本發(fā)明涉及高精度激光加工設備領域，尤其涉及一種基于大理石平臺的多軸激光加工設備。

背景技術：

1、傳統(tǒng)高精度激光加工系統(tǒng)多采用金屬基座，例如鑄鐵或鋼的多軸運動平臺；盡管金屬材料具有高強度特性，但其熱膨脹系數較高，在長時間加工或環(huán)境溫度波動時易產生熱變形，導致加工精度下降；此外，機械振動和運動軸間的協(xié)同誤差，例如反向間隙、導軌摩擦不均等進一步限制了納米級加工的實現，尤其在處理復雜曲面或微納結構時，難以滿足半導體、光學元件等領域對納米級精度的嚴苛需求。

2、隨著激光技術的成熟，加工模式逐漸向“冷加工”轉變，但這對運動系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出更高要求；首先對光路穩(wěn)定性要求更高，多軸運動中的動態(tài)焦點控制需實時補償光程變化，傳統(tǒng)系統(tǒng)依賴復雜光學調整機構，效率低下；其次，對于加工效率與精度平衡也有一定的要求，在激光隱形晶圓切割、航空航天部件加工中，需在保持納米精度的同時提升加工速度，現有系統(tǒng)難以兼顧。

3、基于上述背景，目前亟需一種基于大理石平臺的多軸激光加工設備，以解決當前激光加工領域所面臨的一系列核心問題。

技術實現思路

1、本發(fā)明旨在解決上述問題，從而提供一種基于大理石平臺的多軸激光加工設備，采用具有低熱膨脹系數和高阻尼特性的大理石平臺，確保設備長期運行中保持高精度，提升了設備的環(huán)境穩(wěn)定性，確保納米級重復定位精度，滿足半導體、光學元件等領域對超精密加工的需求；另外，本發(fā)明的多軸協(xié)同設計，支持多角度、多姿態(tài)動態(tài)聚焦，消除深腔結構、渦輪葉片等異形工件的加工盲區(qū)；進而實現了更為復雜和靈活的加工軌跡，突破傳統(tǒng)激光加工系統(tǒng)的限制。

2、本發(fā)明解決所述問題，采用的技術方案是：

3、一種基于大理石平臺的多軸激光加工設備，包括底座，在底座上設置有大理石平臺，在大理石平臺的上表面設置有門式龍門架，在門式龍門架的一側上設置有固定在大理石平臺上的滑臺，在滑臺上滑動連接有沿滑臺左右往復運動的直線軸x，在直線軸x上滑動連接有沿直線軸x前后往復運動的直線軸y，在直線軸y的上表面固定有沿高度方向上下升降的直線軸z，在直線軸z上設置有第一工件臺面，在直線軸z上設置有旋轉軸a和旋轉軸b，旋轉軸a圍繞直線軸z旋轉，旋轉軸b圍繞直線軸y旋轉，在旋轉軸a上設置有第二工件臺面，在門式龍門架上設置有位于第二工件臺面上方的旋轉軸c，旋轉軸c圍繞直線軸x旋轉且連接有振鏡組件，振鏡組件與第二工件臺面上下相對設置，在門式龍門架的下方設置有固定在大理石平臺上的激光發(fā)生器，在激光發(fā)生器上設置有與振鏡組件相連接的激光光路組件，激光發(fā)生器生成的激光束通過激光光路組件折射傳輸至振鏡組件，振鏡組件將激光束投遞至第一工件臺面或第二工件臺面上，在底座和大理石平臺之間設置有固定在底座上的控制系統(tǒng)組件，直線軸x、直線軸y、直線軸z、旋轉軸a、旋轉軸b、旋轉軸c、激光發(fā)生器以及振鏡組件均與控制系統(tǒng)組件相連接，在控制系統(tǒng)組件內設置有控制直線軸x、直線軸y、直線軸z、旋轉軸a、旋轉軸b、旋轉軸c、激光發(fā)生器以及振鏡組件工作的智能控制加工軟件。

4、作為優(yōu)選，本發(fā)明更進一步的技術方案為：

5、優(yōu)選的，在直線軸x、直線軸y、直線軸z、旋轉軸a、旋轉軸b、旋轉軸c上均設置有位置傳感器和力傳感器，在智能控制加工軟件內設置有與各個位置傳感器和力傳感器相連接的反饋系統(tǒng)。

6、優(yōu)選的，在直線軸x和直線軸y上均連接有伺服電機，直線軸x通過伺服電機的驅動實現沿滑臺左右往復運動，直線軸y通過伺服電機的驅動實現沿直線軸x前后往復運動，兩個伺服電機均與智能控制加工軟件相連。

7、優(yōu)選的，直線軸z包括垂直固定在直線軸y上表面的升降臺，在升降臺的側面上設置有伺服電機，伺服電機和升降臺上共同連接有聯軸器，且伺服電機與智能控制加工軟件相連；在升降臺的上表面固定連接有橫向設置的t型轉接板，t型轉接板包括與升降臺固定連接的橫部，第一工件臺面設置在橫部上且在橫部上設置有工件夾具，在橫部上連接有豎部，在豎部遠離橫部的外側面上設置有工作臺轉接板，旋轉軸b安裝在工作臺轉接板上，在豎部的內側面上固定有與旋轉軸b傳動連接的伺服電機，在旋轉軸b的下方設置有垂直固定在橫部上的承托板，旋轉軸a安裝在承托板上。

8、優(yōu)選的，旋轉軸a包括安裝在承托板上的數控轉臺，在數控轉臺上傳動連接有伺服電機，伺服電機與智能控制加工軟件相連，第二工件臺面設置在數控轉臺的上表面，在數控轉臺上設置有工件夾具。

9、優(yōu)選的，門式龍門架包括兩個側面支撐，其中一個側面支撐垂直固定在大理石平臺上表面的左側，另外一個側面支撐垂直固定在大理石平臺上表面的右側，在兩個側面支撐的上端部共同連接有連接橫梁，激光發(fā)生器均位于兩個側面支撐之間。

10、優(yōu)選的，在連接橫梁靠近滑臺側面的中間設置有固定板，在固定板上連接有定位轉接板，在定位轉接板和固定板之間設置有伺服電機，旋轉軸c固定在定位轉接板靠近滑臺的側面上且與伺服電機傳動連接，伺服電機與智能控制加工軟件相連，振鏡組件和旋轉軸c螺栓連接，在旋轉軸c上還連接有連接轉接板，在連接轉接板上連接有位于振鏡組件側方的測距儀。

11、優(yōu)選的，振鏡組件包括輔助旋轉軸u和輔助旋轉軸v，在輔助旋轉軸u和輔助旋轉軸v上均傳動連接有伺服電機，兩個伺服電機均與智能控制加工軟件相連。

12、優(yōu)選的，激光光路組件包括激光光路防護罩，激光光路防護罩設置在激光發(fā)生器和振鏡組件之間，激光光路防護罩內設置有若干個反射鏡，若干個反射鏡共同配合將激光發(fā)生器產生的激光束折射傳遞至振鏡組件。

13、優(yōu)選的，激光光路防護罩包括依次連接的第一段防護罩、第二段防護罩和第三段防護罩，在第一段防護罩內設置有第一反射鏡和第二反射鏡，在第二段防護罩內設置有第三反射鏡和第四反射鏡，在第三段防護罩內設置有第五反射鏡和第六反射鏡；第一段防護罩包括豎向設置且內部中空的筒狀罩體，筒狀罩體的下端與激光發(fā)生器相連，在激光發(fā)生器上設置有出光口，第一反射鏡設置在筒狀罩體的下端內且與出光口相配合，第二反射鏡與第一反射鏡配合且設置在筒狀罩體的上端內；第二段防護罩包括固定于門式龍門架上的第一罩體，在第一罩體內的左側和右側均連接有固定在門式龍門架上的銜接板，在第一罩體左側的銜接板上連接有與第一罩體相連通的第二罩體，第二罩體與筒狀罩體相連通，第三反射鏡與第二反射鏡配合且設置在第二罩體內，第四反射鏡與第三反射鏡配合且設置在第一罩體內，在第一罩體內還設置有位于第三反射鏡和第四反射鏡之間的擴束鏡；第三段防護罩包括與第一罩體相連通的豎向罩體，豎向罩體與振鏡組件相連通，豎向罩體內設置有固定在門式龍門架靠近滑臺的側面上定位轉接板，第五反射鏡與第四反射鏡配合且設置在豎向罩體內的上端，第六反射鏡與第五反射鏡配合且設置在豎向罩體內的下端，在豎向罩體內的下端還設置有偏轉片。

14、采用上述技術方案的本發(fā)明，與現有技術相比，其突出的特點是：

15、本發(fā)明針對傳統(tǒng)金屬基座熱變形、振動干擾導致的精度下降，采用具有低熱膨脹系數和高阻尼特性的大理石平臺，大理石熱膨脹系數低，受溫度變化影響小，確保設備長期運行中保持高精度，顯著抑制環(huán)境溫度與機械振動，提升了設備的環(huán)境穩(wěn)定性，為激光加工提供穩(wěn)定基準，保證加工精度，確保納米級重復定位精度，滿足半導體、光學元件等領域對超精密加工的需求；另外，本發(fā)明的多軸協(xié)同設計，集成x/y/z直線軸、a/b/c旋轉軸及u/v輔助軸，共八自由度，支持多角度、多姿態(tài)動態(tài)聚焦，消除深腔結構、渦輪葉片等異形工件的加工盲區(qū)，特別地，對于繞x軸旋轉的旋轉軸c，能夠使激光頭在水平面內可實現360°方向調整，使加工方向不在局限于垂直向下，可實現激光頭多方向出光，甚至垂直向上，并且與旋轉軸a配合，實現復雜的空間加工路徑；多軸聯動可實現多角度、多方向加工，滿足復雜形狀和結構的高精度加工需求；多軸協(xié)同工作，減少工件裝夾和定位次數，降低累積誤差，提高整體加工精度；再有，激光光路組件將激光發(fā)生器所產生的激光束能量集中，熱影響區(qū)小，避免機械應力導致的變形，激光束可精確控制孔徑、孔深和切割路徑，滿足精密加工要求，實現高精度加工；控制系統(tǒng)組件精確控制激光束位置和焦點，配合高精度傳感器，實現納米級加工精度。