[發明專利]一種高強度纖維剪切裝置

無效

• 申請號: 201410609634.7
• 申請日: 2014-11-03
• 公開（公告）號: CN104308371A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 祝龍云
• 申請（專利權）人: 鎮江奧立特機械制造有限公司
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/14;B23K26/70
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 陳偉

技術領域

本發明涉及碳纖維的成套制造設備領域，特別是一種高強度纖維剪切裝置。

背景技術

超高強度聚乙烯纖維在水中的自由斷裂長度為無限長，在粗細相同的情況下，它所能承受的最大質量是鋼絲繩的8倍，是繼碳纖維、芳綸纖維之后的第三代超高強度纖維，在軍事工業和航天航空領域均有不可替代的作用。它重要的功能是防彈、防刺，用其做成的防彈衣質量比傳統的防彈衣要輕得多，而且強度高。這種聚乙烯纖的強度比鋼高15倍，若按質量計其強度比芳綸高40％,可稱之為當今世界上強度最高的聚乙烯纖維。

在剪切聚乙烯纖維時，則傳統剪切方式不在適合。刀具強度必須大于聚乙烯纖維的強度，然而聚乙烯纖維的強度比鋼高15倍。若使用普通的刀具剪切，這對刀具的磨損極大，一把刀具僅僅可以剪切幾次，刀具使用壽命極低，不利于大批量生產；而使用新型的刀具材料(如立方氮化硼、人造金剛石等)其強度高可以剪切，但韌性差也不在適合加工這種纖維。

激光切割技術廣泛應用于金屬和非金屬材料的切割中，可大大減少加工時間，低加工成本，提高工件質量?，F代的激光成了人們所幻想追求的“削鐵如泥”的“寶劍”；以金運激光C02激光切割機為例，整個系統由控制系統、運動系統、光學系統、水冷系統、排煙和吹氣保護系統等組成，釆用先進的數控模式實現多軸聯動及激光不受速度影響的等能量切割，同時支持DXP、PLT、CNC等圖形格式并強化界面圖形繪制處理能力；釆用性能優越的進口伺服電機和傳動導向結構實現在高速狀態下良好的運動精度。

激光切割與傳統的加工方法相比，激光切割其具有高的切割質量，切口寬度窄、熱影響區小、切口光潔；、高的切割速度、高的柔性，可隨意切割任意形狀；廣泛的材料適應性等優點。激光切割是激光加工行業中敁重要的一項應用技術由于具有諸多特點已廣泛地應用于汽車、機車車輛制造、航空、化工、輕工、電器與電子、石油和冶金等丁業部門。

因此，本發明設計一種高強度纖維剪切機，它是以激光加工為主要加工設備，解決上述技術問題在本領域內具有重大的意義。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷和不足，本發明提供一種高強度纖維剪切裝置，以激光為主要加工設備，以剪切時加工區域溫度和非加工區域溫度為主要控制量，用傳感器的實時檢測，通過轉換器的轉換處理，以PLC作為控制核心，以達到控制剪切時要求。上位機放置在安全區域，利用監控軟件實現了對剪切的實時控制及預定參數的遠程調試，為實現上述目的，本發明提出的一種高強度纖維剪切裝置，采用如下技術方案，該裝置包括：

控制部分，完成對本裝置的自動控制；

激光發生器；為產生激光的設備；

氣瓶，用于補充激光發生器所用的工作氣體和供給切割用輔助氣體；

冷卻水循環部分，用于冷卻激光發生器；

空氣干燥器，用于向激光發生器提供潔凈的干燥空氣；

折射反射鏡；用于將激光導向所需的地方；

割炬，完成對纖維的切割工作；

割炬驅動裝置，用于按照程序驅動割炬的移動；

切割工作平臺，用于固定被切割的纖維絲。

對于本技術方案的進一步的改進，所述控制部分包括計算機主機、檢測裝置和遠程監視裝置；

對于本技術方案的進一步的改進，所述激光發生器包括激光電源和激光振蕩器；

對于本技術方案的進一步的改進，所述割炬包括槍體、聚焦透鏡和輔助氣體噴嘴；

對于本技術方案的進一步的改進，所述割炬驅動裝置包括伺服電機和絲桿傳動件；

對于本技術方案的進一步的改進，所述氣瓶包括激光工作介質氣瓶和輔助氣瓶。

本發明的設備的工作原理主要在于：激光切割是應用激光聚焦后產生的高功率密度能量來實現的。在計算機的控制下，通過脈沖使激光器放電，從而輸出受控的重復高頻率的脈沖激光，形成一定頻率，一定脈寬的光束，該脈沖激光束經過光路傳導及反射并通過聚焦透鏡組聚焦在加工物體的表面上，形成一個個細微的、高能量密度光斑，焦斑位于待加工面附近，以瞬間高溫熔化或氣化被加工材料。每一個高能量的激光脈沖瞬間就把物體表面射出一個細小的孔，在計算機控制下，激光加工頭與被加工材料按預先繪好的圖形進行連續相對運動打點，這樣就會把物體剪切成想要的形狀。切割時，一股與光束同軸氣流由切割頭噴出，將熔化或氣化的材料由切口的底部吹出。