專利名稱：激光切割機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種激光切割機，具體涉及一種兼容薄壁管材干切和濕切工藝的激光切割機。
背景技術：
激光切割技術由于具有減少加工時間，降低加工成本，提高工件質量的優點，被廣泛應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。在薄壁管材激光加工中濕切工藝通常在小零件切割中有優勢，因為微小尺寸的金屬零件在切割過程中會快速產生熱量，濕切在保持熱影響區溫度最小方面具有重要作用，同時濕切導入的冷卻水在工件表面會產生一層很薄的水膜，落在薄膜上的顆粒很快冷卻并無法粘結在工件的表面，避免切割中的污染。而在加工大尺寸零件時干切加工可以提高加工速度，而且也不存在濕切加工時產生污水需要過濾分離的環節，能夠節省加工成本。但是無論是何種工藝都需要根據具體的加工要求選擇。在激光切割大管徑的管材時，小區域過熱帶來的影響不大。但是，很多應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生熱量，零件的熱擴散會產生熱損傷，無論是熱影響區、融化區域、重鑄，還是渣滓，都改變了微結構。零件熱影響區域危害了零件的完整性，進而明顯降低了加工產量。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作用區域，用于去除切口的碎渣并冷卻激光作用區。濕切通常在小零件切割中有優勢，因為小的金屬零件在切割過程中會快速產生熱量，濕切在保持熱影響區溫度最小方面具有重要作用，尤其是因為特擴散導致的溫度增加，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在工件的表面。導水方式的具體實現:相比于干切工藝，濕切工藝多了導水環節，需要向切表I]點位直導入冷卻水。CN202006338U公開一種高功率激光切割機和導光系統領域，尤其是水冷激光切割頭，其包括水冷聚焦鏡內筒、水冷聚焦鏡外套，水冷聚焦鏡內筒、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筒中，所述水冷聚焦鏡內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表面上設置有進氣接頭。
CN1827282公開了一種用于CO2數控激光切割機的數控激光切割頭及其制造方法。數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形冷卻水道結構，其環形冷卻水槽是一次性機械加工成型的；采用以上技術使數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、聞耐壓性和聞導熱性。現有技術中的激光切割機都不能把干濕切割兩種工藝結合起來，本發明提出一種適用于管材激光加工，能夠同時兼容干切和濕切兩種加工工藝的加工裝置。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是在薄壁管材激光加工時只能干切或者只能濕切，不能同時兼容兩種加工工藝的問題。本發明提供一種激光切割機，采用該激光切割機能夠同時兼顧干切和濕切兩種加工工藝，而且在兩種加工工藝之間切換，不需其他的設備和裝置，具有簡單方便的優點。為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下:一種激光切割機，包括加工模塊、接料模塊、二維運動平臺、吸塵模塊和水循環模塊；二維運動平臺包括直線軸I和旋轉軸2，旋轉軸2安裝在直線軸I的滑軌上，旋轉軸2通過管材夾具4夾住管材3高速旋轉，同時沿著直線軸2運動，旋轉軸2為中空結構，管材3 —端放入旋轉軸2中；加工模塊位于旋轉軸2上部，包括激光發生器5和噴嘴6 ;接料模塊位于噴嘴6下方，由密封腔7和落料盒9組成，吸塵模塊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；水循環模塊包括集水管10、污水過濾裝置11、加壓水泵12導水機構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，導水機構進水口和加壓水泵12相連，導水管和管材3連接。上述技術方案中，優選的技術方案接料模塊尾部的吸塵管安裝孔8配有密封堵頭，
旋轉軸2內部有防水密封裝置；旋轉軸外殼采用防水材料制成。導水機構包括電機、聯軸器、襯套、導水管、進水口、出水口，電機通過聯軸器、襯套和導水管相連，襯套一端位于聯軸器內，另一端和導水管密封連接，導水管靠近襯套一端具有進水口，導水管的外徑小于待加工管材的內徑，導水管一端插入待加工管材的內部。優選的技術方案導水管上有長槽形的噴水口，高壓水進入導水管后從噴水口噴出。在待加工管材切割過程中，導水管在電機的帶動下做與待加工管材反方向的旋轉。導水系統還可以包括自動供水系統，該自動供水系統包括水箱、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水管相連。水箱由透明材質制成；優選的技術方案液位傳感器、電磁閥、離心泵由可編程控制器PLC控制。相比于干切工藝，濕切工藝多了導水環節，需要向切割點位置導入冷卻水。本發明提出的前置噴淋導水機構中:導水管是采用比管材內徑更細的管材，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，導水管在電機的帶動下做與管材反方向的旋轉，噴水口旋轉，從而可以實現整個管材的冷卻。導水管與管材之間為間隙配合，防止在相對運動過程中導水管磨損管材。襯套安裝在導水管末端，一則保護導水管，二則如果切割微小管徑管材時，導水管的外徑更小，導水管末端安裝襯套，方便與聯軸器連接。本發明提出的兼容薄壁管材干、濕加工工藝的激光切割機，其特點有:
在加工時，工件兩端被夾持，一端切割，切割噴嘴深陷在擋水圈里面，形成了一個密封腔，水霧、氣體等是在這個密封腔中，不會擴展到整個加工區域中去。加工區域完全采用防水密封設計，使用同一套接料模塊，兩種加工工藝之間不需要進行特殊切換。如采用干切加工工藝，在接料模塊中會充滿粉塵，為了避免這些粉塵對加工質量產生影響，或是這些粉塵遺留在管材中造成局部切割不良，需及時通過吸塵器將這些粉塵或煙塵顆粒吸出接料模塊。在干切時通過吸塵管連接法蘭把吸塵管用螺釘與密封腔連接起來。吸塵口的位置不能正對著切割頭的噴嘴，這樣當吸塵模塊工作的時候，會影響噴嘴中出射的激光束的正常工作。如果激光切割后的管材尺寸微小，吸塵的時候會把管材吸走，因此設計網孔，防止吸走管材。吸塵管連接到薄壁管材激光加工機器后面板上配置的吸塵器接口上，通過吸塵器接口就可以把吸塵管和所配置的吸塵器連接。二維運動平臺包括高精密運動的旋轉軸和直線軸，將旋轉軸安裝在直線軸滑軌上，旋轉軸夾緊管材高速旋轉，同時可以沿著直線軸運動。旋轉軸中空，管材可以通過。為了防止濕切加工時水泄露，旋轉軸內部有嚴格的防水密封裝置，防止水流泄露，影響電機的正常工作，同時旋轉軸外殼也采用防水材料制作。當機器采用濕切加工工藝時，由于加工過程中會有水霧在接料模塊中，為防止這些水霧到處飛濺，接料模塊起到防水飛濺的功能。在濕切加工時，將接料模塊尾部的吸塵管安裝孔用堵頭堵住，防止水霧散逸到工作空間。在濕切加工時水循環模塊包括導水機構和加工后產生的污水過濾回收再利用模塊。其中導水機構是把高壓的冷卻水導入到切割點，水射流充滿整個管材的內徑，污水過濾回收再利用模塊是把加工過程中產生的污水收集起來，經過過濾裝置過濾。整個水循環過程為:導水機構把干凈的高壓冷卻水導入到切割點，加工過程中產生的污水通過各個集水管收集起來，匯集到污水過濾裝置進行過濾，經過多級過濾后除去污水中的固體殘渣和油污的干凈水通過水泵加壓后再通過導水機構運送到切割點。從而實現水循環利用，減少加工過程中的污水排放，節能環保。激光切割中，導入的冷卻水作用: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，導入的冷卻水在工件表面會產生一層很薄的水膜，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，碎屑隨同水流一起匯集到污水過濾裝置進行過濾。本發明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。激光切割機的導水機構，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，減少切割過程中的污染。所用的供水裝置，克服了供水現有供水系統供水不穩定，結構不緊湊，整個設備占據空間大，設備成本高的弊端，具有供水穩定，結構緊湊，整個設備占據空間小，設備成本低的優點。
本發明提出的適用于薄壁微型管材激光加工，能夠同時兼容干切和濕切兩種加工工藝的裝置，而且在兩種加工工藝之間切換簡單方便，不需其他的設備和裝置，況且冷卻水可以循環利用，節約了生產成本，取得了較好的技術效果。


圖1為激光切割機結構示意圖。圖2為導水機構的結構示意圖。圖3為自動供水結構示意圖。圖1中，1為直線軸，2為旋轉軸，3為管材，4為管材夾具，5為激光發生器，6為噴嘴，7為密封腔,8為吸塵管安裝孔,9為落料盒,10為集水管，11為污水過濾裝置，12為加壓水泵，13為導水機構，14為加工模塊。圖2中，1為電機,2為聯軸器,3為襯套,4為導水管,5為自動供水系統,6為進水口，7為密封軸承，8為待加工管材。圖3中，I為水箱，2液位傳感器，3進水口，4為電磁閥，5為出水口、6為離心泵，7為水管，8為液位線。下面通過實施例對本發明作進一步的闡述，但不僅限于本實施例。
具體實施例
實施例1
一種激光切割機，如圖1所示，包括加工模塊、接料模塊、二維運動平臺、吸塵模塊和水循環模塊；二維運動平臺包括直線軸I和旋轉軸2，旋轉軸2安裝在直線軸I的滑軌上，旋轉軸2通過管材夾具4夾住管材3高速旋轉，同時沿著直線軸2運動，旋轉軸2為中空結構，管材3 —端放入旋轉軸2中；加工模塊位于旋轉軸2上部，包括激光發生器5和噴嘴6 ;接料模塊位于噴嘴6下方，由密封腔7和落料盒9組成，吸塵模塊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；水循環模塊包括集水管10、污水過濾裝置11、加壓水泵12導水機構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，導水機構進水口和加壓水泵12相連，導水管和管材3連接。導水機構含有自動供水系統；如圖2所不,所述的導水機構包括電機1、聯軸器2、襯套3、導水管4、自動供水系統5和進水口 6，電機I通過聯軸器2、襯套3和導水管4相連，襯套3 —端位于聯軸器2內，另一端和導水管4密封連接，導水管4靠近襯套3 —端具有進水口 6，進水口 6和自動供水系統5密封軸承7連接，導水管4的外徑小于待加工管材8的內徑,導水管4遠離襯套3端深入待加工管材的內部。所述的的自動供水裝置，如圖3所示，包括水箱1、液位傳感器2、進水口 3、電磁閥
4、出水口 5、離心泵6、水管7和液位線8 ;液位傳感器2位于水箱1內的中上部液位線8位置，進水口 3的一端連接在水箱1上部，另一端通過電磁閥4和水源相連；水管7的一端位于水箱1的底部或側面，并位于液位線8以下；水管7的另一端和離心泵6相連，出水口 5的一端位于離心泵6上，另一端和激光切割機的導水管相連。水箱I由透明材質制成，液位傳感器、電磁閥4、離心泵6由可編程控制器控制。該裝置能夠同時兼容干切和濕切兩種加工工藝，而且在兩種加工工藝之間切換簡單方便，不需其他的設備和裝置，況且冷卻水可以循環利用，節約了生產成本。
權利要求
1.一種激光切割機，包括加工模塊、接料模塊、二維運動平臺、吸塵模塊和水循環模塊；二維運動平臺包括直線軸(I)和旋轉軸(2)，旋轉軸(2)安裝在直線軸(I)的滑軌上，旋轉軸(2 )通過管材夾具(4 )夾住管材(3 )高速旋轉，同時沿著直線軸(2 )運動，旋轉軸(2 )為中空結構，管材(3) —端放入旋轉軸(2)中；加工模塊位于旋轉軸(2)上部，包括激光發生器(5)和噴嘴(6);接料模塊位于噴嘴(6)下方，由密封腔(7)和落料盒(9)組成，吸塵模塊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；水循環模塊包括集水管(10)、污水過濾裝置(11)、加壓水泵(12)、導水機構(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)，導水機構進水口和加壓水泵(12)相連，導水管和管材(3)連接。
2.根據權利要求1所述的激光切割機，其特征在于接料模塊尾部的吸塵管安裝孔(8)配有密封堵頭。
3.根據權利要求1所述的激光切割機，其特征在于旋轉軸(2)內部有防水密封裝置。
4.根據權利要求1所述的激光切割機，其特征在于旋轉軸外殼采用防水材料制成。
5.根據權利要求1所述的激光切割機，其特征在于導水機構包括電機、聯軸器、襯套、導水管、進水口、出水口，電機通過聯軸器、襯套和導水管相連，襯套一端位于聯軸器內，另一端和導水管密封連接，導水管靠近襯套一端具有進水口，導水管的外徑小于待加工管材的內徑，導水管一端插入待加工管材的內部。
6.根據權利要求5所述的激光切割機，其特征在于所述的導水機構還包括自動供水系統，該自動供水系統包括水箱、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水管相連，液位傳感器、電磁閥、離心泵由可編程控制器控制。
全文摘要
本發明涉及一種激光切割機，主要解決現有薄壁管材激光加工技術中，激光切割機只能干切或者只能濕切，不能同時兼容兩種加工工藝的問題。本發明通過采用一種激光切割機，包括吸塵模塊和水循環模塊；吸塵模塊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；水循環模塊包括集水管(10)、污水過濾裝置(11)、加壓水泵(12)、導水機構(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)，導水機構進水口和加壓水泵(12)相連，導水管和管材(3)連接待加工管材的內部的技術方案，較好地解決了該問題，可用于激光干、濕切割加工的工業生產中。
文檔編號B23K26/38GK103212853SQ20121001584
公開日2013年7月24日 申請日期2012年1月19日 優先權日2012年1月19日
發明者魏志凌, 寧軍, 夏發平, 馬秀云 申請人:昆山思拓機器有限公司