[發(fā)明專利]激光切割加工方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210015851.4
• 申請(qǐng)日: 2012-01-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103212854A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏志凌;寧軍;夏發(fā)平;馬秀云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆山思拓機(jī)器有限公司
• 主分類號(hào): B23K26/38
• 分類號(hào): B23K26/38;B23K26/04;B23K26/14;B23K26/42
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種薄壁管材的激光濕切割加工方法，具有涉及一種具有前置噴淋導(dǎo)水系統(tǒng)的激光濕切割加工方法。

背景技術(shù)

激光切割技術(shù)由于具有減少加工時(shí)間，降低加工成本，提高工件質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)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(shì)。

激光微加工由于加工效率高、切割殘?jiān)佟⒎墙佑|加工、易實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的自動(dòng)化等特點(diǎn)，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(diǎn)在管材上沿切割線移動(dòng),同時(shí)輸入高壓氧輔助熔化切割。激光聚焦點(diǎn)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(lái)的碎屑可能擋住下一次掃描時(shí)激光光束傳播的路徑。

在激光切割大管徑的管材時(shí)，小區(qū)域過(guò)熱帶來(lái)的影響不大。但是，很多應(yīng)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(guò)程中會(huì)快速產(chǎn)生熱量，零件的熱擴(kuò)散會(huì)產(chǎn)生熱損傷，無(wú)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(gòu)。零件熱影響區(qū)域危害了零件的完整性，進(jìn)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(shì)，因?yàn)樾〉慕饘倭慵谇懈钸^(guò)程中會(huì)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?yàn)樘財(cái)U(kuò)散導(dǎo)致的溫度增加，濕切能幫助維持工件中最佳的熱管理。同時(shí)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?yàn)閮H有一小部分的氣體穿透進(jìn)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(diǎn)，在工件表面會(huì)產(chǎn)生一層很薄的水膜。落在薄膜上的顆粒很快冷卻并無(wú)法粘結(jié)在工件的表面。導(dǎo)水方式的具體實(shí)現(xiàn)：相比于干切工藝，濕切工藝多了導(dǎo)水環(huán)節(jié)，需要向切割點(diǎn)位置導(dǎo)入冷卻水。

CN202006338U公開(kāi)一種高功率激光切割機(jī)和導(dǎo)光系統(tǒng)領(lǐng)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(hù)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(shè)置有進(jìn)氣接頭。

?CN1827282公開(kāi)了一種用于CO₂數(shù)控激光切割機(jī)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(gòu)，其環(huán)形冷卻水槽是一次性機(jī)械加工成型的；采用以上技術(shù)使數(shù)控激光切割頭在使用時(shí)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，并具有高強(qiáng)度、高耐壓性和高導(dǎo)熱性。

后置導(dǎo)水進(jìn)水，從管材尾部進(jìn)水，軟管深入到旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)部，當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸沿著直線軸進(jìn)給時(shí)，橡膠軟管需要跟著一起進(jìn)給，這種導(dǎo)水方式軟管比較長(zhǎng)，增加了水泄露的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)旋轉(zhuǎn)軸密封要求高。同時(shí)結(jié)構(gòu)不緊湊整個(gè)設(shè)備占據(jù)空間大也不利于設(shè)備成本的控制。

現(xiàn)有技術(shù)中的激光切割機(jī)導(dǎo)水系統(tǒng)供水不穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)不緊湊，整個(gè)設(shè)備占據(jù)空間大，也不利于設(shè)備成本的控制，現(xiàn)有技術(shù)也沒(méi)報(bào)道自動(dòng)控制、供水穩(wěn)定的自動(dòng)供水系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是激光加工微小管徑管材的過(guò)程中，產(chǎn)生的熱量對(duì)零件造成熱損傷，碎屑不易清除的問(wèn)題，提供一種激光切割加工方法，該方法具有對(duì)零件造成的熱損傷小，同時(shí)切割過(guò)程中產(chǎn)生的碎屑易清除的優(yōu)點(diǎn)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種激光切割加工方法，包括如下幾個(gè)步驟：

a)??將待切割的管材固定在切割機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上；

b)??將切割機(jī)的導(dǎo)水系統(tǒng)的導(dǎo)水管從待切割的薄壁管材的一端插入；

c)??啟動(dòng)激光切割機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸，使待切割管材旋轉(zhuǎn)；

d)??啟動(dòng)激光切割機(jī)的導(dǎo)水系統(tǒng)，使導(dǎo)水管旋轉(zhuǎn)；

e)??啟動(dòng)激光切割機(jī)的水循環(huán)模塊；

f)??啟動(dòng)激光切割機(jī)的切割頭切割管材；