[發明專利]一種利用氣流穩定焦點位置的多孔切割嘴

無效

• 申請號: 201210015711.7
• 申請日: 2012-01-19
• 公開（公告）號: CN103212838A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 魏志凌;寧軍;程曄
• 申請（專利權）人: 昆山思拓機器有限公司
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

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技術領域

本發明涉及一種利用氣流穩定焦點位置的多孔切割嘴，屬于機械設計領域，具體涉及一種用于對薄板進行激光切割的多孔噴氣切割嘴。

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背景技術

激光切割的原理是激光束聚焦在被切割材料表面，利用焦點處極高的能量密度使材料融化或者汽化，同時通過切割嘴噴出的高速氣體輔助切割。要實現良好的連續切割，必須滿足焦點始終位于被切割材料的表面。當切割材料面積較大時，由于材料本身的不平整度或裝夾工具的不平整度，要保證焦點始終位于被切割材料表面變得很困難，從而影響激光切割的效果。目前通常使用的技術有2種，一種是接觸式方法，采用壓住或者夾住金屬薄板的方法，來達到激光切割過程中焦點在材料表面位置恒定的目的；另一種通過電容傳感器方式，利用金屬切割嘴與被切割材料之間的電容效應，實時調整切割嘴與被切割材料的距離。這兩種方法都有其局限性：方法一必須與材料保持接觸，可能會破壞材料，同時也會因為必須保持接觸而導致使用上的一些限制；方法二必須適用于導體材料切割，同時必須有電動的Z軸來實時調整切割嘴與被切割材料距離，電容傳感器及其配套裝置成本高，容易受到干擾。

另有一種新型的方法，采用具有較大接觸面的單孔切割嘴，能夠利用切割嘴吹出的高壓氣體產生的負壓效應，把被切割材料吸附到切割嘴附近，保持距離穩定。這種方法有一個弊端，當被切割材料表面已經有被切割過的圖案時，單孔吹氣的負壓效果會產生變化，導致切割嘴與被切割材料的距離隨著切割過程的進行發生變化。

因此，利用一種新型的切割嘴形狀，在激光切割過程中使激光焦點始終穩定在材料表面上，且不隨切割的進行而發生變化具有重要意義。

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發明內容

本發明旨在解決以上加工技術問題，發明一種針對激光切割薄板時使用的利用氣流穩定焦點位置的多孔切割嘴，該種切割嘴可以使得在激光切割過程中激光焦點始終穩定在材料表面上，且不隨切割的進行而發生變化。

采用一種新型的切割嘴結構，相比之前傳統的切割嘴，本切割嘴具有一個較大的平面，當高壓氣體通過切割嘴中心的小孔吹向材料表面時，切割嘴與材料之前的空氣高速流動，由流體力學可知，高速流動的氣體壓力比靜止的氣體壓力低，從而導致材料下表面所受氣體壓力大于材料上表面所受氣體壓力，使材料貼近切割嘴，與切割嘴向外吹出的氣體壓力保持平衡，從而保持切割嘴與被切割材料距離恒定，達到焦距穩定在被切割材料表面的目的。

同時，本切割嘴至少具有一組外環吹氣孔，外環氣孔也吹出高壓氣體，當切割嘴中心氣孔下方有被切割掉的鏤空區域，從而引起中心氣孔負壓吸附效果發生變化時，外環氣孔依然能夠保持負壓吸附，從而達到穩定焦點于被切割材料表面的目的。

通過切割嘴形狀的獨特設計，可以使得在切割過程中焦點始終穩定在被切割材料的表面，同時在切割過程中不受影響。

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附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解。

圖1??切割嘴形狀圖

圖2??切割嘴作用原理圖

具體實施方式

采用一種新型的切割嘴結構，相比之前傳統的切割嘴，本切割嘴具有一個較大的平面，當高壓氣體通過切割嘴中心的小孔吹向材料表面時，切割嘴與材料之前的空氣高速流動，由流體力學可知，高速流動的氣體壓力比靜止的氣體壓力低，從而導致材料下表面所受氣體壓力大于材料上表面所受氣體壓力，使材料貼近切割嘴，與切割嘴向外吹出的氣體壓力保持平衡，從而保持切割嘴與被切割材料距離恒定，達到焦距穩定在被切割材料表面的目的。

同時，本切割嘴至少具有一組外環吹氣孔，外環氣孔也吹出高壓氣體，當切割嘴中心氣孔下方有被切割掉的鏤空區域，從而引起中心氣孔負壓吸附效果發生變化時，外環氣孔依然能夠保持負壓吸附，從而達到穩定焦點于被切割材料表面的目的。

應用此結構設計所需的加工方法容易達到較高的加工精度，加工簡單易行，加工成本低。

雖然，上文中已經用一般性說明及具體實施方案對本發明作了詳盡的描述，但在本發明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬于本發明要求保護的范圍。