[發(fā)明專(zhuān)利]激光切割機(jī)理實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置及其測(cè)量方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010098297.5
• 申請(qǐng)日: 2020-02-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111203649A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫鳳;張一;李強(qiáng);徐方超;金俊杰;張明;佟鈴;張曉友
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B23K26/38
• 分類(lèi)號(hào): B23K26/38;B23K26/70;G09B25/02
• 代理公司: 沈陽(yáng)智龍專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍

本發(fā)明涉及一種激光切割機(jī)理實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置及其測(cè)量熔融物在切縫下表面出口處的速度的方法。該裝置的底板上固定連接有第一型材和第二型材，第一型材上連接有滑臺(tái)組件，滑臺(tái)組件上設(shè)置有激光裝置連接件和噴嘴，噴嘴的中軸線與激光裝置連接件的中軸線重疊或平行，噴嘴上設(shè)置有進(jìn)氣口；第二型材上連接有線性模組，線性模組上方固定連接有模擬切縫件；定位刻度板和高速攝像機(jī)分別設(shè)置在模擬切縫件的兩側(cè)。本發(fā)明能夠記錄熔融物飛濺的瞬時(shí)速度判斷切割質(zhì)量的好壞，能夠滿(mǎn)足激光切割在不同領(lǐng)域的需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光切割技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種激光切割機(jī)理實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置及其測(cè)量熔融物在切縫下表面出口處的速度的方法。

背景技術(shù)

激光切割工藝是利用短時(shí)激光能量集中于一點(diǎn)產(chǎn)生的高熱量，使材料加熱、熔化、蒸發(fā)，再經(jīng)由輔助氣體對(duì)熔融或蒸發(fā)的材料進(jìn)行吹除，從而達(dá)到加工要求的一種加工方式，具有高精度，高質(zhì)量，高效率等優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)激光切割機(jī)無(wú)法判斷切割質(zhì)量的好壞，而且也無(wú)法觀測(cè)到切縫內(nèi)材料的變化以及吹除過(guò)程。當(dāng)使用傳統(tǒng)激光切割一種新材料時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)激光切割的表面質(zhì)量差的現(xiàn)象。激光切割的表面質(zhì)量要素主要包括切縫寬度，切割面粗糙度，熱影響區(qū)和掛渣等方面。激光切割質(zhì)量主要受切縫內(nèi)材料的變化與吹除過(guò)程影響。目前并沒(méi)有一種能夠預(yù)先判斷激光切割質(zhì)量的模擬實(shí)驗(yàn)裝置。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：

本發(fā)明提供一種激光切割機(jī)理實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，其目的是通過(guò)記錄熔融物飛濺的瞬時(shí)速度判斷切割質(zhì)量的好壞，能夠滿(mǎn)足激光切割在不同領(lǐng)域的需求。

技術(shù)方案：

一種激光切割機(jī)理實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，該裝置包括底板，線性模組，滑臺(tái)組件，模擬切縫件、定位刻度板和高速攝像機(jī)；底板上固定連接有第一型材和第二型材，第一型材上連接有滑臺(tái)組件，滑臺(tái)組件上設(shè)置有激光裝置連接件和噴嘴，噴嘴的中軸線與激光裝置連接件的中軸線重疊或平行，噴嘴上設(shè)置有進(jìn)氣口；第二型材上連接有線性模組，線性模組上方固定連接有模擬切縫件；定位刻度板和高速攝像機(jī)分別設(shè)置在模擬切縫件的兩側(cè)。

模擬切縫件的固定端固定在線性模組上，模擬切縫件的開(kāi)口端為縫隙結(jié)構(gòu)。

模擬切縫件的開(kāi)口端縫隙的寬度L₁為1-3mm。

模擬切縫件為透明材料。

定位刻度板上均勻設(shè)置有多條橫線和縱線，橫線和縱線垂直設(shè)置。

定位刻度板上的任意相鄰橫線和縱線的距離相等。滑臺(tái)組件包括第一滑臺(tái)、第二滑臺(tái)和第三滑臺(tái)，第一滑臺(tái)和第二滑臺(tái)上下固定連接，第一滑臺(tái)與第二滑臺(tái)的滑動(dòng)方向相互垂直，第一滑臺(tái)上方連接有第一連接件，第一連接件上設(shè)置有激光裝置連接件，第二滑臺(tái)下方設(shè)置第二連接件，第二連接件上設(shè)置有噴嘴，第三滑臺(tái)設(shè)置在第一型材上，第三滑臺(tái)上設(shè)置有第三連接件，第三連接件與第二連接件垂直連接。

線性模組的支架固定在第二型材上，支架的左端固定伺服電機(jī)，伺服電機(jī)與滾珠絲桿的一端通過(guò)膜片聯(lián)軸器連接，滾珠絲桿的另一端與支架的右端軸承連接，支架上方設(shè)置有直線導(dǎo)軌，滾珠絲桿上設(shè)置的滾珠絲杠支撐座能在直線導(dǎo)軌上移動(dòng)，滾珠絲杠支撐座上連接模擬切縫件。

一種激光切割機(jī)理實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置的測(cè)量方法，將被切割物置于模擬切縫件內(nèi)，激光經(jīng)由激光光源發(fā)出，經(jīng)過(guò)噴嘴最后聚焦在模擬切縫件中的被切割物上，線性模組逐漸推進(jìn)激光下的被切割物，輔助氣體將熔融的被切割物從模擬切縫件下表面吹出，高速攝像機(jī)記錄飛濺過(guò)程，通過(guò)背景的刻度板與高速攝像機(jī)讀取的間隔時(shí)間和熔融物的下落距離計(jì)算被熔融物從模擬切縫件下表面飛出速度，即熔融物在切縫下表面出口處的速度V_m′。

通過(guò)本裝置的測(cè)量方法測(cè)得的熔融物在切縫下表面出口處的速度V_m′能驗(yàn)證計(jì)算熔融物在切縫下表面出口處的速度V_m的數(shù)學(xué)模型的可靠性，數(shù)學(xué)模型為，