本實(shí)用新型涉及激光刻蝕技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種激光刻蝕的上下振動(dòng)輔助裝置。

背景技術(shù)：

激光刻蝕是先進(jìn)制造技術(shù)中的一個(gè)重要發(fā)展方向，激光刻蝕能夠高速精確切削材料，并且無(wú)刀具磨損。

目前，在激光刻蝕加工開始時(shí)，激光聚焦在工件表面。但隨著激光從工件表面向縱深進(jìn)行刻蝕，激光與工件的燒蝕點(diǎn)下移，然而激光焦點(diǎn)位置沒(méi)有改變。即激光燒蝕處離開了焦點(diǎn)位置，激光的光斑直徑會(huì)加大，導(dǎo)致了刻蝕效率的降低，而且刻蝕精度也受到影響。

為了提高激光刻蝕效率和精度，在激光刻蝕過(guò)程中，需要讓激光燒蝕處始終處于焦點(diǎn)位置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種激光刻蝕的上下振動(dòng)輔助裝置，包括固定于推桿頂端的托板，夾具將工件固定于托板上。凸輪軸與推桿垂直，推桿底端抵于凸輪側(cè)面，彈簧連接推桿與凸輪。電機(jī)驅(qū)動(dòng)連接凸輪軸。電機(jī)帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，推桿在凸輪和彈簧的頂、拉作用下上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使其頂部托板上固定的工件上下有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)，以在激光燒蝕點(diǎn)下移時(shí)，工件隨之上移，燒蝕點(diǎn)處于激光束聚焦位置。以提高激光刻蝕效率和質(zhì)量。

本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的一種激光刻蝕的上下振動(dòng)輔助裝置，包括激光器與聚焦透鏡，固定工件的夾具及工作臺(tái)，所述工作臺(tái)為三維工作臺(tái)。還包括控制中心，控制中心與激光控制器及工作臺(tái)控制裝置連接，控制激光器的工作及工作臺(tái)沿加工路徑的運(yùn)動(dòng)。所述工作臺(tái)上固定支撐箱體，托板固定于豎直的推桿頂端，水平的托板上有將工件固定于托板上的夾具。固定安裝凸輪的凸輪軸與推桿垂直，凸輪軸兩端可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝于支撐箱體的側(cè)壁上，凸輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)連接凸輪軸，彈簧套在推桿外，彈簧上端與支撐箱體固定連接，下端固定連接推桿底端，彈簧的張力使推桿底端始終抵于凸輪側(cè)面。凸輪軸有軸套，軸套固定于支撐箱體，位置傳感器安裝在凸輪軸的軸套上,位置傳感器的輸出信號(hào)接入控制中心。所述控制中心的輸出端還連接凸輪電機(jī)，控制其運(yùn)行。

所述凸輪的長(zhǎng)徑即其最大半徑為R₀，短徑即其最小半徑為R，二者的差ΔR等于激光刻蝕的最大深度h。根據(jù)激光加工的深度選擇相配合的凸輪。

所述凸輪橫截面上的長(zhǎng)徑R₀和短徑R處于同一直徑上，凸輪橫截面以該直徑為左右對(duì)稱。

所述凸輪電機(jī)為伺服電機(jī)，以便于調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。所述控制中心經(jīng)伺服驅(qū)動(dòng)器連接伺服電機(jī)，控制伺服電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。

為使推桿垂直上下運(yùn)動(dòng)，推桿插在豎直的導(dǎo)套內(nèi)，導(dǎo)套固定于支撐箱體。

所述推桿底端固定底板，以便凸輪更好地與之接觸，并且起到固定彈簧的作用，底板的平面與推桿中心線垂直，底板底面與凸輪側(cè)面之間形成油膜，便于潤(rùn)滑，減少二者的摩擦。彈簧下端固定連接于底板。

所述推桿的中心線與凸輪軸的中心線相交垂直，以有助于凸輪作用于推桿。

所述支撐箱體和工作臺(tái)表面之間有橡膠墊，以減少電機(jī)運(yùn)行和凸輪推桿運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)工作臺(tái)的影響。

本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的一種激光刻蝕的上下振動(dòng)輔助裝置使用時(shí)，工件被夾具固定于托板表面，控制中心根據(jù)加工要求，控制工作臺(tái)按設(shè)計(jì)切削路徑移動(dòng)，調(diào)節(jié)激光束聚焦于工件表面的切削路徑的起始點(diǎn)。

啟動(dòng)凸輪電機(jī)，凸輪軸以轉(zhuǎn)速W轉(zhuǎn)動(dòng)，控制中心根據(jù)位置傳感器信號(hào)確定凸輪短徑側(cè)面與推桿底端接觸時(shí)，控制中心啟動(dòng)激光器，刻蝕加工。

加工過(guò)程中凸輪軸保持轉(zhuǎn)速W,且凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)前半周的時(shí)間t等于激光刻蝕達(dá)到最大深度h的時(shí)間；即當(dāng)激光刻蝕達(dá)到最大深度h時(shí)，凸輪長(zhǎng)徑側(cè)面與推桿底端接觸；當(dāng)刻蝕深度達(dá)到最深時(shí)，凸輪的長(zhǎng)徑側(cè)面與與推桿底端接觸，將推桿上頂，抬高托板和其上的工件，使激光的聚焦點(diǎn)處于刻蝕槽的底部。

根據(jù)位置傳感器信號(hào)控制中心確定凸輪長(zhǎng)徑側(cè)面與推桿底端接觸時(shí)，控制中心控制電機(jī)使凸輪軸加快轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為W₁，凸輪軸后半周轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間t₁小于前半周轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間t,t₁小于或等于t/3，根據(jù)位置傳感器信號(hào)控制中心確定凸輪短徑側(cè)面與推桿底端接觸時(shí)，即凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)了一周，控制中心控制電機(jī)凸輪軸轉(zhuǎn)速恢復(fù)為W；

凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)使其短徑側(cè)面與長(zhǎng)徑側(cè)面輪流與推桿底端接觸，推桿在凸輪的上頂和彈簧的下拉作用下，上下往復(fù)振動(dòng)，托板上的工件隨著工作臺(tái)沿切削路徑步進(jìn)，同時(shí)上下有規(guī)律的振動(dòng)，激光束在工件上的燒蝕點(diǎn)始終處于激光聚焦位置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型一種激光刻蝕的上下振動(dòng)輔助裝置的優(yōu)點(diǎn)為：1、使工件加工表面隨著激光燒蝕點(diǎn)的下移而上移，隨著激光燒蝕點(diǎn)的返回工件表面、工件上移到初始位置，激光燒蝕點(diǎn)始終處于激光束的焦點(diǎn)位置上，使得燒蝕點(diǎn)的激光光斑直徑始終保持相對(duì)較小，提高了激光刻蝕的效率，也提高了激光刻蝕的精度；2、工件的振動(dòng)還有效地加速切槽中激光加工過(guò)程中的殘?jiān)退樾嫉呐懦觯瑲堅(jiān)退樾紨y帶大量的熱，從而使得加工區(qū)熱影響減少，重鑄層減少，工件加工精度進(jìn)一步提高。

附圖說(shuō)明

圖1為本激光刻蝕的上下振動(dòng)輔助裝置實(shí)施例的正視示意圖；

圖2為圖1中彈簧、凸輪和托板的局部放大示意圖；

圖3為本激光刻蝕的上下振動(dòng)輔助裝置實(shí)施例側(cè)視示意圖，本圖所示為激光刻蝕處位于工件表面；

圖4為本激光刻蝕的上下振動(dòng)輔助裝置實(shí)施例側(cè)視示意圖，本圖所示為激光刻蝕處位于工件刻蝕槽底。

標(biāo)號(hào)如圖所示：

1、聚焦透鏡，2、激光束，3、工件，4、夾具，5、托板，6、推桿，7、彈簧，8、位置傳感器，9、電機(jī)，10、凸輪軸，11、軸套，12、導(dǎo)套，13、支撐箱體，14、底板，15、凸輪，16、軸承，17、橡膠墊，18、工作臺(tái)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型激光刻蝕加工的工件上下振動(dòng)輔助裝置作進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明。

本激光刻蝕的上下振動(dòng)輔助裝置實(shí)施例如圖1所示，包括激光器與聚焦透鏡1，固定工件3的夾具4及工作臺(tái)18，本例工作臺(tái)18為三維工作臺(tái)。本例控制中心與激光控制器及工作臺(tái)控制裝置連接。工作臺(tái)18上固定支撐箱體13，托板5固定于豎直的推桿6頂端，水平的托板5上有將工件3固定于托板5上的夾具4。本例推桿6底端固定底板14，底板14的平面與推桿6中心線垂直。固定安裝凸輪15的凸輪軸10與推桿6垂直，凸輪軸10兩端經(jīng)軸承16安裝于支撐箱體13的側(cè)壁上，凸輪電機(jī)9驅(qū)動(dòng)連接凸輪軸10。彈簧7套在推桿6外，彈簧7上端與支撐箱體13固定連接，下端固定連接推桿6底端的底板14，彈簧7的張力使推桿6底端的底板14始終抵于凸輪15側(cè)面。推桿6的中心線與凸輪軸10的中心線相交垂直。凸輪軸10有軸套11，軸套11固定于支撐箱體13，位置傳感器8安裝在凸輪軸10的軸套11上，位置傳感器8的輸出信號(hào)接入控制中心。

如圖2所示，本例凸輪15的長(zhǎng)徑R₀和短徑R的差ΔR等于激光刻蝕的最大深度h。且凸輪橫截面上的長(zhǎng)徑R₀和短徑R處于同一直徑上，凸輪15橫截面以該直徑為左右對(duì)稱。

本例凸輪電機(jī)9為伺服電機(jī)，控制中心經(jīng)伺服驅(qū)動(dòng)器連接伺服電機(jī)。

本例推桿6插在豎直的導(dǎo)套12內(nèi)，二者為動(dòng)配合，導(dǎo)套12固定于支撐箱體13壁上。

本例支撐箱體13和工作臺(tái)18表面之間有橡膠墊17。

上述實(shí)施例，僅為對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明的具體個(gè)例，本實(shí)用新型并非限定于此。凡在本實(shí)用新型的公開的范圍之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。