一種兼容干切和濕切的薄壁管材激光加工設備及方法技術

本發明專利技術提出一種兼容干切和濕切的薄壁管材激光加工設備及方法，所述設備包括工作平臺、直線軸、旋轉軸、Z軸模塊、激光發生器、激光切割頭、水循環模塊、防飛濺機構；直線軸、Z軸模塊設置于工作平臺上，旋轉軸設置于直線軸上，激光切割頭設置在Z軸模塊上。所述水循環模塊包括依次連接的導水機構、加壓水泵、污水過濾裝置、集水管；水循環模塊把加工過程中產生的污水收集起來，經過污水過濾裝置過濾后把干凈水再通過導水機構導入切割點，實現水的循環利用。本發明專利技術根據薄壁管材在激光微加工過程中的具體工藝要求能夠在同一臺設備上實現干切和濕切加工兩種加工工藝，實現在兩種工藝之間方便地切換，簡單不需要特殊的輔助設備。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于激光加工
，涉及一種激光加工設備，特別涉及一種兼容干切和濕切的薄壁管材激光加工設備；同時,本專利技術還涉及一種兼容干切和濕切的薄壁管材激光加工方法。
技術介紹
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，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使之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。市場上同類設備一般只能進行干切加工，原因為設備總體設計時對機器內部(軸系密封、切割頭密封、切割區域密封等)及機器外部(機器整體密封等)密封并未進行全面考慮，導致設備不能兼容濕切工藝。隨著市場對薄壁管材激光切割質量提出越來越高的要求，對設備能同時兼容干切和濕切的需求越來越迫切，市場上出現了從設備總體考慮能兼容薄壁管材濕切的設備，但這些設備一般是必須將干切模塊拆卸掉，而重新裝好濕切模塊，而不是真正同時兼容干切和濕切工藝。這種拆卸干切模塊更換為濕切模塊的工藝實現方法，存在以下弊端:增加客戶維護設備的難度；導致二次裝夾誤差從而降低加工精度；需要準備干切模塊和濕切模塊兩套工藝模塊，成本較高；兩套模塊切換不便導致設備頻繁根據不同材料快速選擇不同工藝方法，不靈活。有鑒于此，如今迫切需要一種同時具備干切和濕切的薄壁管材激光加工設備。
技術實現思路
本專利技術的目的旨在至少解決上述技術缺陷之一，特別是解決現有設備維護難度大、加工精度低、成本高、不靈活的問題。為達到上述目的，本專利技術提出了一種兼容干切和濕切的薄壁管材激光加工設備，包括工作平臺、直線軸、旋轉軸、Z軸模塊、激光發生器、激光切割頭、水循環模塊、防飛濺機構；直線軸、Z軸模塊設置于工作平臺上，旋轉軸設置于直線軸上，激光切割頭設置在Z軸模塊上。所述水循環模塊包括依次連接的導水機構、加壓水泵、污水過濾裝置、集水管；集水管還連有落料盒，導水機構的一端連接旋轉軸的中空密封拉桿，采用后置導水的形式把帶有一定壓力的冷卻水導引到切割點輔助切割，薄壁管材和導水管安裝在旋轉軸內部的中空密封的拉桿中；水循環模塊把加工過程中產生的污水收集起來，經過污水過濾裝置過濾后把干凈水再通過導水機構導入切割點，實現水的循環利用。所述防飛濺機構設有一密封腔，防飛濺機構與激光切割頭進行無縫連接，激光切割頭的激光噴嘴深陷在防飛濺機構的密封腔中。在本專利技術的一個實施例中，所述旋轉軸包括電機、聯軸器、蝸桿、蝸輪、拉桿模塊、外殼、端蓋、夾頭；所述拉桿模塊包括拉桿蓋、活塞、拉桿座、滾動軸承、軸套、拉桿,拉桿為中空結構；所述外殼的一端設置拉桿蓋、拉桿座，另一端設置端蓋；所述拉桿蓋、拉桿座之間設有活塞、軸套、滾動軸承；活塞的兩側分別設有第一氣腔、第二氣腔，第一氣腔、第二氣腔分別設有出入口，通過出入口充放氣，所述出入口連接輔助高壓氣體供氣單元；所述夾頭設置于拉桿的一端，穿過端蓋露出一部分；夾頭通過從旋轉軸靠近拉桿蓋的一端擰入拉桿模塊的另一端螺紋孔中；所述聯軸器將電機的輸出軸和蝸桿軸連接，蝸桿與蝸輪配合，所述蝸輪與拉桿共軸，蝸輪軸即為拉桿軸；電機的轉動最終帶動拉桿軸旋轉運動。進一步地，所述旋轉軸在夾緊管材時，對第一氣腔充氣，高壓氣體會推動拉桿模塊朝第一方向運動，從而帶動外殼、端內蓋和端蓋一起朝第一方向運動，直到端蓋的內圓錐面與夾頭的外圓錐面緊貼為止，端蓋繼續向第一方向運動，導致彈性夾頭收緊，將管材抱住，保持該狀態，管材將一直被夾頭抱緊。需要松開管材時，為第二氣腔充氣、第一氣腔放氣，高壓氣體帶動拉桿模塊朝第二方向運動從而推動外殼、端內蓋和端蓋朝第二方向運動，進而使得彈性夾頭的外圓錐面與端蓋的內圓錐面相脫離，保持松開狀態，此時彈性夾頭依靠自身的彈性回復力保持松開狀態，管材將被松開。在本專利技術的一個實施例中，所述設備還包括管材夾具，用以夾持薄壁管材。在本專利技術的一個實施例中，所述密封腔的一側設有隱藏式推拉門。在本專利技術的一個實施例中，所述防飛濺機構的密封腔設有吸塵管安裝孔，通過該吸塵管安裝孔連接吸塵管。本專利技術還提出了一種上述兼容干切和濕切的薄壁管材激光加工設備的加工方法，包括干切加工步驟、濕切加工步驟。本專利技術提出的一種兼容干切和濕切的薄壁管材激光加工設備采用X、Θ和Z軸三軸系，旋轉軸Θ軸可以容許整根管材從中空的旋轉軸內部穿過，這種旋轉軸形式不但適合干切而且在濕切的時候，可以采用后置導水的形式把帶有一定壓力的冷卻水導引到切割點輔助切割，薄壁管材和導水管安裝在旋轉軸內部的中空密封的拉桿中，在加工過程中即使有水泄露也不會影響旋轉軸內部的電子元器件的正常工作。考慮干切、濕切頻繁切換特性，設計防飛濺模塊，該模塊能與切割頭進行無縫連接。在加工時，兩端夾持，一端切割，切割噴嘴深陷在防飛濺模塊的密封腔里面，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。旋轉軸和直線軸、Z軸模塊均采用防水材料的外殼密閉設計，防水等級IP65以上。相比于干切工藝，濕切工藝多了水循環模塊，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。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，經過過濾裝置過濾后把過濾 后的干凈水再通過導水機構導入切割點，實現了水的循環利用。水循環模塊在濕切加工時只需要通過吸塵管安裝孔通過螺釘安裝上即可使用，拆卸方便。在設備總體設計時，在確保設備整體集成性基礎上，重點考慮了機器內外部的防水密封性設計。將整個機器對防水密封要求較高的功能隔離開，如電控區、光路系統、切割區域、軸系系統等，分別進行模塊化設計。此外采用隱式的移門和鈑金內嵌掛鉤式設計，使得外觀鈑金與機器底座成為一個密封的整體；把切割區間和外部的環境隔離開來。整個加工過程是在密閉的環境中進行，力口工過程中的飛濺、激光輻射等不會對外部空間的操作者存在危害。通過本專利技術提出的兼容干切和濕切的薄壁管材激光加工設備及方法，根據薄壁管材在激光微加工過程中的具體工藝要求能夠在同一臺設備上實現干切和濕切加工兩種加工工藝，實現在兩種工藝之間方便地切換，簡單不需要特殊的輔助設備。不會造成二次裝夾，切換方便，維護便利，不會因為干切和濕切工藝不同而帶來額外成本。本專利技術附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本專利技術的實踐了解到。附圖說明本專利技術上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中: 圖1為兼容干切和濕切的薄壁管材激光加工設備的結構示意圖； 圖2為旋轉軸的立體圖； 圖3為旋轉軸主要部件的剖視圖。具體實施方式下面詳細描述本專利技術的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本專利技術，而不能理解為對本專利技術的限制。在本專利技術的描述中，需要理解的是，術語“上”、“下”、“內”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本專利技術和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種兼容干切和濕切的薄壁管材激光加工設備，其特征在于，包括工作平臺、直線軸、旋轉軸、Z軸模塊、激光發生器、激光切割頭、水循環模塊、防飛濺機構；直線軸、Z軸模塊設置于工作平臺上，旋轉軸設置于直線軸上，激光切割頭設置在Z軸模塊上；所述水循環模塊包括依次連接的導水機構、加壓水泵、污水過濾裝置、集水管；集水管還連有落料盒，導水機構的一端連接旋轉軸的中空密封拉桿，采用后置導水的形式把帶有一定壓力的冷卻水導引到切割點輔助切割，薄壁管材和導水管安裝在旋轉軸內部的中空密封的拉桿中；水循環模塊把加工過程中產生的污水收集起來，經過污水過濾裝置過濾后把干凈水再通過導水機構導入切割點，實現水的循環利用；所述防飛濺機構設有一密封腔，防飛濺機構與激光切割頭進行無縫連接，激光切割頭的激光噴嘴深陷在防飛濺機構的密封腔中。

【技術特征摘要】
1.一種兼容干切和濕切的薄壁管材激光加工設備，其特征在于，包括工作平臺、直線軸、旋轉軸、Z軸模塊、激光發生器、激光切割頭、水循環模塊、防飛濺機構；直線軸、Z軸模塊設置于工作平臺上，旋轉軸設置于直線軸上，激光切割頭設置在Z軸模塊上； 所述水循環模塊包括依次連接的導水機構、加壓水泵、污水過濾裝置、集水管；集水管還連有落料盒，導水機構的一端連接旋轉軸的中空密封拉桿，采用后置導水的形式把帶有一定壓力的冷卻水導引到切割點輔助切割，薄壁管材和導水管安裝在旋轉軸內部的中空密封的拉桿中；水循環模塊把加工過程中產生的污水收集起來，經過污水過濾裝置過濾后把干凈水再通過導水機構導入切割點，實現水的循環利用； 所述防飛濺機構設有一密封腔，防飛濺機構與激光切割頭進行無縫連接，激光切割頭的激光噴嘴深陷在防飛濺機構的密封腔中。2.如權利要求1所述的兼容干切和濕切的薄壁管材激光加工設備，其特征在于，所述旋轉軸包括電機、聯軸器、蝸桿、蝸輪、拉桿模塊、外殼、端蓋、夾頭；所述拉桿模塊包括拉桿蓋、活塞、拉桿座、滾動軸承、軸套、拉桿，拉桿為中空結構；所述外殼的一端設置拉桿蓋、拉桿座，另一端設置端蓋；所述拉桿蓋、拉桿座之間設有活塞、軸套、滾動軸承；活塞的兩側分別設有第一氣腔、第二氣腔，第一氣腔、第二氣腔分別設有出入口，通過出入口充放氣，所述出入口連接輔助高壓氣體供氣單元；所述夾頭設置于拉桿的一端，穿過端蓋露出一部分；夾頭通過從旋轉軸靠近拉...

【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：