全文摘要
本实用新型提供了一种超硬材料平面三维激光雕刻机包括机架、Z轴升降单元和工作台，Z轴的右端端部活动设有CCD同轴检测系统；CCD同轴检测系统包括位于第一成像调整架上的第一成像镜、位于第二成像调整架上的第二成像镜和同轴CCD成像接收器，同轴CCD成像接收器相对设于第二成像调整架的上方。通过CCD同轴检测系统与激光发生器同轴设置，便于对加工件进行测量检测，激光雕刻与检测可以同时进行，通过检测的结果直到加工件达标，便于加工精度和质量的提高，第一成像调整架上的第一成像镜和第二成像调整架上的第二成像镜将成像传输至同轴CCD成像接收器，便于对CCD同轴检测系统的保护，有效的降低了激光束和加工后的烟尘对CCD同轴检测系统的影响。
主设计要求
1.一种超硬材料平面三维激光雕刻机，其特征在于：包括机架、Z轴升降单元和工作台，Z轴升降单元设于机架的左侧，工作台设于机架的右侧，Z轴升降单元包括安装座、Z轴、激光发生器和CCD同轴检测系统，Z轴设于安装座上，激光发生器设于Z轴内，Z轴的右端端部活动设有CCD同轴检测系统；所述CCD同轴检测系统包括位于第一成像调整架上的第一成像镜、位于第二成像调整架上的第二成像镜和同轴CCD成像接收器，同轴CCD成像接收器相对设于第二成像调整架的上方。
设计方案
1.一种超硬材料平面三维激光雕刻机，其特征在于：包括机架、Z轴升降单元和工作台，Z轴升降单元设于机架的左侧，工作台设于机架的右侧，Z轴升降单元包括安装座、Z轴、激光发生器和CCD同轴检测系统，Z轴设于安装座上，激光发生器设于Z轴内，Z轴的右端端部活动设有CCD同轴检测系统；所述CCD同轴检测系统包括位于第一成像调整架上的第一成像镜、位于第二成像调整架上的第二成像镜和同轴CCD成像接收器，同轴CCD成像接收器相对设于第二成像调整架的上方。
2.根据权利要求1所述的超硬材料平面三维激光雕刻机，其特征在于：所述第一成像调整架下方设有物镜筒，物镜筒的通孔大于第一成像调整架，物镜筒内设有保护镜片，第一成像调整架上方设有聚焦场镜，聚焦场镜发射出的激光束穿过物镜筒，聚焦场镜上方设有光学移动轴，光学移动轴相对Z轴上下移动和\/或左右移动。
3.根据权利要求1所述的超硬材料平面三维激光雕刻机，其特征在于：所述第一成像镜、第二成像镜分别相对第一成像调整架、第二成像调整架360°旋转。
4.根据权利要求1所述的超硬材料平面三维激光雕刻机，其特征在于：所述第一成像镜、第二成像镜分别相对第一成像调整架、第二成像调整架呈45°角。
5.根据权利要求1所述的超硬材料平面三维激光雕刻机，其特征在于：所述工作台上设有载物台，载物台相对工作台面左右移动和\/或前后移动，载物台上设有加热器，加热器的温度为20—60℃。
6.根据权利要求1所述的超硬材料平面三维激光雕刻机，其特征在于：所述机架为合金方管制成，方管之间设有滤色密封玻璃。
7.根据权利要求1所述的超硬材料平面三维激光雕刻机，其特征在于：所述Z轴升降单元前端设有排尘管。
8.根据权利要求7所述的超硬材料平面三维激光雕刻机，其特征在于：所述排尘管的一端向下弯曲10—70°，其端部设有喇叭口，排尘管的另一端与抽风机连接，排尘管内设有过滤网和粉尘收集器。
9.根据权利要求1所述的超硬材料平面三维激光雕刻机，其特征在于：所述激光发生器的功率为60—120W，脉冲宽度为60—120µs，中心波长为800—1200nm。
10.根据权利要求1所述的超硬材料平面三维激光雕刻机，其特征在于：所述机架底部设有移动滑轮。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及激光雕刻，特别是一种超硬材料平面三维激光雕刻机。
背景技术
激光雕刻机能提高雕刻的效率，使被雕刻处的表面光滑、圆润，迅速地降低被雕刻的非金属材料的温度，减少被雕刻物的形变和内应力；可广泛地用于对各种非金属材料进行精细雕刻的领域。
目前在触摸屏行业内所生产的激光切割机都无法完成3D倒角切割精雕。为世界一大突破，可取代现有CNC加工及氢氟酸蚀刻工艺更加环保高效。目前，机台编程较复杂，编程人员需经专业培训，机台要求高精密度，保养费用较高，高精度零件采购成本较高。
相对比较成熟的激光二维雕刻技术而言，激光三维雕刻技术才刚刚起步，激光三维雕刻技术，是激光技术进步的又一重要标志，是模具制造业的利器，将为现代制造业的进一步发展产生巨大推动作用。
激光三维雕刻实质是将三维模型经过计算机切片处理，简化为二维平面进行雕刻。在计算机的控制下，利用激光的高能量脉冲对材料进行刻蚀，达到去除成形的目的。一般的二维雕刻只要求在材料表面留下清晰可见的标记，对雕刻深度没有严格要求。但根据分层雕刻的原理，三维雕刻除了在分层平面上保持刻蚀深度一致外，刻蚀深度的可控性也是非常重要的。只有保证单层切片厚度与激光每层雕刻的实际深度相等，才能加工出理论上正确的三维实体。
发明专利“一种3D纹路激光雕刻机及雕刻方法(CN102501695)”公布了一种在待刻物表面雕刻出立体纹路的3D纹路激光雕刻机，该系统包括一用于支撑待刻压辊并使待刻压辊做水平轴向转动的支撑转动机构、激光雕刻装置、3D纹路雕刻控制系统、进给步进电机、伺服直线电机，所述激光雕刻装置包括激光发生器、光路传导系统及激光聚焦镜头。该系统采用分层雕刻积累成形的原理能实现比较高精度的三维纹路雕刻，但仍存在以下缺点：对立方氮化硼与金刚石材料的加工存在很大缺陷，很难使加工保持一致性，精度受分层厚度的影响，厚度如果取值过大，进行斜面雕刻时就会产生台阶效应，影响表面质量；若取值太小，又会增加雕刻层数，降低加工效率。
发明内容
本实用新型的目的是，克服现有技术的上述不足，而提供一种适用于硬质材料加工和提高加工精度的超硬材料平面三维激光雕刻机。
本实用新型的技术方案是：一种超硬材料平面三维激光雕刻机，包括机架、Z轴升降单元和工作台，Z轴升降单元设于机架的左侧，工作台设于机架的右侧，Z轴升降单元包括安装座、Z轴、激光发生器和CCD同轴检测系统，Z轴设于安装座上，激光发生器设于Z轴内，Z轴的右端端部活动设有CCD同轴检测系统；所述CCD同轴检测系统包括位于第一成像调整架上的第一成像镜、位于第二成像调整架上的第二成像镜和同轴CCD成像接收器，同轴CCD成像接收器相对设于第二成像调整架的上方。
进一步，所述第一成像调整架下方设有物镜筒，物镜筒的通孔大于第一成像调整架，物镜筒内设有保护镜片，第一成像调整架上方设有聚焦场镜，聚焦场镜发射出的激光束穿过物镜筒，聚焦场镜上方设有光学移动轴，光学移动轴相对Z轴上下移动和\/或左右移动。
进一步，所述第一成像镜、第二成像镜分别相对第一成像调整架、第二成像调整架360°旋转。
优选的，所述第一成像镜、第二成像镜分别相对第一成像调整架、第二成像调整架呈45°角。
进一步，所述工作台上设有载物台，载物台相对工作台面左右移动和\/或前后移动，载物台上设有加热器，加热器的温度为20—60℃。
进一步，所述机架为合金方管制成，方管之间设有滤色密封玻璃。
进一步，所述Z轴升降单元前端设有排尘管。
进一步，所述排尘管的一端向下弯曲10—70°，其端部呈喇叭口，排尘管的另一端与抽风机连接，排尘管内设有过滤网和粉尘收集器。
进一步，所述激光发生器的功率为60—120W，脉冲宽度为60—120µs，中心波长为800—1200nm。
进一步，所述机架底部设有移动滑轮。
本实用新型具有如下特点：
1、CCD同轴检测系统与激光发生器同轴设置，便于对加工件进行测量检测，激光雕刻与检测可以同时进行，通过检测的结果直到加工件达标，便于加工精度和质量的提高，通过第一成像调整架上的第一成像镜和第二成像调整架上的第二成像镜将成像传输至同轴CCD成像接收器，便于对CCD同轴检测系统的保护，有效的降低了激光束和加工后的烟尘对CCD同轴检测系统的影响，提高了使用寿命。
2、载物台预热装置的设置，降低了温度对加工件热胀冷缩的影响，进一步的提高了加工的精度，排尘管的设置，一端呈喇叭状，便于对加工时产生的烟尘进行吸收，防止烟尘对物镜筒等设备造成影响。
3、本实用新型结构简单，设计巧妙，有效的提高了加工精度和加工质量，一次装卡可持续加工24小时，加工宽度可控制到0.1mm。
以下结合附图和具体实施方式对本实用新型的详细结构作进一步描述。
附图说明
图1—为实施例1中超硬材料平面三维激光雕刻机的结构示意图；
图2—为图1中CCD同轴检测系统的结构示意图；
1—机架，2—工作台，3—载物台，4—方管，5—物镜筒，6—CCD同轴检测系统，7—Z轴驱动电机，8—Z轴，9—安装座，10—排尘管，11—抽风机，12—保护镜片，13—第一成像镜，14—第一成像调整架，15—聚焦场镜，16—光学移动轴，17—同轴CCD成像接收器，18—第二成像镜，19—第二成像调整架。
具体实施方式
实施例1
如图1—2所示：一种超硬材料平面三维激光雕刻机，包括机架1、Z轴8升降单元和工作台2，Z轴升降单元设于机架1的左侧，工作台2设于机架1的右侧，Z轴升降单元包括安装座9、Z轴8、激光发生器和CCD同轴检测系统6，Z轴8设于安装座9上，Z轴8受安装座9上的Z轴驱动电机7的驱动上下移动，激光发生器设于Z轴8内，Z轴8的右端端部活动设有CCD同轴检测系统6；所述CCD同轴检测系统6包括位于第一成像调整架14上的第一成像镜13、位于第二成像调整架19上的第二成像镜18和同轴CCD成像接收器17，同轴CCD成像接收器17相对设于第二成像调整架19的上方。
第一成像调整架14下方设有物镜筒5，物镜筒5的通孔大于第一成像调整架14，物镜筒5内设有保护镜片12，第一成像调整架14上方设有聚焦场镜15，聚焦场镜15发射出的激光束穿过物镜筒5，聚焦场镜15上方设有光学移动轴16，光学移动轴16相对Z轴8上下移动和\/或左右移动，用来调节激光束于加工件之间的加工距离和CCD同轴检测系统6对加工件进行检测时的距离。
第一成像镜13、第二成像镜18分别相对第一成像调整架14、第二成像调整架360°旋转。优选地，第一成像镜13、第二成像镜18分别相对第一成像调整架14、第二成像调整架19呈45°角，便于成像通过第一成像镜13传送至第二成像镜18再传输至同轴CCD成像接收器17中，检测加工件的加工具体情况，提高了工作效率。
工作台2上设有载物台3，载物台3相对工作台2面左右移动和\/或前后移动，便于对加工件的加工。
机架1为合金方管4制成，方管4之间设有滤色密封玻璃，滤色玻璃的设置防止激光束的光线过强对眼睛造成伤害。
Z轴升降单元前端设有排尘管10，排尘管10的一端向下弯曲20°，其端部呈喇叭口，喇叭口朝向载物台3，便于对加工时产生的烟尘进行吸收，喇叭口的设置，增大吸收口的吸收面积，防止烟尘飘入电器元件内影响工作，排尘管10的另一端与抽风机11连接，排尘管10内设有过滤网和粉尘收集器。
激光发生器的功率为60W，脉冲宽度为80µs，中心波长为1100nm，便于对加工件进行加工，加工时采用3D分层技术，对材料进行加工，将加工模型分为若干层切片，激光逐层加工，最后达到加工效果。
实施例2
一种超硬材料平面三维激光雕刻机，包括机架1、Z轴升降单元和工作台2，Z轴升降单元设于机架1的左侧，工作台2设于机架1的右侧，Z轴升降单元包括安装座9、Z轴8、激光发生器和CCD同轴检测系统6，Z轴8设于安装座9上，Z轴8受安装座9上的驱动电机的驱动上下移动，激光发生器设于Z轴8内，Z轴8的右端端部活动设有CCD同轴检测系统6；所述CCD同轴检测系统6包括位于第一成像调整架14上的第一成像镜13、位于第二成像调整架19上的第二成像镜18和同轴CCD成像接收器17，同轴CCD成像接收器17相对设于第二成像调整架19的上方。
第一成像调整架14下方设有物镜筒5，物镜筒5的通孔大于第一成像调整架14，物镜筒5内设有保护镜片12，第一成像调整架14上方设有聚焦场镜15，聚焦场镜15发射出的激光束穿过物镜筒5，聚焦场镜15上方设有光学移动轴16，光学移动轴16受驱动装置的驱动相对Z轴8上下移动和\/或左右移动。
第一成像镜13、第二成像镜18分别受第一成像调整架14、第二成像调整架19内驱动电机的驱动相对第一成像调整架14、第二成像调整架360°旋转，驱动电机的设置能够调整第一成像镜13、第二成像镜18的角度，在不使用时可以将第一成像镜13、第二成像镜18旋转180°，便于对第一成像镜13、第二成像镜18的保护，有利于第一成像镜13、第二成像镜18的使用寿命。优选地，第一成像调整架14、第二成像调整架19与水平面平行设置，第一成像镜13、第二成像镜18分别相对第一成像调整架14、第二成像调整架19呈45°角。
工作台2上设有载物台3，载物台3相对工作台2面左右移动和\/或前后移动，载物台3上设有加热器，加热器的温度为20—60℃；优选的，加热器的温度为30℃，便于加热器温度传导至加工件，提高温度传导效率，同时能够节约能源。
机架1为合金方管4制成还可以采用合金圆管，方管4之间设有滤色密封玻璃，还可以采用合金板或者塑胶板；当从外界需要观察机架1内部情况时，机架1的可视部分可以设置成滤色密封玻璃，其他部分可以采用合金板。
Z轴升降单元前端设有排尘管10，排尘管10的一端向下弯曲30°，其端部呈喇叭口，排尘管10的另一端与抽风机11连接，排尘管10内设有过滤网和粉尘收集器，过滤网采用活性炭过滤网，粉尘收集器可以采用螺旋旋风收集器。
激光发生器的功率为90W，脉冲宽度为100µs，中心波长为1000nm。
机架1底部设有移动滑轮，便于超硬材料平面三维激光雕刻机的移动。
以上所述为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围不局限于此，任何熟悉技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型权利要求的保护范围之内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920067758.5
申请日:2019-01-16
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:43(湖南)
授权编号:CN209632316U
授权时间:20191115
主分类号:B23K 26/362
专利分类号:B23K26/362;B23K26/402;B23K26/064;B23K26/142;B23K26/03;B23K26/70
范畴分类:25E;
申请人:长沙中拓创新科技有限公司
第一申请人:长沙中拓创新科技有限公司
申请人地址:410200 湖南省长沙市望城区望城经济开发区黄金创业园1号孵化楼2楼
发明人:陈宇功;杨帅
第一发明人:陈宇功
当前权利人:长沙中拓创新科技有限公司
代理人:徐邵华
代理机构:43218
代理机构编号:长沙市标致专利代理事务所(普通合伙) 43218
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计