平行且固定在垂向底座71上，a轴转动组件8装在负载盘74上。电动丝杆72带动升降螺母73升降，使负载盘74同步升降，形成a轴转动组件8、b轴转动组件和激光切割头10的升降，电动丝杆停止转动时对升降螺母73形成稳定且可靠的自锁，降低因负载盘74负重大而引发的振动，提高加工过程中a轴转动组件8、b轴转动组件9和激光切割头10的垂向稳定性，提高整个切割平台的工作稳定性。
33.其中，所述的a轴转动组件8包括固定在负载盘74上的安装架81、装在安装架81上的a轴减速电机82、可转动的装在安装架81上且与a轴减速电机82的输出轴同轴固定的a轴转盘83，b轴转动组件9装在a轴转盘83上，a轴转盘83的轴向沿水平纵向设置。a轴减速电机82带动a轴转盘83转动，带动b轴转动组件9和激光切割头10同步转动，形成激光切割头10绕a轴的转动，调整切割角度。
34.其中，所述的b轴转动组件9包括与a轴转盘83通过螺栓连接的连接筒91，同轴安装在连接筒91中的b轴减速电机92、可转动的装在连接筒91上且与b轴减速电机92的输出轴同轴连接的b轴转盘93、可转动的装在连接筒91上的b轴从动盘94和切割头安装架95，b轴转盘93的轴向沿水平横向设置，b轴从动盘94和b轴转盘93同轴对齐且分别设置在连接筒91的两端，切割头安装架95分别与b轴转盘93和b轴从动盘94固定，激光切割头10固定在切割头安装架95上。连接筒91的轴向与a轴转盘的轴向互相垂直，连接筒91随a轴转盘83转动，使整个b轴转动组件9随a轴转盘83转动，并且b轴减速电机92又带动b轴转盘93转动，切割安装架95将b轴转盘93和b轴从动盘94连接成整体，使b轴从动盘94和切割安装架95会随b轴转盘93同步转动，形成激光切割头10绕b轴的转动，调整切割角度。
35.以上结合附图对本实用新型的实施例的技术方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

技术特征：
1.五轴动力切割平台，包括水平设置的大理石底板、通过支撑柱固定在大理石底板上的横梁，其特征在于：所述的大理石底板上装有沿水平纵向设置的纵向直线电机和随纵向直线电机同步运动的纵向滑台组件，横梁上装有沿水平横向设置的横向直线电机和随横向直线电机同步运动横向滑台组件，横向滑台组件上装有沿垂向设置的电动丝杆升降组件，电动丝杆升降组件上装有可绕水平纵向转动的a轴转动组件，a轴转动组件上装有可绕水平横向转动的b轴转动组件，b轴转动组件上安装激光切割头，被切割工件置于纵向滑台组件上，激光切割头位于纵向滑动组件的上方。2.根据权利要求1所述的五轴动力切割平台，其特征在于：所述的纵向滑台组件包括与纵向直线电机的动子固定的纵向滑台、与纵向滑台导向配合的纵向导轨、与纵向导轨平行的纵向光栅尺和固定在纵向滑台上的纵向读数头，纵向导轨固定在大理石底板上且平行设置在纵向直线电机的定子的两侧，纵向滑台底部通过导轮与纵向导轨配合连接，纵向光栅尺固定在大理石底板上，纵向读数头与纵向光栅尺配合读取纵向滑台的移动位移，被切割工件置于纵向滑台上；纵向导轨的端部均具有安装板，安装板上装有可沿纵向伸缩的纵向波纹罩，且在安装板上装有可与纵向滑台接触的弹簧限位器。3.根据权利要求1所述的五轴动力切割平台，其特征在于：所述的横向滑台组件包括与横向直线电机的动子固定的横向滑台、与横向滑台导向配合的横向导轨、与横向导轨平行的横向光栅尺和固定在横向滑台上的横向读数头，横向导轨固定在横梁上且平行设置在横向直线电机的定子两侧，横向滑台底部通过导轮与横向导轨配合连接，横向光栅尺固定在横梁上，横向读数头与横向光栅尺配合读取横向滑台的移动位移，电动丝杆升降组件装在横向滑台上；横向导轨的端部均具有安装板，安装板上装有可沿横向伸缩的横向波纹罩，且在安装板上装有可与横向滑台接触的弹簧限位器。4.根据权利要求1所述的五轴动力切割平台，其特征在于：所述的电动丝杆升降组件包括固定在横向滑台组件上且垂向设置的垂向底座、平行装在垂向底座上的电动丝杆、配装在电动丝杆上的升降螺母、与升降螺母固定的负载盘和与负载盘导向配合的垂向导轨，垂向导轨与电动丝杆平行且固定在垂向底座上，a轴转动组件装在负载盘上。5.根据权利要求4所述的五轴动力切割平台，其特征在于：所述的a轴转动组件包括固定在负载盘上的安装架、装在安装架上的a轴减速电机、可转动的装在安装架上且与a轴减速电机的输出轴同轴固定的a轴转盘，b轴转动组件装在a轴转盘上，a轴转盘的轴向沿水平纵向设置。6.根据权利要求5所述的五轴动力切割平台，其特征在于：所述的b轴转动组件包括与a轴转盘通过螺栓连接的连接筒，同轴安装在连接筒中的b轴减速电机、可转动的装在连接筒上且与b轴减速电机的输出轴同轴连接的b轴转盘、可转动的装在连接筒上的b轴从动盘和切割头安装架，b轴转盘的轴向沿水平横向设置，b轴从动盘和b轴转盘同轴对齐且分别设置在连接筒的两端，切割头安装架分别与b轴转盘和b轴从动盘固定，激光切割头固定在切割头安装架上。

技术总结
五轴动力切割平台，包括水平设置的大理石底板、通过支撑柱固定在大理石底板上的横梁，其特征在于：所述的大理石底板上装有沿水平纵向设置的纵向直线电机和随纵向直线电机同步运动的纵向滑台组件，横梁上装有沿水平横向设置的横向直线电机和随横向直线电机同步运动横向滑台组件，横向滑台组件上装有沿垂向设置的电动丝杆升降组件，电动丝杆升降组件上装有可绕水平纵向转动的A轴转动组件，A轴转动组件上装有可绕水平横向转动的B轴转动组件，B轴转动组件上安装激光切割头，被切割工件置于纵向滑台组件上，激光切割头位于纵向滑动组件的上方。本实用新型提高切割效率，定位精度高，提高切割可靠性和稳定性。切割可靠性和稳定性。切割可靠性和稳定性。


技术研发人员：赵凯杰 罗义 肖军胜 黄伟 高自成 刘怀粤 储永航
受保护的技术使用者：深圳市湘聚实业有限公司
技术研发日：2023.03.17
技术公布日：2023/9/20