CN106513985A - 激光诱导成型机床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光诱导成型机床。主要解决有的轻量化壁板成形设备结构复杂、成本高、稳定性差、精度低的问题。其特征在于：所述左立柱（3）与右立柱（3’）上部之间连接有横梁（9），所述横梁（9）上设有横梁导轨（8），横梁导轨（8）上分别连接有左溜板箱（5）、右溜板箱（12），所述左溜板箱（5）上滑动连接左滑枕（7），左滑枕（7）底部固定双摆角测量相机（4），所述右溜板箱（12）上滑动连接右滑枕（10），右滑枕（10）底部固定双摆角激光器（13）。该激光诱导成型机床采用激光柔性热成形，可精确控制，成形精度高；残余应力低、无回弹效应；适用于难成形材料的成形加工及各种复杂壁板结构件的成形。

Description

激光诱导成型机床

技术领域

本发明涉及一种机床领域，具体说是一种激光诱导成型机床。

背景技术

航天轻质结构件（轻量化壁板）是航天器上密封舱最重要的零件之一，广泛应用于现代飞机、运载火箭、空间飞行器等结构。轻量化壁板包括柱状壁板以及锥形壁板等，圆柱段壁板采用三轴滚弯成形的方法，而锥形壁板和带法兰的特殊壁板采用模压成形和时效蠕变校形的方法进行加工，但加筋断裂时有发生，存在模具准备周期长，矫形困难，成形效率较低，产品合格率不高的问题。

随着航天材料轻量化需求的发展，高强铝合金越来越多地应用，由于其延伸率不高，成形困难，很难取得大规模应用。同时随着我国空间站项目的启动，轻量化壁板将呈现形式多样、精度要求高的特点，对壁板柔性、高精度成形技术提出了迫切需求。为了满足轻量化壁板柔性、高精度成形技术的需求，有效途径便是采用无模成形技术。无模成形技术主要包括多点柔性成形、水火弯曲成形、等离子弧热应力成形和激光热应力成形。其中，柔性多点成形精度高，但成形设备结构复杂，成本较高，难以成形壁板等复杂结构，仅适用于冷成形。目前所成形的零件形状多为光滑过渡的简单零件，如蒙皮类零件、马鞍形零件等。水火弯曲成形和等离子弧成形，优点是成本低廉，但成形热源的可控性和稳定性较差，成形精度低。另外水火弯曲成形由于热源能量密度低，含氧量高，成形表面易氧化。这两种成形技术主要适用于船板等低精度成形。

发明内容

为了克服现有的轻量化壁板成形设备结构复杂、成本高、稳定性差、精度低等不足，本发明提供一种激光诱导成型机床，该激光诱导成型机床采用激光柔性热成形，可精确控制，成形精度高；残余应力低、无回弹效应；适用于难成形材料的成形加工及各种复杂壁板结构件的成形。

本发明的技术方案是：一种激光诱导成型机床，包括两条相平行的床身，其中左侧床身上设有左滑座，所述左滑座上部固定有左立柱，右侧床身上设有右滑座，所述右滑座上部固定有右立柱，所述左立柱与右立柱上部之间连接有横梁，所述横梁上设有横梁导轨，横梁导轨上分别连接有左溜板箱、右溜板箱，所述左溜板箱上滑动连接左滑枕，左滑枕底部固定双摆角测量相机，所述右溜板箱上滑动连接右滑枕，右滑枕底部固定双摆角激光器。

所述左滑枕与左滑枕进给箱连接，左滑枕进给箱通过左滑枕减速机与左滑枕伺服电机相连；所述右滑枕与右滑枕进给箱连接，右滑枕进给箱通过右滑枕减速机与右滑枕伺服电机相连。

所述横梁上固定有齿条，左溜板箱上固定有与齿条相啮合的齿轮，所述齿轮与左溜板箱减速机输出轴相连，所述左溜板箱减速机由左溜板箱伺服电机控制。

所述两个床身之间置有工作台，工作台上部固定有工件夹具。

本发明具有如下有益效果：由于采取上述方案，该激光诱导成型机床采用龙门式框架布局，龙门框架在床身上运动，两个溜板箱中一个装有激光器，另一个装有测量相机，激光器和测量相机分别控制，装有激光器的摆角头对工件进行诱导成型加工，零件发生变形后通过扫测相机采集数据，通过独立的运算软件计算确定实际成型形状与理论形状对比，调整激光器输出功率或各轴进给参数，实现精准的变形控制从而加工出合格的产品；该激光诱导成型机床能够实现激光输出功率的精准控制，具有节能环保等特点；实现无屑成型加工，效率高，适应性强，适用于难成形材料的成形加工及各种复杂壁板结构件的成形，能够满足各种不同规格不同类别的零件成型加工。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的左视图。

图中1－床身，2－左滑座，2’－右滑座，3－左立柱，3’-右立柱，4－双摆角测量相机，5－左溜板箱，6－左溜板箱伺服电机，7－左滑枕，8－横梁导轨，9－横梁，10－右滑枕，11－右溜板箱伺服电机，12—右溜板箱，13－双摆角激光器，14－工件夹具，15－作台，16－光栅尺，17－滚珠丝杠，18－拖链，19－齿条，20－床身伺服电机，21－左滑枕伺服电机，22－左滑枕减速机，23－左滑枕进给箱，24－齿轮，25－左溜板箱减速机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

由图1、图2所示，一种激光诱导成型机床，包括两条相平行的床身1，所述两个床身1之间置有工作台15，工作台15上部固定有工件夹具14，其中左侧床身上设有左滑座2，右侧床身上设有右滑座2’，左、右滑座与床身之间通过滚珠丝杠17相连，由床身伺服电机20驱动滑座在床身上移动，并且床身端部固定有光栅尺16。所述左滑座2上部固定有左立柱3，所述右滑座2’ 上部固定有右立柱3’，所述左立柱3与右立柱3’上部之间连接有横梁9，横梁9与左、右立柱形成一个龙门框架，龙门框架可随滑座在床身上移动。所述横梁9上设有横梁导轨8，横梁导轨8上分别连接有左溜板箱5、右溜板箱12。所述横梁9上固定有齿条19，左溜板箱5上固定有与齿条19相啮合的齿轮24，所述齿轮24与左溜板箱减速机25输出轴相连，所述左溜板箱减速机25由左溜板箱伺服电机6控制，因此，由左溜板箱伺服电机6控制左溜板箱5沿横梁9左右移动。同理，由右溜板箱伺服电机控制右溜板箱12沿横梁9左右移动。

所述左溜板箱5上滑动连接左滑枕7，所述左滑枕7与左滑枕进给箱23连接，左滑枕进给箱23通过左滑枕减速机22与左滑枕伺服电机21相连，由左滑枕伺服电机21控制左滑枕7沿左溜板箱5上下移动。同理，所述右滑枕10与右滑枕进给箱连接，右滑枕进给箱通过右滑枕减速机与右滑枕伺服电机相连，由右滑枕伺服电机控制右滑枕10沿右溜板箱12上下移动。所述左滑枕7底部固定双摆角测量相机4，双摆角测量相机4可以实现两个方向摆动；右滑枕10底部固定双摆角激光器13，同样双摆角激光器13也可以实现两个方向摆动。

在工作时，工件安装在工件夹具14上，通过压缩空气驱动气缸对工件进行夹紧，工件夹紧后，由左、右滑座、左、右立柱3以及横梁9组成的龙门框架带动左溜板箱5以及右溜板箱12实现在床身1上的运动。龙门框架运动到工件位置时，右溜板箱12带动右滑枕10以及双摆角激光器13沿横梁9向左移动至工件上方，通过控制系统程序指令控制激光摆角头激光束对工件进行诱导成型加工，针对不同工件可实现空间五轴联动控制，能够完成空间曲面成型加工。双摆角激光器13对工件加工完成后，回退至初始位置，左溜板箱5带动左滑枕7以及双摆角测量相机4沿横梁9向右移动至工件上方，按照控制系统中的控制指令对工件进行成型测量。测量完成后双摆角测量相机4回退至初始位置，控制系统对测量数据进行分析计算，如果与理论成型数据出现偏差，程序会控制双摆角激光头13进行多次成型加工直至工件到达理论设计要求。

Claims (4)

1.一种激光诱导成型机床，包括两条相平行的床身（1），其中左侧床身上设有左滑座（2），所述左滑座（2）上部固定有左立柱（3），右侧床身上设有右滑座（2’），所述右滑座（2’）上部固定有右立柱（3’），其特征在于：所述左立柱（3）与右立柱（3’）上部之间连接有横梁（9），所述横梁（9）上设有横梁导轨（8），横梁导轨（8）上分别连接有左溜板箱（5）、右溜板箱（12），所述左溜板箱（5）上滑动连接左滑枕（7），左滑枕（7）底部固定双摆角测量相机（4），所述右溜板箱（12）上滑动连接右滑枕（10），右滑枕（10）底部固定双摆角激光器（13）。

2.根据权利要求1所述的激光诱导成型机床，其特征在于：所述左滑枕（7）与左滑枕进给箱（23）连接，左滑枕进给箱（23）通过左滑枕减速机（22）与左滑枕伺服电机（21）相连；所述右滑枕（10）与右滑枕进给箱连接，右滑枕进给箱通过右滑枕减速机与右滑枕伺服电机相连。

3.根据权利要求2所述的激光诱导成型机床，其特征在于：所述横梁（9）上固定有齿条（19），左溜板箱（5）上固定有与齿条（19）相啮合的齿轮（24），所述齿轮（24）与左溜板箱减速机（25）输出轴相连，所述左溜板箱减速机（25）由左溜板箱伺服电机（6）控制。

4.根据权利要求3所述的激光诱导成型机床，其特征在于：所述两个床身（1）之间置有工作台（15），工作台（15）上部固定有工件夹具（14）。