本發(fā)明涉及一種寶石加工設(shè)備，尤其涉及一種刻面寶石激光加工設(shè)備，可應(yīng)用于對刻面寶石的切割、打孔、雕琢等去料成型加工，也可以用于刻面寶石的刻字、防偽標記等再加工等技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

經(jīng)濟的發(fā)展、財富的積累，使得人類對寶石類裝飾品、工藝品的需求越來越強烈。寶石類中高端奢侈品市場越來越廣闊的同時也要求生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)方式、生產(chǎn)技術(shù)的不斷革新，以提高寶石類產(chǎn)品的生產(chǎn)效率及生產(chǎn)質(zhì)量。傳統(tǒng)的寶石加工設(shè)備是使用刀具、磨具等對寶石進行加工，耗時較長，需要刀具、磨具等工具種類多且壽命短，加工過程中會產(chǎn)生較大噪音。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足提供一種能提高加工效率和加工精度的刻面寶石激光加工設(shè)備。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：刻面寶石激光加工設(shè)備，包括機架、光纖脈沖激光發(fā)生裝置、激光光路系統(tǒng)、寶石夾具、控制系統(tǒng)，所述四自由度承料桿包括豎直平面旋轉(zhuǎn)分度裝置、水平面旋轉(zhuǎn)裝置、伸縮桿、底部滑塊，所述伸縮桿的下端連接有底部滑塊，底部滑塊與在機架上設(shè)置的滑槽滑移配置，所述伸縮桿的上端與水平旋轉(zhuǎn)裝置相連，所述水平旋轉(zhuǎn)裝置通過懸臂托盤與豎直平面旋轉(zhuǎn)分度裝置相連，所述豎直平面旋轉(zhuǎn)分度裝置安設(shè)在懸臂托盤的外端，所述豎直平面旋轉(zhuǎn)分度裝置的輸出軸與寶石夾具相連，所述寶石夾具上的待加工寶石坯料與激光光路系統(tǒng)輸出的激光相對設(shè)置，所述激光光路系統(tǒng)與光纖脈沖激光發(fā)生裝置相連。

按上述技術(shù)方案，所述伸縮桿包括外套、內(nèi)部升降絲杠，所述內(nèi)部升降絲杠內(nèi)套于外套中，在外套處配置有二級渦輪絲杠傳動裝置，所述二級渦輪絲杠傳動裝置包括渦輪蝸桿機構(gòu)、所述渦輪蝸桿機構(gòu)的蝸桿與驅(qū)動電機的輸出軸相連，渦輪的內(nèi)腔設(shè)有內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)部升降絲杠安設(shè)在渦輪的內(nèi)部，兩者螺紋連接。

按上述技術(shù)方案，所述水平面旋轉(zhuǎn)裝置包括箱體、渦輪蝸桿傳動機構(gòu)、傳動軸，所述傳動軸及渦輪蝸桿傳動機構(gòu)安設(shè)在箱體內(nèi)，所述傳動軸的下端與內(nèi)部升降絲杠固定連接，上端與懸臂托盤相連，所述渦輪蝸桿傳動機構(gòu)包括渦輪、蝸桿，兩者相嚙合，蝸桿伸入箱體內(nèi)并與傳動軸垂直設(shè)置，蝸桿通過驅(qū)動電機驅(qū)動，所述傳動軸內(nèi)套于渦輪內(nèi)，并通過鍵固定連接。

按上述技術(shù)方案，所述豎直平面旋轉(zhuǎn)分度裝置包括在懸臂托盤上設(shè)置的箱體、驅(qū)動電機、齒輪傳動機構(gòu)、輸出軸，所述齒輪傳動機構(gòu)安設(shè)與箱體內(nèi)，齒輪傳動機構(gòu)包括主動齒輪、從動齒輪，兩者相嚙合，驅(qū)動電機的輸出軸與主動齒輪相連，從動齒輪通過鍵與輸出軸相連，所述寶石夾具與輸出軸相連，寶石坯料通過寶石夾具夾緊。

按上述技術(shù)方案，所述控制系統(tǒng)為plc控制裝置。

按上述技術(shù)方案，在機架上還設(shè)有光纖耦合裝置，所述光纖脈沖激光發(fā)生裝置發(fā)出的脈沖激光通過光纖耦合裝置與激光光路系統(tǒng)配合。

本發(fā)明所取得的有益效果為：

1、本發(fā)明使用高能激光束對寶石進行加工，通過調(diào)節(jié)四自由度承料桿豎直方向的伸長或縮短、水平面上旋轉(zhuǎn)角度、豎直平面分度旋轉(zhuǎn)角度、水平面移動等來實現(xiàn)對寶石夾具上的寶石胚料的全方位立體加工，以得到期望的三維幾何形狀，加工速度快，生產(chǎn)效率高，同時無須使用切割刀具、磨削磨具等，因而不用考慮刀具種類、換刀、刀具磨損、生產(chǎn)噪音等問題；

2、簡化設(shè)計寶石承料裝置，使設(shè)備操作簡單便捷，縮小了設(shè)備整體體積，降低了物料體積與承料設(shè)備的整體比例，減小設(shè)備空行程，使加工的目的性更強；

3、本發(fā)明裝配簡單，拆卸方便，并通過電動控制，可以實現(xiàn)高精度加工。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的三維結(jié)構(gòu)圖。

圖2為四自由度承料桿的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為伸縮桿的結(jié)構(gòu)圖。

圖4為水平面旋轉(zhuǎn)裝置的結(jié)構(gòu)圖。

圖5為豎直面分度裝置的結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。

如圖1、2所示，本實施例提供了刻面寶石激光加工設(shè)備，包括機架1、光纖脈沖激光發(fā)生裝置16、激光傳導(dǎo)光纖15、光纖耦合裝置13、激光光路系統(tǒng)11、寶石夾具8、控制系統(tǒng)14，所述四自由度承料桿7包括豎直平面旋轉(zhuǎn)分度裝置6、水平面旋轉(zhuǎn)裝置5、伸縮桿4、底部滑塊3，所述伸縮桿4的下端連接有底部滑塊3，底部滑塊3與在機架上設(shè)置的滑槽2滑移配置，所述伸縮桿4的上端與水平旋轉(zhuǎn)裝置5相連，所述水平旋轉(zhuǎn)裝置5通過懸臂托盤26與豎直平面旋轉(zhuǎn)分度裝置6相連，所述豎直平面旋轉(zhuǎn)分度裝置6安設(shè)在懸臂托盤26的外端，所述豎直平面旋轉(zhuǎn)分度裝置6的輸出軸與寶石夾具8相連，所述寶石夾具8上的待加工寶石坯料9與激光光路系統(tǒng)輸出的激光10相對設(shè)置。

一定功率的光纖脈沖激光器16發(fā)出一定波長的持續(xù)脈沖激光，脈沖激光經(jīng)激光傳導(dǎo)光纖15及光纖耦合裝置13后輸出激光12，輸出激光12進入激光光路系統(tǒng)11，經(jīng)由激光光路系統(tǒng)11的準直、聚焦后能形成高能量激光光斑，聚焦光斑功率密度必須要大于待加工寶石的燒蝕閾值，聚焦光斑的直徑與光路系統(tǒng)光學(xué)鏡片焦距、材料種類有關(guān)外，還可以通過控制離焦量的大小來調(diào)節(jié)；激光束在水平面的掃描線軌跡通過激光光路系統(tǒng)11中的二維掃描振鏡來調(diào)節(jié)。本發(fā)明通過控制底部滑塊3在滑槽2中的移動量，從而頂部承載的寶石胚料向激光掃描路徑方向靠近或偏移；通過伸縮桿豎直方向的伸縮，從而可以調(diào)節(jié)寶石胚料到激光束腰的豎直距離，即離焦量；通過對水平面旋轉(zhuǎn)裝置控制可以帶動寶石夾具及寶石坯料整體做周轉(zhuǎn)運動，與激光二維掃描線配合，從而可以對寶石材料進行旋轉(zhuǎn)去料；通過對豎直平面旋轉(zhuǎn)分度盤在豎直平面分度旋轉(zhuǎn)角度的調(diào)節(jié)，配合水平面周轉(zhuǎn)運動、激光二維掃描線軌跡，實現(xiàn)對寶石材料頂面的倒角、側(cè)面的斜切，從而實現(xiàn)對夾具上寶石胚料的全方位立體加工成型。

如圖3所示，所述伸縮桿包括箱體31、外套18、內(nèi)部升降絲杠21，外套18的上端與箱體31相連，下端與底部滑塊3相連，所述內(nèi)部升降絲杠21內(nèi)套于外套18中，在外套18內(nèi)設(shè)有空腔27，其上端伸出箱體31外，并設(shè)有擋油環(huán)29，在箱體內(nèi)設(shè)有二級渦輪絲杠傳動裝置，所述二級渦輪絲杠傳動裝置包括渦輪蝸桿機構(gòu)、所述渦輪蝸桿機構(gòu)的蝸桿28與驅(qū)動電機20的輸出軸相連，渦輪30與蝸桿28相嚙合，渦輪30的內(nèi)腔設(shè)有內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)部升降絲杠21安設(shè)在渦輪30的內(nèi)部，兩者螺紋連接。驅(qū)動電機20將旋轉(zhuǎn)運動和動力轉(zhuǎn)換為內(nèi)部升降絲杠21的升降運動和動力，從而帶動內(nèi)部升降絲杠21上部器件做升降運動，從而可以調(diào)節(jié)寶石胚料到激光束腰的豎直距離，即離焦量。通過對豎直平面旋轉(zhuǎn)分度盤在豎直平面分度旋轉(zhuǎn)角度的調(diào)節(jié)，配合上述水平面周轉(zhuǎn)運動、激光二維掃描線軌跡，實現(xiàn)對寶石材料頂面的倒角、側(cè)面的斜切。

如圖4所示，所述水平面旋轉(zhuǎn)裝置包括箱體35、渦輪蝸桿傳動機構(gòu)、傳動軸33，所述傳動軸33及渦輪蝸桿傳動機構(gòu)安設(shè)在箱體35內(nèi)，所述傳動軸33的下端與內(nèi)部升降絲杠21固定連接，上端與懸臂托盤26相連，所述渦輪蝸桿傳動機構(gòu)包括渦輪32、蝸桿36，兩者相嚙合，蝸桿36伸入箱體35內(nèi)并與傳動軸33垂直設(shè)置，蝸桿36通過驅(qū)動電機22驅(qū)動，所述傳動軸33內(nèi)套于渦輪32內(nèi)，并通過鍵34固定連接。驅(qū)動電機22通過渦輪蝸桿傳動機構(gòu)將旋轉(zhuǎn)及驅(qū)動力傳遞給傳動軸33，從而驅(qū)動傳動軸33的的懸臂托盤26做水平面上旋轉(zhuǎn)運動。

如圖5所示，所述豎直平面旋轉(zhuǎn)分度裝置包括在懸臂托盤16上設(shè)置的箱體37、驅(qū)動電機24、齒輪傳動機構(gòu)、輸出軸36，所述齒輪傳動機構(gòu)安設(shè)與箱體37內(nèi)，齒輪傳動機構(gòu)包括主動齒輪35、從動齒輪38，兩者相嚙合，驅(qū)動電機24的輸出軸與主動齒輪35相連，從動齒輪38通過鍵36與輸出軸39相連，所述寶石夾具8與輸出軸39相連，寶石坯料9通過寶石夾具8夾緊。驅(qū)動電機24經(jīng)由驅(qū)動齒輪35將分度旋轉(zhuǎn)運動傳遞給從動齒輪38，從動齒輪38與軸39之間通過鍵36連接，從而驅(qū)動寶石夾具8及寶石胚料做分度旋轉(zhuǎn)運動。托盤26位于寶石胚料9下部，用于承接被去除的材料。

所述控制系統(tǒng)為plc控制裝置，plc控制裝置控制驅(qū)動電機20、驅(qū)動電機22、驅(qū)動電機24以及光纖脈沖激光發(fā)生裝置16，圖中17為控制線路，本發(fā)明通過電動控制，可以實現(xiàn)高精度加工。