一種用于石英晶體的激光切割加工機床制造技術

本實用新型專利技術涉及一種激光切割機。本實用新型專利技術公開了一種用于石英晶體的激光切割加工機床，包括床身、橫梁、立柱、工作臺、滑座、回轉軸、支撐機構、激光器、切割頭、抽風裝置、電柜、電氣控制單元，所述滑座位于床身上，支撐機構、工作臺位于滑座的上方，回轉軸在支撐機構上方，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，抽風裝置在切割頭側面，立柱位于床身的兩側，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、機床的Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ｗ軸連接。本實用新型專利技術結構簡單，定位準確度高，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。（*該技術在2020年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種激光切割機，具體涉及一種用于石英晶體的激光切割加工機 床。
技術介紹
石英晶體已有160多年歷史，由于其優良的物理性能，在國防、化工、醫療、機械等 各個領域發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，傳統的機械加工方式難以高效的對其進行加工，特別難在石英晶體上加工小孔。石英晶 體是一種重要的機電換能材料，具有許多獨特的優點，例如，壓電性、溫度系數小、介電常數 大、無滯后、靈敏性高、再現穩定、可靠性好等。石英晶體屬于高硬度、高熔點的脆性透明材 料，一般加工方法很難滿足其加工要求。現有石英晶體的加工方法，例如機械研磨、磨料噴 射加工、超聲落料、化學蝕刻等，均存在各種缺陷，特別是加工效率低、費時費工等，改進現 有的石英晶體加工技術在實際生產中已顯得尤為重要。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種結構簡單，定位準確度高，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的高功率、大幅面數控四軸用于石英晶體的激光切割加 工機床。為了達到上述目的，本技術有如下技術方案本技術的一種用于石英晶體的激光切割加工機床，包括床身、橫梁、立柱、工 作臺、滑座、回轉軸、支撐機構、激光器、切割頭、抽風裝置、電柜、電氣控制單元，所述滑座位 于床身上，支撐機構、工作臺位于滑座的上方，回轉軸配備支撐機構，專用的裝夾機構減少 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床的控制柜又是 激光器的支撐架。激光器、電柜支架和機床采用分體式結構，這樣可避免機床在運行時產生 的振動傳到激光器上，從而保證激光傳輸的穩定性，良好的光束質量可保證機床的加工精 度。激光器產生的激光通過外光路傳輸到切割頭，經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，抽風裝置分別在工作臺上和切割頭側面及時排出加工時產生的煙塵 和粉塵，立柱固定在床身的兩側，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 旋轉軸。設備的各項精度指標均已通過湖北省光電子產品質量監督檢驗中心的檢驗，設備 已達到世界先進水平。其中，所述電柜包括用于控制激光器的電柜和控制機床的電柜，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、穩壓電源、伺服 變壓器、伺服驅動器供電安全控制電路、X伺服驅動器、X伺服驅動電機、Y伺服驅動器、Y伺服驅動電機、Z伺服驅動器、Z伺服驅動電機、W伺服驅動器、W伺服驅動電機，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動器供電安全控制電路、X 伺服驅動器、Y伺服驅動器、Z伺服驅動器、W伺服驅動器連接，供電電源分別與穩壓電源、伺 服變壓器連接，伺服變壓器與伺服驅動器供電安全控制電路連接。所述CNC是電腦數字控制；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方案，本技術的優點在于1、本技術結構緊湊，定位準確度高，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2、產品整體感好，外觀簡潔大方，造型新穎。3、產品采用分體式布局，結構合理、性能穩定、可靠性好、加工效率高。4、本技術以激光作為刀具，能克服溫度場復雜、縫寬和粗糙度的要求嚴格、縫 腔材料去除困難、粘渣和渣堵現象嚴重的缺陷，從而使得所切縫寬均勻，縫中無粘渣，無渣 堵的現象。附圖說明圖1是本技術的主視圖；圖2是圖1的左視圖；圖3是圖1的右視圖；圖4是本技術控制單元的方框示意圖；圖中1、床身；2、左立柱；3、支撐機構；4、回轉軸；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、抽風裝 置；15、軸箱；16、右電柜；17、左電柜；18、激光器支架；19、激光器。具體實施方式以下實施例用于說明本技術，但不用來限制本技術的范圍。激光切割是利用經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，由此引起照射點材料溫度急劇上升。到達沸點后，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于傳統的加工方式。用激 光切割石英晶體的機理是激光束升華切割，升華切割時氣流的任務是在汽化物質表面層重 新凝結前將汽化物質從切縫吹掉。本技術的一種用于石英晶體的激光切割加工機床，由床身1、左立柱2、支撐 機構3、回轉軸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、抽風裝置14、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，支撐機構3、工作臺10位于 滑座9的上方，回轉軸4在支撐機構3上方，激光器19位于電柜上，切割頭13與激光器19 連接，切割頭13位于工作臺10上方，抽風裝置14在切割頭13側面，立柱位于床身1的兩 側，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軸為旋轉軸。橫梁5外形尺寸為3420 X 710 X 710mm，采用焊接結構件是本機床的關鍵零件；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,也是關鍵零件，直接影響運行精度及運動的平穩性。所述電氣控制單元由CNC、供電電源、I/O模塊、軸控模塊、穩壓電源、伺服變壓器、 伺服驅動器供電安全控制電路、X伺服驅動器、X伺服驅動電機、Y伺服驅動器、Y伺服驅動 電機、ζ伺服驅動器、Z伺服驅動電機、W伺服驅動器、W伺服驅動電機組成，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動器供電安全控制電 路、X伺服驅動器、Y伺服驅動器、Z伺服驅動器、W伺服驅動器連接，供電電源分別與穩壓電 源、伺服變壓器連接，伺服變壓器與伺服驅動器供電安全控制電路連接。電柜由激光器電柜和機床控制電柜組成，該兩電柜分別置于左立柱、右立柱的后 邊，便于走線和總體調試，兩電柜之間用一托座聯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。使整體結構不但緊湊而且“剛直”的外觀造型顯得簡潔大方。所述支撐機構3用于石英管材或其它管材的激光切割。本技術將激光切割技術應用于石英晶體加工中，能夠大大地改善石英晶體加 工的表面質量和提高其加工的生產率，并且能提高系統的柔性。本技術主要性能指標如下指標名稱單位指標值最大加工范圍mmΦ100-Φ3600X軸行程mm2000Y軸行程mm1800Z軸行程mm400W軸旋轉范圍rpm2-20快進速度mm/min10000定位精度mm士 0· 02重復定位精度mm士 0· 01最小設定單位mm0. 001最大切割板厚本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于石英晶體的激光切割加工機床，其特征在于：包括床身、橫梁、立柱、工作臺、滑座、回轉軸、支撐機構、激光器、切割頭、抽風裝置、電柜、電氣控制單元，所述滑座位于床身上，支撐機構、工作臺位于滑座的上方，回轉軸在支撐機構上方，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，抽風裝置在切割頭側面，立柱位于床身的兩側，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、機床的Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ｗ軸連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳讓大，冷長榮，鐘威，李明齊，張晶，
申請(專利權)人：武漢奔騰楚天激光設備有限公司，
類型：實用新型
國別省市：83[中國|武漢]