激光切割加工方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種激光切割加工方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中激光切割機(jī)加工微小管徑管材的過程中，產(chǎn)生的熱量對(duì)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(gè)步驟：將待切割的管材固定在切割機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上；將切割機(jī)的導(dǎo)水系統(tǒng)的導(dǎo)水管從待切割的薄壁管材的一端插入；啟動(dòng)激光切割機(jī)，使待切割管材旋轉(zhuǎn)；啟動(dòng)激光切割機(jī)的導(dǎo)水系統(tǒng)，使導(dǎo)水管旋轉(zhuǎn)；啟動(dòng)激光切割機(jī)的水循環(huán)模塊；啟動(dòng)激光切割機(jī)的切割頭切割管材的技術(shù)方案，較好地解決了該問題，可用于激光切割加工的工業(yè)生產(chǎn)中。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種薄壁管材的激光濕切割加工方法，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(shí)間，降低加工成本，提高工件質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)，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(shì)。激光微加工由于加工效率高、切割殘?jiān)佟⒎墙佑|加工、易實(shí)現(xiàn)加工過程的自動(dòng)化等特點(diǎn)，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(diǎn)在管材上沿切割線移動(dòng)，同時(shí)輸入高壓氧輔助熔化切割。激光聚焦點(diǎn)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(shí)激光光束傳播的路徑。在激光切割大管徑的管材時(shí)，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(huì)快速產(chǎn)生熱量，零件的熱擴(kuò)散會(huì)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(jìn)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(shì)，因?yàn)樾〉慕饘倭慵谇懈钸^程中會(huì)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?yàn)樘財(cái)U(kuò)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(shí)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?yàn)閮H有一小部分的氣體穿透進(jìn)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(diǎn)，在工件表面會(huì)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(shí)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(diǎn)位直導(dǎo)入冷卻水。CN202006338U公開一種高功率激光切割機(jī)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(hù)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(jìn)氣接頭。CN1827282公開了一種用于CO2數(shù)控激光切割機(jī)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(jī)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(shí)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(qiáng)度、聞耐壓性和聞導(dǎo)熱性。后置導(dǎo)水進(jìn)水，從管材尾部進(jìn)水，軟管深入到旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)部，當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸沿著直線軸進(jìn)給時(shí)，橡膠軟管需要跟著一起進(jìn)給，這種導(dǎo)水方式軟管比較長，增加了水泄露的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)旋轉(zhuǎn)軸密封要求高。同時(shí)結(jié)構(gòu)不緊湊整個(gè)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(jī)導(dǎo)水系統(tǒng)供水不穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)不緊湊，整個(gè)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(bào)道自動(dòng)控制、供水穩(wěn)定的自動(dòng)供水系統(tǒng)。
技術(shù)實(shí)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(duì)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(duì)零件造成的熱損傷小，同時(shí)切割過程中產(chǎn)生的碎屑易清除的優(yōu)點(diǎn)。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(gè)步驟: a)將待切割的管材固定在切割機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上； b)將切割機(jī)的導(dǎo)水系統(tǒng)的導(dǎo)水管從待切割的薄壁管材的一端插入； c)啟動(dòng)激光切割機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸，使待切割管材旋轉(zhuǎn)； d)啟動(dòng)激光切割機(jī)的導(dǎo)水系統(tǒng)，使導(dǎo)水管旋轉(zhuǎn)； e)啟動(dòng)激光切割機(jī)的水循環(huán)模塊； f)啟動(dòng)激光切割機(jī)的切割頭切割管材； 其中，所述的激光切割機(jī)，包括的同軸水射流模塊1、接料模塊I1、二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)II1、吸塵模塊IV和水循環(huán)模塊V ;二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)III包括直線軸I和旋轉(zhuǎn)軸2，旋轉(zhuǎn)軸2安裝在直線軸I的滑軌上，旋轉(zhuǎn)軸2通過管材夾具4夾住管材3高速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿著直線軸2運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)軸2為中空結(jié)構(gòu)，管材3 —端放入旋轉(zhuǎn)軸2中；同軸水射流模塊I位于旋轉(zhuǎn)軸2上部，包括具有激光發(fā)生器5和噴嘴6的同軸水射流裝置；接料模塊II位于噴嘴6下方，由密封腔7和落料盒9組成，吸塵模塊IV由吸塵器和吸塵管組成，吸塵管通過法蘭與密封腔7上的吸塵管安裝孔8連接；水循環(huán)模塊V包括集水管10、污水過濾裝置11、加壓水泵12、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)13，集水管10 —端連接落料盒9，另一端連接污水過濾裝置11，污水過濾裝置11連接加壓水泵12，導(dǎo)水機(jī)構(gòu)進(jìn)水口和加壓水泵12相連，導(dǎo)水管和管材3連接。上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的技術(shù)方案接料模塊尾部的吸塵管安裝孔8配有密封堵頭， 旋轉(zhuǎn)軸2內(nèi)部有防水密封裝置；旋轉(zhuǎn)軸外殼采用防水材料制成。導(dǎo)水機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、聯(lián)軸器、襯套、導(dǎo)水管、進(jìn)水口、出水口，電機(jī)通過聯(lián)軸器、襯套和導(dǎo)水管相連，襯套一端位于聯(lián)軸器內(nèi)，另一端和導(dǎo)水管密封連接，導(dǎo)水管靠近襯套一端具有進(jìn)水口，導(dǎo)水管的外徑小于待加工管材的內(nèi)徑，導(dǎo)水管一端插入待加工管材的內(nèi)部。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(jìn)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)水管在電機(jī)的帶動(dòng)下做與待加工管材反方向的旋轉(zhuǎn)。導(dǎo)水系統(tǒng)還可以包括自動(dòng)供水系統(tǒng)，該自動(dòng)供水系統(tǒng)包括水箱、液位傳感器、進(jìn)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(jìn)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(jī)的導(dǎo)水管相連。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。同軸水射流裝置，呈中空?qǐng)A柱形，上端有光電傳感器安裝座3，光電傳感器I和光電傳感器調(diào)焦旋鈕2設(shè)在光電傳感器安裝座3的上面，光電傳感器安裝座3下面，同軸水射流裝置內(nèi)部設(shè)有45°反射鏡4，與45°反射鏡4對(duì)應(yīng)的圓柱體側(cè)壁上，設(shè)有照明光源11，照明光源11的下面設(shè)有激光發(fā)生器5，45°反射鏡4下面設(shè)有聚焦鏡7，聚焦鏡7對(duì)應(yīng)的圓柱體側(cè)壁上設(shè)有聚焦鏡調(diào)焦微分頭8，聚焦鏡7的下面設(shè)有保護(hù)鏡9，保護(hù)鏡9的下面為具有雙層結(jié)構(gòu)的噴嘴6，水射流12從噴嘴6雙層結(jié)構(gòu)間通過，噴嘴6通過側(cè)壁上的進(jìn)水口 13和高壓供水單元10連接。上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的技術(shù)方案激光發(fā)生器5為光纖激光發(fā)生器。優(yōu)選的技術(shù)方案噴嘴6呈圓環(huán)形，水射流12呈柱狀。聚焦鏡調(diào)焦微分頭8用于水平或垂直調(diào)節(jié)聚焦鏡7。本專利技術(shù)采用最先進(jìn)的光纖激光器，獲得足夠高的峰值功率。高壓水供給單元。用于提供高壓水。采用圓形的噴嘴，水射流基本上呈柱狀。保護(hù)鏡9在加工過程中避免熔融飛濺的碎屑和水流對(duì)聚焦鏡和激光發(fā)生器的影響。本專利技術(shù)提出的用于薄壁微小管徑管材濕切加工的同軸水射流裝置，在水柱維持穩(wěn)定的范圍內(nèi)，對(duì)待加工的產(chǎn)品進(jìn)行加工，使得激光本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種激光加工方法，包括如下幾個(gè)步驟：將待切割的管材固定在切割機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上；將切割機(jī)的導(dǎo)水系統(tǒng)的導(dǎo)水管從待切割的管材一端插入；啟動(dòng)激光切割機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸，使待切割管材旋轉(zhuǎn)；啟動(dòng)激光切割機(jī)的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，使導(dǎo)水管旋轉(zhuǎn)；啟動(dòng)激光切割機(jī)的水循環(huán)模塊；啟動(dòng)激光切割機(jī)的切割頭切割管材；其中，所述的激光切割機(jī)，包括同軸水射流模塊Ⅰ、接料模塊Ⅱ、二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)Ⅲ、吸塵模塊Ⅳ和水循環(huán)模塊Ⅴ；二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)Ⅲ包括直線軸（1）和旋轉(zhuǎn)軸（2），旋轉(zhuǎn)軸（2）安裝在直線軸（1）的滑軌上，旋轉(zhuǎn)軸（2）通過管材夾具（4）夾住管材（3）高速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿著直線軸（2）運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)軸（2）為中空結(jié)構(gòu)，管材（3）一端放入旋轉(zhuǎn)軸（2）中；同軸水射流模塊Ⅰ位于旋轉(zhuǎn)軸（2）上部，包括具有激光發(fā)生器（5）和噴嘴（6）的同軸水射流裝置；接料模塊Ⅱ位于噴嘴（6）下方，由密封腔（7）和落料盒（9）組成，吸塵模塊Ⅳ由吸塵器和吸塵管組成，吸塵管通過法蘭與密封腔（7）上的吸塵管安裝孔（8）連接；水循環(huán)模塊Ⅴ包括集水管（10）、污水過濾裝置（11）、加壓水泵（12）導(dǎo)水機(jī)構(gòu)（13），集水管（10）一端連接落料盒（9），另一端連接污水過濾裝置（11），污水過濾裝置（11）連接加壓水泵（12），導(dǎo)水機(jī)構(gòu)進(jìn)水口和加壓水泵（12）相連，導(dǎo)水管和管材（3）連接。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種激光加工方法，包括如下幾個(gè)步驟: 將待切割的管材固定在切割機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上； 將切割機(jī)的導(dǎo)水系統(tǒng)的導(dǎo)水管從待切割的管材一端插入； 啟動(dòng)激光切割機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸，使待切割管材旋轉(zhuǎn)； 啟動(dòng)激光切割機(jī)的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，使導(dǎo)水管旋轉(zhuǎn)； 啟動(dòng)激光切割機(jī)的水循環(huán)模塊； 啟動(dòng)激光切割機(jī)的切割頭切割管材； 其中，所述的激光切割機(jī)，包括同軸水射流模塊1、接料模塊I1、二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)II1、吸塵模塊IV和水循環(huán)模塊V ;二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)III包括直線軸(I)和旋轉(zhuǎn)軸(2)，旋轉(zhuǎn)軸(2)安裝在直線軸(I)的滑軌上，旋轉(zhuǎn)軸(2 )通過管材夾具(4 )夾住管材(3 )高速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿著直線軸(2)運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)軸(2)為中空結(jié)構(gòu)，管材(3) —端放入旋轉(zhuǎn)軸(2)中；同軸水射流模塊I位于旋轉(zhuǎn)軸(2)上部，包括具有激光發(fā)生器(5)和噴嘴(6)的同軸水射流裝置；接料模塊II位于噴嘴(6)下方，由密封腔(7)和落料盒(9)組成，吸塵模塊IV由吸塵器和吸塵管組成，吸塵管通過法蘭與密封腔(7)上的吸塵管安裝孔(8)連接；水循環(huán)模塊V包括集水管(10)、污水過濾裝置(11)、加壓水泵(12)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)(13)，集水管(10) —端連接落料盒(9)，另一端連接污水過濾裝置(11)，污水過濾裝置(11)連接加壓水泵(12)，導(dǎo)水機(jī)構(gòu)進(jìn)水口和加壓水泵(12)相連，導(dǎo)水管和管材(3)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光切割加工方法，其特征在于在待加工管材切割過程中，導(dǎo)水管(4)在電機(jī)(I)的帶動(dòng)下做與待加工管材(8)反方向的旋轉(zhuǎn)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光切割加工方法，其特征在于導(dǎo)水機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、聯(lián)軸器、襯套、導(dǎo)水管、進(jìn)水口、出水口，電機(jī)通過聯(lián)軸器、襯套和導(dǎo)水管相連，襯套一端位于聯(lián)軸器內(nèi)，另一端和導(dǎo)水管密封連接，導(dǎo)水管靠近襯套一端具有進(jìn)水口，導(dǎo)水管的外徑小于待...

【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(qǐng)(專利權(quán))人：昆山思拓機(jī)器有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：