激光濕式切割加工方法技術

本發(fā)明專利技術涉及一種激光濕式切割加工方法，主要解決現(xiàn)有技術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)明專利技術采用一種激光濕式切割加工方法，包括如下幾個步驟：將待切割的管材固定在切割機的旋轉(zhuǎn)軸上；將切割機的導水系統(tǒng)的導水管從待切割的薄壁管材的一端插入；啟動激光切割機，使待切割管材旋轉(zhuǎn)；啟動激光切割機的導水系統(tǒng)，使導水管旋轉(zhuǎn)；啟動激光切割機的水循環(huán)模塊；啟動激光切割機的切割頭切割管材的技術方案，較好地解決了該問題，可用于激光濕式切割加工的工業(yè)生產(chǎn)中。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及一種薄壁管材的，具有涉及一種具有前置噴淋導水系統(tǒng)的激光濕切割加工方法。
技術介紹
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(zhì)量的優(yōu)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(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。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。導水方式的具體實現(xiàn):相比于干切工藝，濕切工藝多了導水環(huán)節(jié)，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(tǒng)領域，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，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、聞耐壓性和聞導熱性。后置導水進水，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)構不緊湊整個設備占據(jù)空間大也不利于設備成本的控制。現(xiàn)有技術中的激光切割機導水系統(tǒng)供水不穩(wěn)定，結(jié)構不緊湊，整個設備占據(jù)空間大，也不利于設備成本的控制，現(xiàn)有技術也沒報道自動控制、供水穩(wěn)定的自動供水系統(tǒng)。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術所要解決的技術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。為解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案如下:一種，包括如下幾個步驟: a)將待切割的管材固定在含前置噴淋結(jié)構和同軸式噴嘴的激光切割機的旋轉(zhuǎn)軸上； b)將切割機的導水系統(tǒng)的導水管從待切割的薄壁管材的一端插入； c)啟動激光切割機的旋轉(zhuǎn)軸，使待切割管材旋轉(zhuǎn)； d)啟動激光切割機的導水系統(tǒng)，使導水管旋轉(zhuǎn)； e)啟動激光切割機的水循環(huán)模塊； f)啟動激光切割機的切割頭切割管材； 其中，所述的含前置噴淋結(jié)構和同軸式噴嘴的激光切割機，包括同軸式噴嘴9、夾具10、密封堵頭11和前置噴淋導水機構，前置噴淋導水機構含有自動供水系統(tǒng)；所述的前置噴淋導水機構，包括電機1、聯(lián)軸器2、襯套3、導水管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和導水管4相連，襯套3 —端位于聯(lián)軸器2內(nèi)，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(tǒng)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(nèi)徑，導水管4遠離襯套3端深入待加工管材的內(nèi)部。上述技術方案中，優(yōu)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水管相連。上述技術方案中，優(yōu)選的技術方案水箱由透明材質(zhì)制成；優(yōu)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。同軸式噴嘴，包括三部分:上部分為與激光發(fā)生器連接的連接模塊I，中部為過渡模塊II，下部為噴嘴模塊III，上連接座I內(nèi)部上設有聚焦鏡10，連接模塊I上設有上連接座1，上連接座I上端有外螺紋與激光發(fā)生器連接，下端的螺紋與過濾連接套4連接，并在接合處安裝硅膠墊2和滾花調(diào)節(jié)螺釘3 ;過渡模塊II上設有過渡連接套4，過渡連接套4上設有輔助氣體入口 5 ;噴嘴模塊III由噴嘴內(nèi)芯9和噴嘴外芯7組成，在噴嘴內(nèi)芯9和噴嘴外芯7上有螺紋，二者通過螺紋配合連接，并在連接處通過O形密封圈6密封；高壓水入口 8設置于噴嘴外芯7的側(cè)壁上，開口方向與噴嘴方向垂直。上述同軸式噴嘴技術方案中，優(yōu)選的技術方案為輔助氣體入口 5用于向切割區(qū)噴射輔助氣體，通入的輔助氣體與激光束同軸。優(yōu)選的技術方案為從激光發(fā)生器出射的激光通過安裝在上連接座I上的聚焦鏡10聚焦后，發(fā)射到噴嘴內(nèi)芯9上，冷卻水通過噴嘴外芯7上的聞壓水入口 8,進入嗔嘴外芯的通道內(nèi)。優(yōu)選的技術方案為嗔嘴內(nèi)芯9和嗔嘴外芯7采用紫銅材料制作。優(yōu)選的技術方案為噴嘴內(nèi)芯9比噴嘴外芯7長。優(yōu)選的技術方案為在噴嘴內(nèi)芯9上有外螺紋，噴嘴外芯7上有內(nèi)螺紋，二者通過螺紋配合連接。優(yōu)選的技術方案為高壓水為進行脫氣處理的純凈水或二次過濾后的純凈水。上述技術方案中，優(yōu)選的技術方案同軸水射流裝置還包括工作臺面放置待加工管材14,待加工管材14位于噴嘴11下方。優(yōu)選的技術方案激光發(fā)生器6為光纖激光發(fā)生器。優(yōu)選的技術方案噴嘴11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。本專利技術提出的同軸式的激光噴嘴中:上連接座上端攻有外螺紋與激光發(fā)生器連接，下端的螺紋與過濾連接套連接，在連接的接合處安裝硅膠墊，起緩沖和微調(diào)作用。滾花調(diào)節(jié)螺釘用于手動調(diào)節(jié)噴嘴模塊與激光發(fā)生器的同軸度。在輔助氣體入口通入高本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種激光濕式切割加工方法，包括如下幾個步驟：將待切割的管材固定在含前置噴淋結(jié)構和同軸式噴嘴的激光切割機的旋轉(zhuǎn)軸上；將切割機的導水系統(tǒng)的導水管從待切割的管材一端插入；啟動激光切割機的旋轉(zhuǎn)軸，使待切割管材旋轉(zhuǎn)；啟動激光切割機的導水機構，使導水管旋轉(zhuǎn)；啟動激光切割機的自動供水系統(tǒng)；啟動激光切割機的切割頭切割管材；其中，所述含前置噴淋結(jié)構和同軸式噴嘴的激光切割機，包括同軸式噴嘴（9）、夾具（10）、密封堵頭（11）和前置噴淋導水機構，前置噴淋導水機構含有自動供水系統(tǒng)；所述的前置噴淋導水機構，包括電機（1）、聯(lián)軸器（2）、襯套（3）、導水管（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）和導水管（4）相連，襯套（3）一端位于聯(lián)軸器（2）內(nèi)，另一端和導水管（4）密封連接，導水管（4）靠近襯套（3）一端具有進水口（6），進水口（6）通過密封軸承（7）和自動供水系統(tǒng)（5）連接，導水管（4）的外徑小于待加工管材（8）的內(nèi)徑，導水管（4）遠離襯套（3）端插入待加工管材的內(nèi)部。

【技術特征摘要】
1.一種激光濕式切割加工方法，包括如下幾個步驟: 將待切割的管材固定在含前置噴淋結(jié)構和同軸式噴嘴的激光切割機的旋轉(zhuǎn)軸上； 將切割機的導水系統(tǒng)的導水管從待切割的管材一端插入； 啟動激光切割機的旋轉(zhuǎn)軸，使待切割管材旋轉(zhuǎn)； 啟動激光切割機的導水機構，使導水管旋轉(zhuǎn)； 啟動激光切割機的自動供水系統(tǒng)； 啟動激光切割機的切割頭切割管材； 其中，所述含前置噴淋結(jié)構和同軸式噴嘴的激光切割機，包括同軸式噴嘴(9)、夾具(10)、密封堵頭(11)和前置噴淋導水機構，前置噴淋導水機構含有自動供水系統(tǒng)；所述的前置噴淋導水機構，包括電機(I)、聯(lián)軸器(2)、襯套(3)、導水管(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)和導水管(4)相連，襯套(3) —端位于聯(lián)軸器(2)內(nèi)，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)通過密封軸承(7)和自動供水系統(tǒng)(5)連接，導水管(4)的外徑小于待加工管材(8)的內(nèi)徑，導水管(4 )遠離襯套(3 )端插入待加工管材的內(nèi)部。2.根據(jù)權利要求1所述的激光濕式切割加工方法，其特征在于在待加工管材切割過程中，導水管(4)在電機(I)的帶動下做與待加工管材(8)反方向的旋轉(zhuǎn)。3.根據(jù)權利要求1所述的激光濕式切割加工方法，其特征在于導水機構包括電機、聯(lián)軸器、襯套、導水管、進水口、出水口，電機通過聯(lián)軸器、襯套和導水管相連，襯套一端位于聯(lián)軸器內(nèi)，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(nèi)徑，導水管一端插入待加工管材的內(nèi)部。4.根據(jù)權利要求1所述的激光濕式切割加工方法，其特征在于所述的導水機構還包括自動供水系統(tǒng)，該自動供水系統(tǒng)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...

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