含同軸水射流結構的激光切割機制造技術

本發明專利技術涉及一種激光切割機，主要解決現有技術中激光切割小尺寸零件時過度灼熱和冷卻碎屑大量沉積在加工零件表面，影響加工質量的問題，本發明專利技術通過采用一種激光切割機，包括同軸水射流模塊Ⅰ、接料模塊Ⅱ、二維運動平臺Ⅲ、吸塵模塊Ⅳ和水循環模塊Ⅴ；二維運動平臺Ⅲ；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的吸塵管安裝孔連接；水循環模塊包括集水管、污水過濾裝置、加壓水泵導水機構，集水管一端連接落料盒，另一端連接污水過濾裝置，污水過濾裝置連接加壓水泵，導水機構進水口和加壓水泵相連，導水管和管材連接待加工管材的內部的技術方案，較好地解決了該問題，可用于激光濕切割加工的工業生產中。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種含同軸水射流結構的激光切割機，具有涉及一種兼容薄壁管材干切和濕切工藝的激光切割機。
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，本專利技術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。
技術實現思路
本專利技術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。本專利技術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，本專利技術采用的技術方案如下:一種激光切割機，包括的同軸水射流模塊1、接料模塊I1、二維運動平臺II1、吸塵模塊IV和水循環模塊V ;二維運動平臺III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；同軸水射流模塊I位于旋轉軸2上部，包括具有激光發生器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；水循環模塊V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。同軸水射流裝置，呈中空圓柱形，上端有光電傳感器安裝座3，光電傳感器I和光電傳感器調焦旋鈕2設在光電傳感器安裝座3的上面，光電傳感器安裝座3下面，同軸水射流裝置內部設有45°反射鏡4，與45°反射鏡4對應的圓柱體側壁上，設有照明光源11，照明光源11的下面設有激光發生器5，45°反射鏡4下面設有聚焦鏡7，聚焦鏡7對應的圓柱體側壁上設有聚焦鏡調焦微分頭8，聚焦鏡7的下面設有保護鏡9，保護鏡9的下面為具有雙層結構的噴嘴6，水射流12從噴嘴6雙層結構間通過，噴嘴6通過側壁上的進水口 13和高壓供水單元10連接。上述技術方案中，優選的技術方案激光發生器5為光纖激光發生器。優選的技術方案噴嘴6呈圓環形，水射流12呈柱狀。聚焦鏡調焦微分頭8用于水平或垂直調節聚焦鏡7。本專利技術采用最先進的光纖激光器，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。保護鏡9在加工過程中避免熔融飛濺的碎屑和水流對聚焦鏡和激光發生器的影響。本專利技術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，在水柱維持穩定的范圍內，對待加工的產品進行加工，使得激光能量積累和傳導產生的熱量被水帶走，可以避免激光在對薄壁管材切割時的熱損傷及灼熱，同時清除切割過程中產生的碎屑。因為水射流非常細，其作用力在工件上是微乎其微的，對水的消耗也很少，由于不產生任何熱損傷，能夠比干式激光更好地加工多種類型的材料。相比于輔助高壓氣體的高成本,加工過程中的高消耗，水可以就地取材，損耗少，成本低，加工過程中的蒸發物或熔渣基本都被水流帶走，保護了環境。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。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種激光切割機，包括同軸水射流模塊Ⅰ、接料模塊Ⅱ、二維運動平臺Ⅲ、吸塵模塊Ⅳ和水循環模塊Ⅴ；二維運動平臺Ⅲ包括直線軸（1）和旋轉軸（2），旋轉軸（2）安裝在直線軸（1）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）一端放入旋轉軸（2）中；同軸水射流模塊Ⅰ位于旋轉軸（2）上部，包括具有激光發生器（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；水循環模塊Ⅴ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。

【技術特征摘要】
1.一種激光切割機，包括同軸水射流模塊1、接料模塊I1、二維運動平臺II1、吸塵模塊IV和水循環模塊V ;二維運動平臺III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；同軸水射流模塊I位于旋轉軸(2)上部，包括具有激光發生器(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；水循環模塊V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...

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