專利名稱：方形管的激光切割方法
方形管的激光切割方法技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光切割技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及方形管的激光切割方法。背景技術(shù)：
目前國內(nèi)激光切割機在平板和圓管材料的切割方面都得到了很 好的應(yīng)用，但在方形金屬管材的切割方面沒有很好的解決方if'辦 法，由于方形管材為平板與圓管的結(jié)合，切割工藝不成熟，使f尋方形 管材的切割質(zhì)量無法得到提高，無法滿足產(chǎn)品的要求，
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種方形管的激光切割方法，能 夠提高切割質(zhì)量。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是方形管的激光切割方法，所述方形管包括平面和轉(zhuǎn)角兩部分，包 括以下步驟101、 切割頭按預(yù)定軌跡對方形管的平面部分進(jìn)行切割，切割頭 與方形管在切割方向上的相對速度為VI;102、 轉(zhuǎn)動所述方形管，切割頭跟隨移動，切割頭與方形管在切割方向上的相對速度為V2,且V2小于VI。步驟102中，切割頭跟隨方形管的轉(zhuǎn)動而移動，使切t'.:頭發(fā)出的 激光束穿過所述轉(zhuǎn)角部分所在圓的圓心。步驟102中，在平面過渡到轉(zhuǎn)角的切割時，轉(zhuǎn)動所述方形管。步驟102中，通過分割轉(zhuǎn)角角度確定所述方形管的轉(zhuǎn)動角度。 ,歩驟102中，在轉(zhuǎn)角的起始到45度內(nèi)，方形管的轉(zhuǎn)動速度為等 加速碌程，在轉(zhuǎn)角4;度到90度內(nèi)，方形管的轉(zhuǎn)動速度為等減速過程。所述方形管為碳鋼或不銹鋼材料。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明中分別采用不同的切割速度用于切割方形管的平面和轉(zhuǎn) 角，且切割轉(zhuǎn)角時速度變小，有利于充分對轉(zhuǎn)角進(jìn)行冇效切割；在對 轉(zhuǎn)角進(jìn)行切割時，激光束垂直于切割的平面，.即激光束穿過轉(zhuǎn)角所在 圓的圓心，在轉(zhuǎn)角的起始到45度內(nèi)，方形管的轉(zhuǎn)動速度為等加速過 程，在轉(zhuǎn)角45度到90度內(nèi)，方形管的轉(zhuǎn)動速度為等減速過程，這陣 就針對管材的具體形狀適應(yīng)性地對切割方法進(jìn)行改動，提高了管材最 終的切割質(zhì)量。
下面參照附圖結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一 步的描述。 圖1是本發(fā)明中切割方形管平面部分的示意圖。 圖2是本發(fā)明中切割方形管轉(zhuǎn)角部分的示意圖。 圖3是本發(fā)明的角度分割的示意圖(一 )。 圖4是本發(fā)明的角度分割的示意圖(二)。具體實施方式
本發(fā)明的方形管的激光切割方法，所述方形管包括平面和轉(zhuǎn)角兩部分，包括以下步驟101、切割頭按預(yù)定軌跡對方形管的平面部分進(jìn)行切割，切割頭 與方形管在切割方向上的相對速度為VI;.102、轉(zhuǎn)動所述方形管，切割頭跟隨移動，切割頭與方形管在切 割方向上的相對速度為V2,且V2小于VI。 -歩驟102中，切割頭跟隨方形管的轉(zhuǎn)動而移動，仿:切割頭發(fā)出的 激光束穿過所述轉(zhuǎn)角部分所在圓的圓心。步驟102中，在平面過渡到轉(zhuǎn)角的切割時，轉(zhuǎn)動所述方形管。步驟102,中，通過分割轉(zhuǎn)角角度確定所述方形管的轉(zhuǎn)動角度。步驟102中，在轉(zhuǎn)角的起始到45度內(nèi)，方形管的轉(zhuǎn)動速度為4-加速過程，在轉(zhuǎn)角45度到9()度內(nèi)，方形管的轉(zhuǎn)動速度為等減速過W方形管為^炭鋼或不銹鋼材料。下面對本發(fā)明的方法進(jìn)行具體說明在方管平面切割使用正常的平板切割方式，在轉(zhuǎn)角處要低速切 割；在方管轉(zhuǎn)動時，切割頭必須時刻與方管的切割刃口保持某一相對 速度，且整個過程的相對速度均不同，因此對于編程坐標(biāo)位置的控制 極其重要。需要的設(shè)備有配旋轉(zhuǎn)工作臺的激光切割機，且要求旋轉(zhuǎn) 工作臺夾具為四爪卡盤。切割頭沿管材軸向移動的軸定義為X軸，切割頭沿管材徑向水平 移動的軸定義為Y軸，切割頭沿管材徑向上下移動的軸定義為Z軸，裝夾及帶動管材旋轉(zhuǎn)的軸定義為A軸。整個切割過程切割的起刀點一般定義在管材的平面以便亍穿 孔，穿孔完后切割平面內(nèi)的圖形，此過程與平板切割沒有區(qū)別，且A 軸(管材)保持不動；問題的關(guān)鍵是如何對管材的棱邊圓弧進(jìn)行正確 的切割，現(xiàn)就圓弧處的切割做個說明當(dāng)切割頭達(dá)到圓角弧處時，A 軸開始帶動管材轉(zhuǎn)動，同時.Y軸沿A軸旋轉(zhuǎn)的切線方向移動以保證激 光束始終穿過過渡圓角的圓心，具體的Y軸位置計算參見下文；在此 過程中切割頭(Z軸)隨著A軸的旋轉(zhuǎn)而上下移動，以保證激光束的 焦點與板面的位置不變；X軸的移動與平板圖形切割沒有區(qū)別。具體 的A軸轉(zhuǎn)速及Y軸位移參見下文。具體步驟如下步驟1:將管材裝夾好如圖1所示位置，切割頭隨動到管材表面 之上切割高度，在整個切割過程中切割頭在與管材表面始終保持這一 位置做相對運動，同時激光束垂直于切割平面。首先切割頭在管材的 平面上切割相應(yīng)的圖案并設(shè)在此過程的速度為VI，然后由平-面過渡 到轉(zhuǎn)角的切割并設(shè)此過程的速度為V2。步驟2:方型管材開始轉(zhuǎn)動(轉(zhuǎn)90度)，同時切割頭Y軸開始跟 隨A軸旋轉(zhuǎn)而移動。圓角過渡處激光束始終穿過過渡圓角的圓心，Y 軸位置的計算如下<formula>formula see original document page 6</formula>."、Y。為管材確定的定值；Le = V^'+《， 〃為轉(zhuǎn)動角度，如果A軸轉(zhuǎn)動角度速度為w，則P-0t。管材轉(zhuǎn)動時轉(zhuǎn)角的等加速和等減速控制(A軸轉(zhuǎn)速的計算)。在轉(zhuǎn)角的起始到4 5度內(nèi)，方形管的轉(zhuǎn)動速度為等加速過程，在轉(zhuǎn)角4 5度到9 0度內(nèi)為等減速過程。其中進(jìn)給速度V2-V。xN, V。為設(shè)定的轉(zhuǎn)角基準(zhǔn)速度；N為加 減速倍率；V,為實際轉(zhuǎn)動時的合成速度即CNC路徑速度F。v2=f = Vf f:其中，C = J[(:)2 +1 ] x (L2acos2" + Y。2sin^ + La Y。sin2y9) +1 V AY此處，采用角度等分法根據(jù)圖形可以計算出前后兩點的坐標(biāo)值，AX和AY為兩位置坐標(biāo)值的差值。在切割程序的編制時，對旋轉(zhuǎn)角度的處理，可以才艮據(jù)轉(zhuǎn)角半徑大 小，采用角度等分的方法(如圖3 、 4所示)，比如8等分、16等分、 32等分等，分得越細(xì)位置越精確，但視管材大十、圓角大小和切割 質(zhì)量來定。經(jīng)驗證，16等分對于大多數(shù)管材都能得到較滿意的切割 質(zhì)量。此處，轉(zhuǎn)角的角度分割即相對應(yīng)于方形管的轉(zhuǎn)動角度。步驟3:方形管的平面再轉(zhuǎn)到水平位置后，即重復(fù)步驟1的內(nèi)容。 方形管的整個切割過程就是以上三個步驟的循環(huán)。 在整個切割過程中，切割頭的快速移動高度必須設(shè)定為大于管材 外接圓半徑。F = x [(—)2 +1] x (L + Y02sin2/ + LaY0sin2") +1另外在切割方形管時還有一個難點就是轉(zhuǎn)角處對激光功率的控 制，由于我們采用了功率與速度相關(guān)的控制方法，所以這一難點在解決速度的同時也得到了很好的解決。對于管材直徑小于50mm的情況 用脈沖切割會得到較滿意的質(zhì)量。以上所述可解決之前切割方形管所存在的技術(shù)困難，提高了管材 最終的切割質(zhì)量，從而擴大了激光切割機的使用范圍與功能。
權(quán)利要求
1.方形管的激光切割方法，所述方形管包括平面和轉(zhuǎn)角兩部分，其特征在于，包括以下步驟101、切割頭按預(yù)定軌跡對方形管的平面部分進(jìn)行切割，切割頭與方形管在切割方向上的相對速度為V1；102、轉(zhuǎn)動所述方形管，切割頭跟隨移動，切割頭與方形管在切割方向上的相對速度為V2，且V2小于V1。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方形管的激光切割方法，其特征在于 步驟102中，切割頭跟隨方形管的轉(zhuǎn)動而移動，使切割頭發(fā)出的激光 束穿過所述轉(zhuǎn)角.部分所在圓的圓心。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方形管的激光切割方法，其特征在于 步驟102中，在平面過渡到轉(zhuǎn)角的切割時，轉(zhuǎn)動所述方形管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方形管的激光切割方法，其特征在于 步驟]02中，通過分割轉(zhuǎn)角角度確定所述方形管的轉(zhuǎn)動角度。
5. 根據(jù)機利要求1所述的方形管的激光切割方法，其特征在亍 步驟102中，在轉(zhuǎn)角的起始到45度內(nèi)，方形管的轉(zhuǎn)動速度為等加速 過程，在轉(zhuǎn)角45度到90度內(nèi)，方形管的轉(zhuǎn)動速度為等減速過程。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的方形管的激光切割方法，其 特征在于所述方形管為碳鋼或不銹鋼材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了方形管的激光切割方法，涉及激光切割技術(shù)領(lǐng)域。所述方形管包括平面和轉(zhuǎn)角兩部分，該方法包括以下步驟切割頭按預(yù)定軌跡對方形管的平面部分進(jìn)行切割，切割頭與方形管在切割方向上的相對速度為V1；轉(zhuǎn)動所述方形管，切割頭跟隨移動，切割頭與方形管在切割方向上的相對速度為V2，且V2小于V1。本發(fā)明的切割方法能夠提高切割質(zhì)量。
文檔編號B23K26/08GK101264553SQ20081006500
公開日2008年9月17日 申請日期2008年1月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月2日
發(fā)明者濤 余, 劉振芳, 超 鄧, 高云峰 申請人:深圳市大族激光科技股份有限公司