一种超硬材料激光切割装置的制作方法

1.本发明涉及激光切割设备领域，尤其涉及一种超硬材料激光切割装置。


背景技术：

2.激光加工作为一种特种加工技术，已逐步在超硬材料加工方面得到使用，氮化硼陶瓷作为一种超硬材料，在硬质刀具上具有广泛运用，但传统加工手段难以对其进行加工。激光加工技术的运用主要集中在对陶瓷薄片的划线和打孔方面，对中厚陶瓷切割加工还不成熟。在进行5mm～10mm中厚陶瓷切割加工时，为了保证x/y/z三轴的直线度及相对的垂直度，往往对机台的底座安装台有很高的加工精度要求，加工难度大，设备成本高。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是：提供一种降低了对机台的底座的加工难度的超硬材料激光切割装置。
4.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种超硬材料激光切割装置，包括安装台以及分别设置在所述安装台上的工件及切割机安装模组和定位机构；
5.所述定位机构包括调整螺栓和锁紧螺钉，所述调整螺栓的一端抵靠在所述安装台上，所述调整螺栓的另一端与所述工件及切割机安装模组螺纹配合；
6.所述安装台设有锁孔，所述调整螺栓沿轴线设有螺纹孔，所述锁紧螺钉的一端穿过所述螺纹孔后与所述锁孔锁接。
7.本发明的有益效果在于：提供一种超硬材料激光切割装置，工件及切割机安装模组首先通过调整螺栓在安装台上进行校正，保证模组的安装基准面的平面度能控制在0.01mm以内，然后再通过锁紧螺钉穿过调整螺栓，使得工件及切割机安装模组在安装台上锁紧固定，采用这种定位形式可以忽略安装台表面的不平整，取消了对安装台安装面的加工，极大的节省了加工费用，提升了加工效率。
附图说明
8.图1为本发明实施例的超硬材料激光切割装置的结构示意图；
9.图2为本发明实施例的超硬材料激光切割装置的另一结构示意图；
10.图3为本发明实施例的超硬材料激光切割装置的另一结构示意图；
11.图4为本发明实施例的定位机构的局部示意图；
12.图5为本发明实施例的陶瓷片安装工装模组的局部示意图；
13.标号说明：
14.1、安装台；
15.11、锁孔；
16.2、工件及切割机安装模组；
17.21、陶瓷片安装工装模组；
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211、第一模组安装板；
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212、第一水平调节轴；
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213、第二水平调节轴；
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214、工装底板；
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215、水平安装板；216、定位块；
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217、水平调整螺钉；
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218、底座；
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2181、定位基准面；219、模夹板；
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2191、工件安装口；
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21911、第一定位阴角；
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2192、靠边；
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210、顶紧螺钉；
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2101、顶紧块；
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21011、顶紧槽；
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21012、第二定位阴角；
18.22、切割机安装模组；
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221、第二模组安装板；
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222、立柱；
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223、竖直调节轴；
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224、角度调节器；
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225、激光切割头；
19.3、定位机构；
20.31、调整螺栓；
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311、螺纹孔；
21.32、锁紧螺钉。
具体实施方式
22.为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
23.请参照图1至图5，一种超硬材料激光切割装置，包括安装台以及分别设置在所述安装台上的工件及切割机安装模组和定位机构；
24.所述定位机构包括调整螺栓和锁紧螺钉，所述调整螺栓的一端抵靠在所述安装台上，所述调整螺栓的另一端与所述工件及切割机安装模组螺纹配合；
25.所述安装台设有锁孔，所述调整螺栓沿轴线设有螺纹孔，所述锁紧螺钉的一端穿过所述螺纹孔后与所述锁孔锁接。
26.从上述描述可知，本发明的有益效果在于：提供一种超硬材料激光切割装置，工件及切割机安装模组首先通过调整螺栓在安装台上进行校正，保证模组的安装基准面的平面度能控制在0.01mm以内，然后再通过锁紧螺钉穿过调整螺栓，使得工件及切割机安装模组在安装台上锁紧固定，采用这种定位形式可以忽略安装台表面的不平整，取消了对安装台安装面的加工，极大的节省了加工费用，提升了加工效率。
27.进一步的，所述工件及切割机安装模组包括陶瓷片安装工装模组和切割机安装模组，所述陶瓷片安装工装模组通过一组所述定位机构与所述安装台锁接，所述切割机安装模组通过另一组所述定位机构与所述安装台锁接。
28.由上述描述可知，陶瓷片安装工装模组用以对工件进行夹持和定位，切割机安装模组用以安装并调节激光切割组件的位置，二者分别通过对应的定位机构与安装台进行锁接，从而实现独立的拆装和调节，灵活性好，效率更高。
29.进一步的，所述陶瓷片安装工装模组包括第一模组安装板，所述第一模组安装板设有两个以上且与所述调节螺栓螺纹配合的第一螺孔，所述切割机安装模组包括第二模组安装板，所述第二模组安装板设有两个以上且与所述调节螺栓螺纹配合的第二螺孔。
30.由上述描述可知，第一模组安装板和第二模组安装板均设有供调节螺栓穿过的螺孔，当调节螺栓在螺孔内以一个方向旋转时，模组安装板与安装台之间的间隙变大，当调节螺栓在螺孔内以相反的另一个方向旋转时，模组安装板与安装台之间的间隙变小，通过上述方法来调节模组安装板的水平度。
31.进一步的，所述陶瓷片安装工装模组还包括第一水平调节轴、第二水平调节轴和工装底板，所述第一水平调节轴设置在所述第一模组安装板上，所述第二水平调节轴与所
述第一水平调节轴滑动配合，所述工装底板与所述第二水平调节轴滑动配合，所述第一水平调节轴垂直于所述第二水平调节轴。
32.由上述描述可知，调节前将待加工的工件全部安装在工装底板上，然后通过第一水平调节轴用以在第一水平方向(x方向)上调节工件的水平位置，通过第二水平调节轴用以在第二水平方向(y方向)上调节工件的水平位置，从而实现工件的连续加工。
33.进一步的，所述陶瓷片安装工装模组还包括水平安装板、定位块和水平调整螺钉，所述水平安装板设置在所述第一水平调节轴上，所述定位块设置在所述水平安装板上，所述水平调整螺钉的一端与所述定位块螺纹配合，所述水平调整螺钉的另一端抵靠在所述第二水平调节轴上。
34.由上述描述可知，水平安装板用以支撑和固定定位块，定位块的数量可根据第二水平调节轴的形状结构灵活调整，第二水平调节轴安装在水平安装板上，转动水平调整螺钉，利用水平调整螺钉在水平方向上抵靠第二水平调节轴，从而提高第一水平调节轴和第二水平调节轴的垂直度。
35.进一步的，所述陶瓷片安装工装模组还包括底座、模夹板、顶紧螺钉和顶紧块，所述底座设置在所述工装底板上，所述模夹板设置在所述底座上，所述模夹板设有工件安装口，所述模夹板的侧壁设有贯通至所述工件安装口的螺孔，所述顶紧螺钉的一端穿过所述螺孔后伸入所述工件安装口内，所述顶紧螺钉的一端与所述顶紧块连接。
36.由上述描述可知，底座起到支撑安装模夹板的作用，使用时将工件放置在模夹板的工件安装口内，转动顶紧螺钉带动顶紧块将工件顶紧在工件安装口的内壁，从而保证工件安装稳定且便于拆装。
37.进一步的，所述底座设有定位槽，所述底座位于定位槽的一端具有定位基准面，所述模夹板具有抵靠在所述定位基准面上的靠边。
38.由上述描述可知，定位槽的定位基准面用以支撑模夹板的靠边，保证模夹板在底座上每次安装位置的一致性，将基准面设计为平行于第一水平调节轴或第二水平调节轴，在进行陶瓷片的激光切割时可以省去坐标系的斜线差补运动，进一步提高了加工精度。
39.进一步的，所述靠边与所述顶紧螺钉的夹角为45
°
。
40.由上述描述可知，将靠边与顶紧螺钉的夹角设计为45
°
具有缩小夹具体积的效果，使模夹板能够设置更多工件安装口，使本装置能够适应多片陶瓷片的连续加工。
41.进一步的，所述工件安装口的内壁具有第一定位阴角，所述顶紧块的外壁设有顶紧槽，所述顶紧槽的内壁具有第二定位阴角，所述第一定位阴角与所述第二定位阴角相对设置。
42.由上述描述可知，第一定位阴角和第二定位阴角在装夹工件后能够保证工件不会发生转动或偏移，在进行多片陶瓷片的连续加工时不用一片一片的进行校正，保证了切割精度和切割效率。
43.进一步的，所述切割机安装模组还包括立柱、竖直调节轴、角度调节器和激光切割头，所述立柱设置在所述第二模组安装板上，所述竖直调节轴沿竖直方向设置在所述立柱上，所述角度调节器设置在所述竖直调节轴上，所述激光切割头设置在所述角度调节器上。
44.由上述描述可知，立柱用以安装竖直调节轴，竖直调节轴用以调节激光切割头的竖直高度，角度调节器有助于提高激光切割头的铅锤或斜角的定位精度，从而提高陶瓷片
切割质量。
45.请参照图1至图5，本发明的实施例一为：一种超硬材料激光切割装置，包括安装台1以及分别设置在所述安装台1上的工件及切割机安装模组2和定位机构3；
46.所述定位机构3包括调整螺栓31和锁紧螺钉32，所述调整螺栓31的一端抵靠在所述安装台1上，所述调整螺栓31的另一端与所述工件及切割机安装模组2螺纹配合；
47.所述安装台1设有锁孔11，所述调整螺栓31沿轴线设有螺纹孔311，所述锁紧螺钉32的一端穿过所述螺纹孔311后与所述锁孔11锁接。
48.所述工件及切割机安装模组2包括陶瓷片安装工装模组21和切割机安装模组22，所述陶瓷片安装工装模组21通过一组所述定位机构3与所述安装台1锁接，所述切割机安装模组22通过另一组所述定位机构3与所述安装台1锁接。所述陶瓷片安装工装模组21包括第一模组安装板211，所述第一模组安装板211设有两个以上且与所述调节螺栓螺纹配合的第一螺孔，所述切割机安装模组22包括第二模组安装板221，所述第二模组安装板221设有两个以上且与所述调节螺栓螺纹配合的第二螺孔。所述陶瓷片安装工装模组21还包括第一水平调节轴212、第二水平调节轴213和工装底板214，所述第一水平调节轴212设置在所述第一模组安装板211上，所述第二水平调节轴213与所述第一水平调节轴212滑动配合，所述工装底板214与所述第二水平调节轴213滑动配合，所述第一水平调节轴212垂直于所述第二水平调节轴213。所述陶瓷片安装工装模组21还包括连接板水平安装板215、定位块216和水平调整螺钉217，所述连接板水平安装板215设置在所述第一水平调节轴212上，所述定位块216设置在所述连接板水平安装板215上，所述水平调整螺钉217的一端与所述定位块216螺纹配合，所述水平调整螺钉217的另一端抵靠在所述第二水平调节轴213上。所述陶瓷片安装工装模组21还包括底座218、模夹板219、顶紧螺钉210和顶紧块2101，所述底座218设置在所述工装底板214上，所述模夹板219设置在所述底座218上，所述模夹板219设有8组阵列布置的工件安装口2191，简化了切割编程，提高工件装夹一致性，所述模夹板219的侧壁设有贯通至所述工件安装口2191的螺孔，所述顶紧螺钉210的一端穿过所述螺孔后伸入所述工件安装口2191内，所述顶紧螺钉210的一端与所述顶紧块2101连接。所述底座218设有定位槽，所述底座218位于定位槽的一端具有定位基准面2181，所述模夹板219具有抵靠在所述定位基准面2181上的靠边2192。所述靠边2192与所述顶紧螺钉210的夹角为45
°
。所述工件安装口2191的内壁具有第一定位阴角21911，所述顶紧块2101的外壁设有顶紧槽21011，所述顶紧槽21011的内壁具有第二定位阴角21012，所述第一定位阴角21911与所述第二定位阴角21012相对设置。所述切割机安装模组22还包括立柱222、竖直调节轴223、角度调节器224和激光切割头225，所述立柱222设置在所述第二模组安装板221上，所述竖直调节轴223沿竖直方向设置在所述立柱222上，所述角度调节器224设置在所述竖直调节轴223上，所述激光切割头225设置在所述角度调节器224上，角度调节器224配合百分表使用可以方便的找到激光切割头225的铅锤角度，角度调节器224配合电子倾角仪可以实现激光头切割斜角的需要。
49.由于激光束的能量分布是呈高斯分布，当功率比较小，扫描速度比较快速，经常出现激光能量达不到材料的损伤阈值，所以将本实施例的超硬材料激光切割装置的工艺参数如下：激光扫描速度设置在20m/min、频率设置在50hz，占空比设置在10％，且输出功率比设置在90％时(激光总功率300w，峰值功率2940w)。当设置完这些参数时，在切割8mm厚立方氮
化硼陶瓷的宽度最小为23μm～25μm，切透率达到99.9％，工件表面光滑，底面无残渣，并且切割断面整齐，没有裂纹。
50.请参照图1至图5，本发明的实施例二与实施例一的区别在于：所述第一水平调节轴212、第二水平调节轴213和竖直调节轴223均设有调位伺服电机。
51.请参照图1至图5，本发明的实施例三与实施例一的区别在于：所述立柱222上设有竖直底板，所述竖直调节轴223与所述竖直底板连接。
52.请参照图1至图5，本发明的实施例四与实施例一的区别在于：所述竖直调节轴223上设有竖直安装板，所述竖直安装板与所述角度调节器224连接。
53.请参照图1至图5，本发明的实施例五与实施例一的区别在于：还包括柜体，所述柜体的内腔设有焊接底座218，所述安装台1为钢板平台，所述钢板平台通过定位机构3在所述焊接底座218上调节水平度。
54.请参照图1至图5，本发明的实施例六与实施例五的区别在于：还包括拖链支架、拖链和走线盒，所述柜体的内腔设有电器柜和激光器存放室，所述电器柜和所述工件及切割机安装模组2之间具有隔板，所述激光器存放室位于所述电器柜的下方，所述走线盒设置在所述隔板上，所述拖链支架设置在所述竖直调节轴223上，所述拖链分别与所述拖链支架和所述走线盒连接。
55.综上所述，本发明提供一种超硬材料激光切割装置，工件及切割机安装模组首先通过调整螺栓在安装台上进行校正，保证模组的安装基准面的平面度能控制在0.01mm以内，然后再通过锁紧螺钉穿过调整螺栓，使得工件及切割机安装模组在安装台上锁紧固定，采用这种定位形式可以忽略安装台表面的不平整，取消了对安装台安装面的加工，极大的节省了加工费用，提升了加工效率。陶瓷片安装工装模组用以对工件进行夹持和定位，切割机安装模组用以安装并调节激光切割组件的位置，二者分别通过对应的定位机构与安装台进行锁接，从而实现独立的拆装和调节，灵活性好，效率更高。第一模组安装板和第二模组安装板均设有供调节螺栓穿过的螺孔，当调节螺栓在螺孔内以一个方向旋转时，模组安装板与安装台之间的间隙变大，当调节螺栓在螺孔内以相反的另一个方向旋转时，模组安装板与安装台之间的间隙变小，通过上述方法来调节模组安装板的水平度。调节前将待加工的工件全部安装在工装底板上，然后通过第一水平调节轴用以在第一水平方向(x方向)上调节工件的水平位置，通过第二水平调节轴用以在第二水平方向(y方向)上调节工件的水平位置，从而实现工件的连续加工。水平安装板用以支撑和固定定位块，定位块的数量可根据第二水平调节轴的形状结构灵活调整，第二水平调节轴安装在水平安装板上，转动水平调整螺钉，利用水平调整螺钉在水平方向上抵靠第二水平调节轴，从而提高第一水平调节轴和第二水平调节轴的垂直度。底座起到支撑安装模夹板的作用，使用时将工件放置在模夹板的工件安装口内，转动顶紧螺钉带动顶紧块将工件顶紧在工件安装口的内壁，从而保证工件安装稳定且便于拆装。定位槽的定位基准面用以支撑模夹板的靠边，保证模夹板在底座上每次安装位置的一致性，将基准面设计为平行于第一水平调节轴或第二水平调节轴，在进行陶瓷片的激光切割时可以省去坐标系的斜线差补运动，进一步提高了加工精度。将靠边与顶紧螺钉的夹角设计为45
°
具有缩小夹具体积的效果，使模夹板能够设置更多工件安装口，使本装置能够适应多片陶瓷片的连续加工。第一定位阴角和第二定位阴角在装夹工件后能够保证工件不会发生转动或偏移，在进行多片陶瓷片的连续加工时不用一片一
片的进行校正，保证了切割精度和切割效率。立柱用以安装竖直调节轴，竖直调节轴用以调节激光切割头的竖直高度，角度调节器有助于提高激光切割头的铅锤或斜角的定位精度，从而提高陶瓷片切割质量。
56.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。