專利名稱：一種用于軟材料切割的激光切割系統(tǒng)及其切割方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于激光切割機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種用于軟材料切割的激光切割系統(tǒng)及其切割方法。
背景技術(shù)：
目前，用于軟材料如皮革、服裝面料、柔性電路板、軟基陶瓷片等切割所采用的CO2激光器的功率在2(T150W的范圍內(nèi)(肖豪，論我國(guó)激光切割技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展，http//wenku.baidu.com)。精度要求高的激光器為固體紫外激光,但是這類激光器(高海瑞，紫外激光器的發(fā)展與應(yīng)用，中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2010.N08)價(jià)格昂貴。因此，如何在現(xiàn)有中小功率的CO2激光器的基礎(chǔ)上對(duì)工裝進(jìn)行改進(jìn)，使其精度得到進(jìn)一步的提高，有很大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。這類激光切割的優(yōu)點(diǎn)是無應(yīng)力切割，圖案可以設(shè)計(jì)的靈活多樣(陳凌志，激光機(jī)的原理說明及部分配件的功能，WWW.laserzg.com ),但存在的問題是切口寬,灰塵大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種環(huán)境友好、能提高切割效率和切割精度的用于軟材料切割的激光切割系統(tǒng)及其切割方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:用于軟材料切割的激光切割系統(tǒng)包括激光諧振器、主控計(jì)算機(jī)、數(shù)控裝置、橫向伺服電機(jī)、縱向伺服電機(jī)、透鏡和工作臺(tái)。工作臺(tái)的正上方裝有透鏡 ，透鏡的正上方裝有反射鏡，反射鏡的鏡面一側(cè)裝有激光諧振器，反射鏡與激光諧振器位于同一水平線上。激光諧振器與激光電源電連接，激光諧振器的冷卻水接頭通過冷卻水管與冷卻水裝置的接口連接，激光電源、激光諧振器、冷卻水裝置和數(shù)控裝置通過各自的信號(hào)電纜與主控計(jì)算機(jī)對(duì)應(yīng)的接口相連。透鏡的正下方固定有輔助氣體噴嘴，輔助氣體噴嘴正對(duì)著工作臺(tái)，輔助氣體噴嘴通過軟管與輔助氣源聯(lián)接。輔助氣體噴嘴、透鏡、反射鏡和激光諧振器都固定在激光管座內(nèi)。工作臺(tái)的上平面設(shè)有圖案槽，工作臺(tái)的下平面固定裝有橫向滑塊和縱向滑塊，橫向滑塊和縱向滑塊安裝在各自對(duì)應(yīng)的縱向滑槽和橫向滑槽內(nèi)，縱向滑槽和橫向滑槽固定在工作臺(tái)基座上。橫向滑塊與橫向絲桿螺紋連接，縱向滑塊與縱向絲桿螺紋連接，橫向伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫向絲桿，縱向伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)縱向絲桿；數(shù)控裝置通過電源電纜與橫向伺服電機(jī)和縱向伺服電機(jī)分別連接。在工作臺(tái)的下平面固定有吸風(fēng)罩，吸風(fēng)罩通過吸風(fēng)軟管與吸風(fēng)泵連接。所述的圖案槽是根據(jù)待切割工件的圖案而在對(duì)應(yīng)切縫的正下方所開出的溝槽，所述溝槽與待切割工件的圖案完全重合，溝槽寬度為0.2^1.0mm，溝槽兩側(cè)或溝槽一側(cè)或溝槽底部設(shè)有排氣道，排氣道與吸風(fēng)罩連通。所述的用于軟材料的激光切割系統(tǒng)的切割方法是:
第一步:先開啟主控計(jì)算機(jī)和冷卻水裝置，再依次開啟激光電源和數(shù)控裝置；
第二步:在主控計(jì)算機(jī)上裝入切割圖案用控制軟件，校對(duì)切割零點(diǎn)；根據(jù)待切割工件的厚度，設(shè)置激光切割的功率和切割速度；
第三步:放置待切割工件，打開輔助氣源和吸風(fēng)泵，調(diào)節(jié)吹氣壓力和吸風(fēng)泵風(fēng)量；第四步:開啟激光諧振器、橫向伺服電機(jī)和縱向伺服電機(jī)，開始切割；根據(jù)切割狀態(tài)進(jìn)一步調(diào)節(jié)吹氣壓力和吸氣泵風(fēng)量；
第五步，切割完畢。在上述切割方法中:所述待切割工件為軟材料，其材質(zhì)為皮革、服裝面料、柔性電路板和軟基陶瓷片中的一種；所述輔助氣源為壓縮空氣、瓶裝氮?dú)夂蜌鍤庵械囊环N，輔助氣源的壓力為0.2^0.8Mpa ;所述吸風(fēng)泵的吸風(fēng)量為5(T500M3/min。

本激光切割系統(tǒng)在切割時(shí)，激光諧振器產(chǎn)生的激光束通過反射鏡達(dá)到透鏡再到工作臺(tái)5，輔助氣體噴嘴與激光束同軸向下吹氣，主控計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令通過數(shù)控裝置指揮置于工作臺(tái)下方的橫向伺服電機(jī)和縱向伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的橫向絲桿和縱向絲桿帶動(dòng)工作臺(tái)平面移動(dòng)，激光束掃過圖案槽，在待切割工件上切割出與圖案一致的圖形。切割時(shí)吸風(fēng)泵工作，將切割時(shí)產(chǎn)生的灰塵吸走。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下積極效果:
本發(fā)明采用激光束出口同軸吹氣，吹氣量可通過輔助氣體管道的壓力調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)，輔助氣源的壓力為0.2^0.8Mpa，輔助氣體為壓縮空氣、瓶裝氮?dú)夂蜌鍤庵械囊环N，根據(jù)待切割工件的材質(zhì)而選擇氣體。切割時(shí)在被切割工件上面吹氣，切割所產(chǎn)生的灰塵通過與溝槽連通的吸風(fēng)罩吸走，減少了灰塵對(duì)工件和環(huán)境的污染。本發(fā)明的工作臺(tái)面根據(jù)要待切割工件的圖案開出溝槽，對(duì)應(yīng)切縫的正下方就是圖案槽。該圖案槽與帶切割的圖案完全重合，溝槽的寬度略大于切縫寬度，以保證產(chǎn)品的切割精度，圖案槽的寬度根據(jù)待切割工件的材質(zhì)不同以及精度要求不同而不同。和吸風(fēng)系統(tǒng)的聯(lián)通是通過溝槽的底部或側(cè)面的排氣道實(shí)現(xiàn)，以避免工作臺(tái)的上平面因開溝槽失去支撐而陷落，同時(shí)灰層又能順利排出而不堵塞吸風(fēng)通道。本發(fā)明的吸風(fēng)罩具有足夠的吸風(fēng)量，不僅提高了切割效率和切割精度，且避免了污染環(huán)境，故風(fēng)量調(diào)整到以激光切割待切割工件時(shí)以不出現(xiàn)燃燒的火光為宜。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，切割寬度由原來的0.35mm變成0.15^0.2mm，切割效率提高50%以上，工件表面不再有灰塵。因此，本發(fā)明具有環(huán)境友好、能提高切割效率和切割精度的特點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的激光切割系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 圖2是本發(fā)明的激光切割方法示意圖
具體實(shí)施例下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，并非對(duì)其保護(hù)范圍的限制:
實(shí)施例1
一種用于軟材料切割的激光切割系統(tǒng)及其切割方法。本實(shí)施例所述的激光切割系統(tǒng)如圖1所示，包括激光諧振器19、主控計(jì)算機(jī)16、數(shù)控裝置15、橫向伺服電機(jī)14、縱向伺服電機(jī)9、透鏡3和工作臺(tái)5。工作臺(tái)5的正上方裝有透鏡3，透鏡3的正上方裝有反射鏡1，反射鏡I的鏡面一側(cè)裝有激光諧振器19,反射鏡I與激光諧振器19位于同一水平線上。激光諧振器19與激光電源17電連接，激光諧振器19的冷卻水接頭通過冷卻水管與冷卻水裝置18的接口連接，激光電源17、激光諧振器19、冷卻水裝置18和數(shù)控裝置15通過各自的信號(hào)電纜與主控計(jì)算機(jī)16對(duì)應(yīng)的接口相連。透鏡3的正下方固定有輔助氣體噴嘴4，輔助氣體噴嘴4的噴嘴對(duì)著工作臺(tái)5，輔助氣體噴嘴4通過軟管與輔助氣源聯(lián)接。輔助氣體噴嘴4、透鏡3、反射鏡I和激光諧振器19都固定在激光管座20內(nèi)。工作臺(tái)5的上平面設(shè)有圖案槽6，工作臺(tái)5的下平面固定裝有橫向滑塊和縱向滑塊，橫向滑塊和縱向滑塊安裝在各自對(duì)應(yīng)的縱向滑槽和橫向滑槽內(nèi)，縱向滑槽和橫向滑槽固定在工作臺(tái)基座7上。橫向滑塊與橫向絲桿13螺紋連接，縱向滑塊與縱向絲桿8螺紋連接，橫向伺服電機(jī)14驅(qū)動(dòng)橫向絲桿13，縱向伺服電機(jī)9驅(qū)動(dòng)縱向絲桿8 ;數(shù)控裝置15通過電源電纜與橫向伺服電機(jī)14和縱向伺服電機(jī)9分別連接。在工作臺(tái)5的下平面固定有吸風(fēng)罩10，吸風(fēng)罩10通過吸風(fēng)軟管11與吸風(fēng)泵12連接。所述的圖案槽6是根據(jù)待切割工件21的圖案而在對(duì)應(yīng)切縫的正下方所開出的溝槽，所述溝槽與待切割工件21的圖案完全重合，溝槽寬度為0.2^0.7mm。如圖2所示，溝槽兩側(cè)設(shè)有排氣道22，排氣道22與吸風(fēng)罩10連通。本實(shí)施例所述的用于軟材料切割的激光切割系統(tǒng)及其切割方法是:
第一步:先開啟主控計(jì)算機(jī) 16和冷卻水裝置18，再依次開啟激光電源17和數(shù)控裝置
15 ；
第二步:在主控計(jì)算機(jī)16上裝入切割圖案用控制軟件，校對(duì)切割零點(diǎn)；根據(jù)待切割工件21的厚度，設(shè)置激光切割的功率和切割速度；
第三步:放置待切割工件21，打開輔助氣源和吸風(fēng)泵12，調(diào)節(jié)吹氣壓力和吸風(fēng)泵12風(fēng)
量;
第四步:開啟激光諧振器19、橫向伺服電機(jī)14和縱向伺服電機(jī)9，開始切割；根據(jù)切割狀態(tài)進(jìn)一步調(diào)節(jié)吹氣壓力和吸風(fēng)泵12風(fēng)量；
第五步，切割完畢。本實(shí)施例所述切割方法中:輔助氣源為壓縮空氣，壓力為0.2^0.5Mpa ;吸風(fēng)泵12的吸風(fēng)量為5(T200M3/min ;待切割工件為服裝面料。實(shí)施例2
一種用于軟材料切割的激光切割系統(tǒng)及其切割方法。本實(shí)施例除下述技術(shù)參數(shù)外，其余同實(shí)施例1:
所述圖案槽6的溝槽寬度為0.3^0.8mm，溝槽兩側(cè)設(shè)有排氣道22 ；
所述切割方法中:輔助氣源為壓縮空氣，壓力為0.3^0.6Mpa ;吸風(fēng)泵12的吸風(fēng)量為5(T500M3/min ;待切割工件為皮革。實(shí)施例3
一種用于軟材料切割的激光切割系統(tǒng)及其切割方法。本實(shí)施例除下述技術(shù)參數(shù)外，其余同實(shí)施例1:所述圖案槽6的溝槽寬度為0.4~0.9mm，溝槽一側(cè)設(shè)有排氣道22 ；
所述切割方法中:輔助氣源為瓶裝氮?dú)猓瑝毫?.4^0.7Mpa ;吸風(fēng)泵12的吸風(fēng)量為20(T400M3/min ;待切割工件為柔性電路板。實(shí)施例4
一種用于軟材料切割的激光切割系統(tǒng)及其切割方法。本實(shí)施例除下述技術(shù)參數(shù)外，其余同實(shí)施例1:
所述圖案槽6的溝槽寬度為0.5 lmm，溝槽底部設(shè)有排氣道22 ；
所述切割方法中:輔助氣源瓶裝氬氣，壓力為0.5^0.SMpa ;吸風(fēng)泵12的吸風(fēng)量為30(T500M3/min ;待切割工件為軟基陶瓷片。本具體實(shí)施方式
所述激光切割系統(tǒng)在切割時(shí)，激光諧振器19產(chǎn)生的激光束2通過反射鏡I達(dá)到透鏡3再到工作臺(tái)5，輔助氣體噴嘴4與激光束2同軸向下吹氣，主控計(jì)算機(jī)16發(fā)出的指令通過數(shù)控裝置15指揮置于工作臺(tái)5下方的橫向伺服電機(jī)14和縱向伺服電機(jī)9驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的橫向絲桿13和縱向絲桿8帶動(dòng)工作臺(tái)5平面移動(dòng)，激光束2掃過圖案槽6，在待切割工件21 (見圖2)上切割出與圖案一致的圖形。切割時(shí)吸風(fēng)泵12工作，將切割時(shí)產(chǎn)生的灰塵吸走。由于采用上述技術(shù)方案，本具體實(shí)施方式
與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下積極效果: 本具體實(shí)施方式
采用激光束2出口同軸吹氣，吹氣量可通過輔助氣體管道的壓力調(diào)節(jié)
裝置調(diào)節(jié)，輔助氣源的壓力為0.2^0.8Mpa，輔助氣體為壓縮空氣、瓶裝氮?dú)夂蜌鍤庵械囊环N，根據(jù)待切割工件21的材質(zhì)而選擇氣體。切割時(shí)在工作臺(tái)5上對(duì)應(yīng)的切割線位置開溝槽，在被切割的工件21上面吹氣，切割所產(chǎn)生的灰塵通過與溝槽連通的吸風(fēng)罩10吸走，減少了灰塵對(duì)工件和環(huán)境的污染。本具體實(shí)施方式
的工作臺(tái)面5根據(jù)待切割工件21的圖案開出溝槽6，對(duì)應(yīng)切縫的正下方就是圖案槽6。該圖案槽6與帶切割的圖案完全重合，溝槽6的寬度略大于切縫寬度，以保證產(chǎn)品的切割精度，圖案槽6的寬度根據(jù)待切割工件21的材質(zhì)不同以及精度要求不同而不同。和吸風(fēng)系統(tǒng)的聯(lián)通是通過溝槽的底部或側(cè)面的排氣道22實(shí)現(xiàn)，以避免工作臺(tái)5的上平面因開溝槽失去支撐而陷落，同時(shí)灰層又能順利排出而不堵塞吸風(fēng)通道。本具體實(shí)施方式
的吸風(fēng)罩10具有足夠的吸風(fēng)量，不僅提高了切割效率和切割精度，且避免了在污染環(huán)境；故風(fēng)量調(diào)整到以激光切割待切割工件時(shí)以不出現(xiàn)燃燒的火光為宜。本具體實(shí)施方式
與現(xiàn)有技術(shù)相比，切割寬度由原來的0.35mm變成0.15^0.2mm，切割效率提高50%以上，工件表面不再有灰塵。因此，本具體實(shí)施方式
具有環(huán)境友好、能提高切割效率和切割精度的特點(diǎn)。因此，本具體實(shí)施方式
具有環(huán)境友好、能提高切割效率和切割精度的特點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種用于軟材料的激光切割系統(tǒng)，其特征在于所述的激光切割系統(tǒng)包括激光諧振器(19)、主控計(jì)算機(jī)(16)、數(shù)控裝置(15)、橫向伺服電機(jī)(14)、縱向伺服電機(jī)(9)、透鏡(3)和工作臺(tái)(5)； 工作臺(tái)(5)的正上方裝有透鏡(3)，透鏡(3)的正上方裝有反射鏡(1)，反射鏡(I)的鏡面一側(cè)裝有激光諧振器(19)，反射鏡(I)與激光諧振器(19)位于同一水平線上；激光諧振器(19)與激光電源(17)電連接，激光諧振器(19)的冷卻水接頭通過冷卻水管與冷卻水裝置(18)的接口連接，激光電源(17)、激光諧振器(19)、冷卻水裝置(18)和數(shù)控裝置(15)通過各自的信號(hào)電纜與主控計(jì)算機(jī)(16)對(duì)應(yīng)的接口相連；透鏡(3)的正下方固定有輔助氣體噴嘴(4)，輔助氣體噴嘴(4)正對(duì)著工作臺(tái)(5)，輔助氣體噴嘴(4)通過軟管與輔助氣源聯(lián)接；輔助氣體噴嘴(4)、透鏡(3)、反射鏡(I)和激光諧振器(19)都固定在激光管座(20)內(nèi)； 工作臺(tái)(5)的上平面設(shè)有圖案槽￠)，工作臺(tái)(5)虛下平面固定裝有橫向滑塊和縱向滑塊，橫向滑塊和縱向滑塊安裝在各自對(duì)應(yīng)的縱向滑槽和橫向滑槽內(nèi)，縱向滑槽和橫向滑槽固定在工作臺(tái)基座(7)上；橫向滑塊與橫向絲桿(13)螺紋連接，縱向滑塊與縱向絲桿(8)螺紋連接，橫向伺服電機(jī)(14)驅(qū)動(dòng)橫向絲桿(13)，縱向伺服電機(jī)(9)驅(qū)動(dòng)縱向絲桿⑶，數(shù)控裝置(15)通過電源電纜 與橫向伺服電機(jī)(14)和縱向伺服電機(jī)(9)分別連接； 在工作臺(tái)(5)的下平面固定有吸風(fēng)罩(10)，吸風(fēng)罩(10)通過吸風(fēng)軟管(11)與吸風(fēng)泵(12)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于軟材料的激光切割系統(tǒng)，其特征在于所述圖案槽(6)是根據(jù)待切割工件(21)的圖案而在對(duì)應(yīng)切縫的正下方所開出的溝槽，所述溝槽與待切割工件(21)的圖案完全重合，溝槽寬度為0.2^1.0mm，溝槽底部或溝槽兩側(cè)或溝槽一側(cè)設(shè)有排氣道(22)，排氣道(22)與吸風(fēng)罩(10)連通。
3.—種如權(quán)利要求1所述的用于軟材料的激光切割系統(tǒng)的切割方法，其特征在于: 第一步:先開啟主控計(jì)算機(jī)(16)和冷卻水裝置(18)，再依次開啟激光電源(17)和數(shù)控裝置(15)； 第二步:在主控計(jì)算機(jī)(16)上裝入切割圖案用控制軟件，校對(duì)切割零點(diǎn)；根據(jù)待切割工件(21)的厚度，設(shè)置激光切割的功率和切割速度； 第三步:放置待切割工件(21)，打開輔助氣源和吸風(fēng)泵(12)，調(diào)節(jié)吹氣壓力和吸風(fēng)泵(12)風(fēng)量； 第四步:開啟激光諧振器(19)、橫向伺服電機(jī)(14)和縱向伺服電機(jī)(9)，開始切割；根據(jù)切割狀態(tài)進(jìn)一步調(diào)節(jié)吹氣壓力和吸風(fēng)泵(12)風(fēng)量； 第五步，切割完畢。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述用于軟材料的激光切割系統(tǒng)的切割方法，其特征在于所待切割工件(21)為軟材料，其材質(zhì)為皮革、服裝面料、柔性電路板和軟基陶瓷片中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述用于軟材料的激光切割系統(tǒng)的切割方法，其特征在于所述輔助氣源為壓縮空氣、瓶裝氮?dú)夂蜌鍤庵械囊环N,輔助氣源的壓力為0.2^0.8Mpa。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述用于軟材料的激光切割系統(tǒng)的切割方法，其特征在于所述吸風(fēng)泵(12)的吸風(fēng)量為5(T500M3/min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于軟材料切割的激光切割系統(tǒng)及其切割方法。其技術(shù)方案是工作臺(tái)(5)的正上方依次裝有透鏡(3)和反射鏡(1)，反射鏡(1)的鏡面一側(cè)裝有激光諧振器(19)。激光電源(17)、激光諧振器(19)、冷卻水裝置(18)和數(shù)控裝置(15)與主控計(jì)算機(jī)(16)對(duì)應(yīng)的接口相連。透鏡(3)的正下方固定的輔助氣體噴嘴(4))的正對(duì)著工作臺(tái)(5)。工作臺(tái)(5)的上平面設(shè)有圖案槽(6)，工作臺(tái)(5)下平面固定的橫向滑塊和縱向滑塊安裝在各自對(duì)應(yīng)的縱向滑槽和橫向滑槽內(nèi)，縱向滑槽和橫向滑槽固定在工作臺(tái)基座(7)上。橫向伺服電機(jī)(14)和縱向伺服電機(jī)(9)通過對(duì)應(yīng)的橫向絲桿(13)和縱向絲桿(8)帶動(dòng)各自的橫向滑塊和縱向滑塊。本發(fā)明具有環(huán)境友好、能提高切割效率和切割精度的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B23K26/38GK103143842SQ201310084200
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月18日
發(fā)明者劉虎, 謝光遠(yuǎn), 石亮, 彭梓 申請(qǐng)人:武漢科技大學(xué)