薄壁管材的激光濕切割加工方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種薄壁管材的激光濕切割加工方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中激光切割機加工微小管徑管材的過程中，產(chǎn)生的熱量對零件造成熱損傷，碎屑不易清除的問題，本發(fā)明專利技術(shù)采用一種激光濕切割加工方法，包括如下幾個步驟：將待切割的薄壁管材一端密封，并在靠近密封端用激光切割機的夾套固定；將導(dǎo)水系統(tǒng)的導(dǎo)水管從待切割的薄壁管材的另一端插入；啟動激光切割機，使待切割管材高速旋轉(zhuǎn)；啟動激光切割機的前置噴淋導(dǎo)水系統(tǒng)，使導(dǎo)水管旋轉(zhuǎn)；開啟前置噴淋導(dǎo)水系統(tǒng)的自動供水系統(tǒng)，使高壓水從導(dǎo)水管噴水口噴出，作用于薄壁管材的待切割處；開啟激光切割機的切割頭切割薄壁管材的技術(shù)方案，較好地解決了該問題，可用于激光濕切割加工的工業(yè)生產(chǎn)中。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種，具有涉及一種具有前置噴淋導(dǎo)水系統(tǒng)的激光濕切割加工方法。
技術(shù)介紹
激光切割技術(shù)由于具有減少加工時間，降低加工成本，提高工件質(zhì)量的優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于金屬和非金屬材料的加工中，而激光切割加工也漸漸有取代傳統(tǒng)刀具的趨勢。激光微加工由于加工效率高、切割殘渣少、非接觸加工、易實現(xiàn)加工過程的自動化等特點，因而成為薄壁管材加工的主要方法。薄壁管材的激光切割是由相互重疊的激光脈沖點在管材上沿切割線移動，同時輸入高壓氧輔助熔化切割。激光聚焦點處材料熔融氣化，熔渣被氣體吹出，在金屬管壁上形成切割軌跡。熔融氣體和熔渣起初向外發(fā)射，但是最后，大部分的蒸汽都變成了碎屑，散布在燒蝕圖樣表面四周和刻槽內(nèi)。碎屑的形成破壞了零件的外觀和性能。它也降低了燒蝕效率，由于前一次留下來的碎屑可能擋住下一次掃描時激光光束傳播的路徑。在激光切割大管徑的管材時，小區(qū)域過熱帶來的影響不大。但是，很多應(yīng)用中需要切割微小管徑的管材，(管徑一般小于5mm)在激光加工過程中會快速產(chǎn)生熱量，零件的熱擴散會產(chǎn)生熱損傷，無論是熱影響區(qū)、融化區(qū)域、重鑄，還是渣滓，都改變了微結(jié)構(gòu)。零件熱影響區(qū)域危害了零件的完整性，進而明顯降低了加工產(chǎn)量。一般激光微加工工藝有干切和濕切兩種工藝，干切工藝是將輔助氣體吹在激光與材質(zhì)作用區(qū)域，用于去除切口的碎渣并冷卻激光作用區(qū)。濕切通常在小零件切割中有優(yōu)勢，因為小的金屬零件在切割過程中會快速產(chǎn)生熱量，濕切在保持熱影響區(qū)溫度最小方面具有重要作用，尤其是因為特擴散導(dǎo)致的溫度增加，濕切能幫助維持工件中最佳的熱管理。同時由于熔化及凝結(jié)后的材料仍殘留在切口及切割表面。為了消除它們，有限氣壓的輔助氣流通常在激光束附近被生成。但是，這一氣流并不十分有效，因為僅有一小部分的氣體穿透進入切口。除了切口附近的碎屑，還有熔化顆粒以及蒸發(fā)材料在表面的沉積。而引入高壓水到切割點，在工件表面會產(chǎn)生一層很薄的水膜。落在薄膜上的顆粒很快冷卻并無法粘結(jié)在工件的表面。導(dǎo)水方式的具體實現(xiàn):相比于干切工藝，濕切工藝多了導(dǎo)水環(huán)節(jié)，需要向切表I]點位直導(dǎo)入冷卻水。CN202006338U公開一種高功率激光切割機和導(dǎo)光系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其是水冷激光切割頭，其包括水冷聚焦鏡內(nèi)筒、水冷聚焦鏡外套，水冷聚焦鏡內(nèi)筒、水冷聚焦鏡外套之間通有冷卻水，聚集鏡及其保護片安裝在水冷聚焦鏡內(nèi)筒中，所述水冷聚焦鏡內(nèi)筒的激光輸出端安裝有縱向截面呈兩端小、中間大的雙錐形吹氣套，在吹氣套的上錐部外側(cè)表面上設(shè)置有進氣接頭。CN1827282公開了一種用于CO2數(shù)控激光切割機的數(shù)控激光切割頭及其制造方法。數(shù)控激光切割頭包括水冷組件，所述水冷組件的上、下部分均是整體式環(huán)形冷卻水道結(jié)構(gòu)，其環(huán)形冷卻水槽是一次性機械加工成型的；采用以上技術(shù)使數(shù)控激光切割頭在使用時氣壓與光能量的損耗小、聚焦效果好、密封性好、被切割的板材厚度更大、板材利用率高，并具有聞強度、聞耐壓性和聞導(dǎo)熱性。后置導(dǎo)水進水，從管材尾部進水，軟管深入到旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)部，當旋轉(zhuǎn)軸沿著直線軸進給時，橡膠軟管需要跟著一起進給，這種導(dǎo)水方式軟管比較長，增加了水泄露的風險，對旋轉(zhuǎn)軸密封要求高。同時結(jié)構(gòu)不緊湊整個設(shè)備占據(jù)空間大也不利于設(shè)備成本的控制。現(xiàn)有技術(shù)中的激光切割機導(dǎo)水系統(tǒng)供水不穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)不緊湊，整個設(shè)備占據(jù)空間大，也不利于設(shè)備成本的控制，現(xiàn)有技術(shù)也沒報道自動控制、供水穩(wěn)定的自動供水系統(tǒng)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是激光加工微小管徑管材的過程中，產(chǎn)生的熱量對零件造成熱損傷，碎屑不易清除的問題，提供一種，該方法具有對零件造成的熱損傷小，同時切割過程中產(chǎn)生的碎屑易清除的優(yōu)點。為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案如下:一種，包括如下幾個步驟: a)將待切割的薄壁管材一端密封，并在靠近密封端用激光切割機的夾套固定； b)將導(dǎo)水系統(tǒng)的導(dǎo)水管從待切割的薄壁管材的另一端插入； c)啟動激光切割機，使待切割管材高速旋轉(zhuǎn)； d)啟動激光切割機的前置噴淋導(dǎo)水系統(tǒng)，使導(dǎo)水管旋轉(zhuǎn)； e)開啟前置噴淋導(dǎo)水系統(tǒng)的自動供水系統(tǒng)，使高壓水從導(dǎo)水管噴水口噴出，作用于薄壁管材的待切割處。f)開啟激光切割機的切割頭切割薄壁管材； 其中，所述的所述的前置噴淋導(dǎo)水系統(tǒng)，包括電機1、聯(lián)軸器2、襯套3、導(dǎo)水管4、動供水系統(tǒng)5和進水口 6,電機I通過聯(lián)軸器2、襯套3和導(dǎo)水管4相連,襯套3 —端位于聯(lián)軸器2內(nèi)，另一端和導(dǎo)水管4密封連接，導(dǎo)水管4靠近襯套3 —端具有進水口 6，進水口 6和自動供水系統(tǒng)5密封軸承7連接，導(dǎo)水管4的外徑小于待加工管材8的內(nèi)徑，導(dǎo)水管4遠離襯套3端深入待加工管材的內(nèi)部。上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的技術(shù)方案導(dǎo)水管上有長槽形的噴水口，高壓水進入導(dǎo)水管后從噴水口噴出。在待加工管材切割過程中，導(dǎo)水管4在電機I的帶動下做與待加工管材8反方向的旋轉(zhuǎn)。自動供水系統(tǒng)5包括水箱、液位傳感器、進水口、電磁閥、出水口、離心泵、水管和液位線；液位傳感器位于水箱內(nèi)的中上部液位線位置，進水口的一端連接在水箱上部，另一端通過電磁閥和水源相連；水管的一端位于水箱的底部或側(cè)面，并位于液位線以下；水管的另一端和離心泵相連，出水口的一端位于離心泵上，另一端和激光切割機的導(dǎo)水管相連。上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的技術(shù)方案水箱由透明材質(zhì)制成；優(yōu)選的技術(shù)方案液位傳感器、電磁閥、離心泵由可編程控制器(PLC)控制。相比于干切工藝，濕切工藝多了導(dǎo)水環(huán)節(jié)，需要向切割點位置導(dǎo)入冷卻水。本專利技術(shù)提出的前置噴淋導(dǎo)水系統(tǒng)中:導(dǎo)水管是采用比管材內(nèi)徑更細的管材，把水送到切割端，其上有長槽形的噴水口，聞壓水射入導(dǎo)水管后會從噴水口噴出。在管材切割過程中，管材夾具帶動管材高速旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)水管在電機的帶動下做與管材反方向的旋轉(zhuǎn)，噴水口旋轉(zhuǎn)，從而可以實現(xiàn)整個管材的冷卻。導(dǎo)水管與管材之間為間隙配合，防止在相對運動過程中導(dǎo)水管磨損管材。襯套安裝在導(dǎo)水管末端，一則保護導(dǎo)水管，二則如果切割微小管徑管材時，導(dǎo)水管的外徑更小，導(dǎo)水管末端安裝襯套，方便與聯(lián)軸器連接。電機的輸出軸與聯(lián)軸器連接，聯(lián)軸器的另一端與安裝好導(dǎo)水管的襯套連接，從而把電機輸出軸的旋轉(zhuǎn)運動傳遞到導(dǎo)水管。水箱由透明材質(zhì)制作，可以隨時觀察水位的變化。在水箱中安裝有液位傳感器，預(yù)先設(shè)定液位傳感器的數(shù)值，只要水位低于液位傳感器的示數(shù)，液位傳感器發(fā)出信號，電磁閥打開，向水箱中注水。電磁閥處于常閉的狀態(tài)。離心泵有進水口和出水口，進水口通過水管與水箱連接，經(jīng)過離心泵的水流變成高壓水由出水口射出，出水口與導(dǎo)水管連接。整個過程由PLC控制，供水穩(wěn)定。所用的供水裝置，克服了現(xiàn)有供水系統(tǒng)供水不穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)不緊湊，整個設(shè)備占據(jù)空間大，設(shè)備成本高的弊端，具有供水穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)緊湊，整個設(shè)備占據(jù)空間小，設(shè)備成本低的優(yōu)點。激光切割中，導(dǎo)入的冷卻水作用:1.在激光切割時冷卻管材。2.清除碎屑。熔融金屬和金屬蒸汽在管材表面的沉積，導(dǎo)入的冷卻水在工件表面會產(chǎn)生一層很薄的水膜，落在薄膜上的顆粒很快冷卻并無法粘結(jié)在工件的表面。與激光束同軸的輔助高壓氣體把冷卻的碎屑吹出切割區(qū)，碎屑隨同水流一起匯集到污水過濾裝置進行過濾。本專利技術(shù)中的離心泵對冷卻水進行加壓，能更好地起到清除碎屑的作用。本專利技術(shù)提出的適用于薄壁管材濕切加工的具有前置導(dǎo)水系統(tǒng)的激光切割方法，用于激光加工微小管徑管材的過程中引入高壓水快速冷卻，防止管材的過度灼燒，減少切割過程本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種薄壁管材的激光濕切割加工方法，包括如下幾個步驟：將待切割的薄壁管材一端密封，并在靠近密封端用激光切割機的夾套固定；將導(dǎo)水系統(tǒng)的導(dǎo)水管從待切割的薄壁管材的另一端插入；啟動激光切割機，使待切割管材高速旋轉(zhuǎn)；啟動激光切割機的前置噴淋導(dǎo)水系統(tǒng)，使導(dǎo)水管旋轉(zhuǎn)；開啟前置噴淋導(dǎo)水系統(tǒng)的自動供水系統(tǒng)，使高壓水從導(dǎo)水管噴水口噴出，作用于薄壁管材的待切割處；開啟激光切割機的切割頭切割薄壁管材；其中，所述的前置噴淋導(dǎo)水系統(tǒng)，包括電機（1）、聯(lián)軸器（2）、襯套（3）、導(dǎo)水管（4）、自動供水系統(tǒng)（5）和進水口（6），電機（1）通過聯(lián)軸器（2）、襯套（3）和導(dǎo)水管（4）相連，襯套（3）一端位于聯(lián)軸器（2）內(nèi)，另一端和導(dǎo)水管（4）密封連接，導(dǎo)水管（4）靠近襯套（3）一端具有進水口（6），進水口（6）和自動供水系統(tǒng)（5）密封軸承（7）連接，導(dǎo)水管（4）的外徑小于待加工管材（8）的內(nèi)徑，導(dǎo)水管（4）遠離襯套（3）端插入待加工管材的內(nèi)部。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種薄壁管材的激光濕切割加工方法，包括如下幾個步驟: 將待切割的薄壁管材一端密封，并在靠近密封端用激光切割機的夾套固定； 將導(dǎo)水系統(tǒng)的導(dǎo)水管從待切割的薄壁管材的另一端插入； 啟動激光切割機，使待切割管材高速旋轉(zhuǎn)； 啟動激光切割機的前置噴淋導(dǎo)水系統(tǒng)，使導(dǎo)水管旋轉(zhuǎn)； 開啟前置噴淋導(dǎo)水系統(tǒng)的自動供水系統(tǒng)，使高壓水從導(dǎo)水管噴水口噴出，作用于薄壁管材的待切割處； 開啟激光切割機的切割頭切割薄壁管材； 其中，所述的前置噴淋導(dǎo)水系統(tǒng)，包括電機(I)、聯(lián)軸器(2)、襯套(3)、導(dǎo)水管(4)、自動供水系統(tǒng)(5)和進水口(6)，電機(I)通過聯(lián)軸器(2)、襯套(3)和導(dǎo)水管(4)相連，襯套(3)一端位于聯(lián)軸器(2)內(nèi)，另一端和導(dǎo)水管(4)密封連接，導(dǎo)水管(4)靠近襯套(3) —端具有進水口(6)，進水口(6)和自動供水系統(tǒng)(5)密封軸承(7)連接，導(dǎo)水管(4)的外徑小于待加工管材(8 )的內(nèi)徑，導(dǎo)水管(4 )遠離襯套(3...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：魏志凌，寧軍，夏發(fā)平，馬秀云，
申請(專利權(quán))人：昆山思拓機器有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：