[实用新型]一种工业机器人三维激光切割机

说明书

技术领域

本实用新型属于汽车制造技术领域，涉及机器人激光自动切割装置，具体的说，是涉及一种工业机器人三维激光切割机。

背景技术

在汽车车身覆盖件制造中包含机盖、后盖箱、水箱架、保险杠、叶子板、车门窗等，往往需要三维的切割，包括修边和冲孔等，传统工艺有开模冲压，等离子切割或五轴机床CO₂激光切割。

等离子切割的方式，导致切口边缘不整齐，需要下一道工序来打磨，费时费工。小孔只能用手钻或冲床来加工，工作效率低下，且等离子设备对人体有一定的辐射。一些规模较大的汽车生产厂家，率先引进了国外先进的五轴激光切割机，大大改善了工艺效果，提高了生产效率。因为五轴联动机床目前基本上都是整机国外进口，价格极其昂贵，对广大中小型生产厂家是一个难以普及的门槛。通常五轴激光切割机所选配的激光器大多都是2KW的快轴流CO₂激光器，需要充He，Ne，CO₂等气体，耗材消耗也较大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服国内现有激光切割技术装备的不足，提供一种基于工业机器人的三维激光切割机，主要适用于汽车车身覆盖件的激光切割包括修边和冲孔制造。

为了实现本实用新型的目的，本实用新型采用的技术方案为：一种工业机器人三维激光切割机，包括工业机器人和光纤激光器，所述光纤激光器的激光切割刀固定在工业机器人的末端。

所述光纤激光器包括激光切割刀、光纤电缆和激光器电源，激光器电源通过光纤电缆与激光切割刀连接。

所述光纤激光器还包括气源、软气管和吹气嘴，气源通过软气管与吹气嘴连通，吹气嘴设置在激光切割刀上。

所述三维激光切割机还包括框架，工业机器人设置在框架的横梁下。

所述工业机器人包括手部、前臂部、后臂部、机身和机身固定座，手部通过旋转轴与前臂部连接，前臂部通过旋转轴与后臂部连接，后臂部通过旋转轴与机身连接，机身通过机身固定座固定在框架横梁下，手部末端固定激光切割刀。

手部夹持激光切割刀。

所述三维激光切割机还包括加工平台，加工平台置于工业机器人的下方。

本实用新型的有益效果：

采用工业机器人加光纤激光器的组合进行三维切割，彻底有效的解决了现有技术的问题。两者都能进行空间轨迹的描述实现三维立体切割，首先，用工业机器人代替五轴机床，结合汽车覆盖件的行业特点，主要切割生产零件的厚度在0.5～2mm，具有方便三维零件的加工、操作简单等特点，广泛应用于3mm以下的汽车薄板零部件切割。

其次，采用光纤激光器代替CO₂激光器。光纤激光技术是近几年高速发展的激光技术，相比传统激光，具有更好的切割质量，更低的系统造价，更长的使用寿命和更低的维护费用，更低的耗电。关键是光纤激光器的激光可以通过光纤传输，方便与工业机器人连接，实现柔性加工。随着高功率半导体激光器泵浦技术和双包层光纤制作工艺的发展，光纤激光器的输出功率逐步提高，目前采用单根光纤，已经实现了1000瓦的激光能量输出。

激光切割是应用激光聚焦后产生的高功率密度能量来实现的。在计算机的控制下，通过脉冲使激光器放电，从而输出受控的重复高频率的脉冲激光，形成一定频率和脉宽的光束，该脉冲激光束经过光路传导及反射并通过聚焦透镜组聚焦在加工物体的表面上，形成一个个细微的、高能量密度光斑，焦斑位于待加工面附近，能以瞬间高温熔化或气化被加工材料。每一个高能量的激光脉冲瞬间就把物体表面溅射出一个细小的孔，在计算机控制下，激光加工头与被加工材料按预先绘好的图形进行连续相对运动打点，这样就会把物体加工成想要的形状。

同时在切割时，还可以通过设置在切割头的吹气嘴将一股与激光束同轴的气流由切割头喷出，将熔化或气化的材料由切口的底部吹出。

激光切割与传统的板材加工方法相比，其具有高的切割质量(切口宽度窄、热影响区小、切口光洁)、高的切割速度、高的柔性(可随意切割任意形状)、广泛的材料适应性等优点。适合进行切边和冲孔，实现柔性化批量加工。

采用激光切割的柔性生产，替代开模冲压，适合个性化生产，也缩短了产品的开发周期，以快速应对市场。适用于汽车覆盖件等多批次小批量的生产，采用工业机器人大大降低了系统的成本造价，减少了系统的占地面积和耗电量。

附图说明

图1是本实用新型的实施例中的工业机器人三维激光切割机的结构示意图。

图2是本实用新型的工业机器人三维激光切割机中的工业机器人的动作示意图。