專利名稱：將壓縮空氣用于激光切割金屬管材的工藝方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于激光應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域中涉及的一種將壓縮空氣用于激光切割金屬管材的工藝方法及其激光切割頭裝置。
二、技術(shù)背景在對(duì)金屬管材進(jìn)行激光切割加工時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一些與平面金屬板材工件切割時(shí)不同的現(xiàn)象，由于金屬管材的結(jié)構(gòu)特征，在激光切割時(shí)，不可避免地將產(chǎn)生的金屬熔渣噴于管材切口另一側(cè)的內(nèi)表面上，致使管材工件的局部溫度急速上升，特別是對(duì)于直徑較小的管材，熱效應(yīng)更為明顯，可直接導(dǎo)致激光切割質(zhì)量的下降，甚至無(wú)法繼續(xù)切割。因此，如何解決激光切割過程中金屬管材局部過熱問題，是提高激光切割質(zhì)量必須考慮的問題。
本發(fā)明以前，用來(lái)解決激光切割金屬管材過熱的問題，有的是采用對(duì)金屬管材內(nèi)部通水冷卻的辦法，此方法對(duì)直徑較小的管材還可以，但對(duì)于直徑大于10mm以上的常用管材，由于耗水量較大，且對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，實(shí)施很困難。與本發(fā)明最為接近的已有技術(shù)是最早由瑞士百超激光有限公司(BYSTRONIC)提出的“增壓其冷法”，此種方法是通過在切割過程中加大輔助切割氧氣氣壓的方法實(shí)現(xiàn)的。如圖1所示，激光切割頭整體包括聚焦透鏡1、激光切割頭2、氧氣噴嘴3、被加工的切割工件4。聚焦透鏡1置于激光切割頭2內(nèi)，氧氣噴射方向與激光束發(fā)射方向相同且同軸，氧氣和激光束同時(shí)從氧氣噴嘴3射出，直接射到與激光束垂直，水平放置的被加工工件4上。通常對(duì)平面工件切割使用的氧壓，一般在0.2MPa左右，采用加大氧氣的辦法，可將氧氣壓力加大到0.8MPa。加大氧壓后，氧氣既起到輔助激光切割的作用，又具有冷卻被切割工件的作用，來(lái)解決金屬管材在激光切割過程中的局部過熱問題。然而，這種工藝方法，消耗氧氣量是通常切割板材耗量的4-5倍，費(fèi)用昂貴，且由于是在高壓條件下工作，聚焦透鏡易產(chǎn)生變形甚至損壞，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮到相關(guān)的防護(hù)措施，也增加了相應(yīng)的制造成本等等。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于有效地防止金屬管材切割時(shí)工件上產(chǎn)生的局部過熱問題，從而提高激光切割質(zhì)量，同時(shí)又大大降低激光切割的成本，減少污染，特設(shè)計(jì)一種將壓縮空氣用于激光切割金屬管材的工藝方法及其激光切割頭結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種將壓縮空氣用于激光切割金屬管材的工藝方法及其激光切割頭裝置。解決技術(shù)問題的技術(shù)方案由圖2所示的激光切割頭裝置實(shí)現(xiàn)，激光切割頭裝置包括聚焦透鏡5、激光切割頭6、氧氣噴嘴7、被切割的工件8、噴頭調(diào)節(jié)支架9、壓縮空氣噴頭10、壓縮空氣噴嘴11。
壓縮空氣用于激光切割金屬管材的工藝方法是將壓縮空氣引入激光切割工藝中，在通用激光切割頭上，安裝噴頭調(diào)節(jié)支架9，再將壓縮空氣噴頭10安裝在噴頭調(diào)節(jié)支架9上，調(diào)整噴頭調(diào)節(jié)支架9可改變壓縮空氣噴頭10相對(duì)于氧氣噴嘴7的距離和角度，以及壓縮空氣噴嘴相對(duì)于被切割工件的距離，進(jìn)行激光切割之前，首先調(diào)節(jié)壓縮空氣噴頭10與氧氣噴嘴7之間的角度為40°-50°角，壓縮空氣噴嘴11到氧氣噴嘴7的距離為15-25mm，壓縮氣噴嘴11到被切割的工件8的距離為6-10mm，做到使壓縮空氣噴頭10與氧氣噴頭7同步運(yùn)動(dòng)。氧壓采用通常激光切割平面板材的氧壓，約為0.2MPa，接通的壓縮空氣的氣壓是氧壓的1.5～2.5倍，約為0.3～0.5Mpa，切割時(shí)先送氧，后送壓縮空氣，再打開激光器發(fā)射激光，切割完畢時(shí)，首先關(guān)閉壓縮空氣，停止發(fā)射激光，再關(guān)閉氧氣。
由圖二所示的激光切割頭裝置中，聚焦透鏡5、激光切割頭6、氧氣噴嘴7構(gòu)成了通用激光切割頭，聚焦透鏡5置于激光切割頭6中，氧氣的噴射與激光束發(fā)射方向同軸同向，發(fā)射的激光束與水平放置的被加工工件8垂直。在激光切割頭6的偏上部位裝有噴頭調(diào)節(jié)支架9，兩者之間剛性固聯(lián)，在噴頭調(diào)節(jié)支架9上裝有壓縮空氣噴頭10，壓縮空氣噴頭10上帶有壓縮空氣噴嘴11，調(diào)節(jié)噴頭調(diào)節(jié)支架9可調(diào)節(jié)裝在其上的壓縮空氣噴頭10，使其上的壓縮空氣噴嘴11與氧氣噴嘴7之間的夾角在40°-50°范圍內(nèi)改變，壓縮空氣噴嘴11到氧氣噴嘴7的距離在15mm-25mm范圍內(nèi)變化，壓縮空氣噴嘴11到被切割工件8之間的距離在6mm-10mm范圍內(nèi)變化。
本發(fā)明的積極效果在常規(guī)激光切割金屬平面板材的用氧壓力下，將壓縮空氣用于激光切割金屬管材的工藝中，與單純加大氧壓相比，節(jié)省了大量的氧氣耗量，降低了激光切割成本，壓力是1.5-2.5倍氧壓的壓縮空氣直接吹到被切割金屬管材的表面，有效地降低了被切割處附近的溫度，從而防止了金屬管材切割時(shí)工件上產(chǎn)生的局部過熱問題，進(jìn)而提高了激光切割質(zhì)量。
四

圖1是已有技術(shù)的激光切割工藝原理與激光切割頭結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明的激光切割工藝方法及激光切割頭裝置結(jié)構(gòu)示意圖，摘要附圖亦采用圖2。
五具體實(shí)施例方式
本發(fā)明由圖2所示的激光切割頭裝置，實(shí)施其將壓縮空氣引入激光切割金屬管材的工藝方法中去，采用的氧壓為0.18MPa，縮空氣噴嘴11與氧氣噴嘴7之間的夾角為45°，壓縮空氣的氣壓采用0.35MPa，，縮空氣噴嘴11與氧氣噴嘴7之間的距離采用20mm，縮空氣噴嘴11到被切割工件8之間的距離采用8mm。
圖2所示的激光切割頭裝置，激光器采用CO2軸流激光器，壓縮空氣噴頭10和噴嘴11的材質(zhì)均采用純銅制作，噴頭10利用管材內(nèi)徑采用Φ8mm，外徑采用Φ10mm，噴嘴11的出口直徑采用Φ3.2mm，噴頭10和噴嘴11兩者用銅焊連接，壓縮空氣噴嘴11的方向與氧氣噴嘴7之間成45°夾角，壓縮空氣噴嘴11到氧氣噴嘴7的距離采用20mm，壓縮空氣噴嘴11到被切割工件8之間的距離采用8mm，壓縮空氣噴嘴11的氣壓采用0.4MPa。
權(quán)利要求
1.將壓縮空氣用于激光切割金屬管材的工藝方法及其裝置，將壓縮空氣用于激光切割金屬管材的工藝方法是通過聚焦透鏡、激光切割頭、氧氣噴嘴、構(gòu)成的通用激光切割頭實(shí)現(xiàn)的，其特征在于在通用激光切割頭上，安裝噴頭調(diào)節(jié)支架(9)，再將壓縮空氣噴頭(10)安裝在噴頭調(diào)節(jié)支架(9)上，調(diào)整噴頭調(diào)節(jié)支架(9)可改變壓縮空氣噴頭(10)相對(duì)于氧氣噴嘴(7)的距離和角度，以及壓縮空氣噴嘴相對(duì)于被切割工件(8)的距離，進(jìn)行激光切割之前，首先調(diào)節(jié)壓縮空氣噴頭(10)與氧氣噴嘴(7)之間的角度為40°-50°角，壓縮空氣噴嘴(11)到氧氣噴嘴(7)的距離為15-25mm，壓縮空氣噴嘴(11)到被切割的工件(8)的距離為6-10mm，做到使壓縮空氣噴頭(10)與氧氣噴頭(7)同步運(yùn)動(dòng)。氧壓采用通常激光切割平面板材的氧壓，約為0.2MPa，接通的壓縮空氣的氣壓是氧壓的1.5～2.5倍，約為0.3～0.5Mpa，切割時(shí)先送氧，后送壓縮空氣，再打開激光器發(fā)射激光，切割完畢時(shí)，首先關(guān)閉壓縮空氣，停止發(fā)射激光，再關(guān)閉氧氣。
2.將壓縮空氣用于激光切割金屬管材的工藝方法及其裝置，激光切割頭裝置包括聚焦透鏡、激光切割頭、氧氣噴嘴，還有被切割工件，其特征在于本發(fā)明還包括噴頭調(diào)節(jié)支架(9)、壓縮空氣噴頭(10)、壓縮空氣噴嘴(11)；在激光切割頭(6)的偏上部位裝有噴頭調(diào)節(jié)支架(9)，兩者之間剛性固聯(lián)，在噴頭調(diào)節(jié)支架(9)上裝有壓縮空氣噴頭(10)，壓縮空氣噴頭(10)上帶有壓縮空氣噴嘴(11)，調(diào)節(jié)噴頭調(diào)節(jié)支架(9)可調(diào)節(jié)裝在其上的壓縮空氣噴頭(10)，使其上的壓縮空氣噴嘴(11)與氧氣噴嘴(7)之間的夾角在40°～50°范圍內(nèi)改變，壓縮空氣噴嘴(11)到氧氣噴嘴(7)的距離在15mm-25mm范圍內(nèi)變化，壓縮空氣噴嘴(11)到被切割工件(8)之間的距離在6mm-10mm范圍內(nèi)變化。
全文摘要
將壓縮空氣用于激光切割金屬管材的工藝方法及其裝置，屬于激光應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域中涉及的一種工藝方法及其裝置；本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種將壓縮空氣用于激光切割金屬管材的工藝方法及其激光切割頭裝置。解決技術(shù)問題的技術(shù)方案是通過聚焦透鏡、激光切割頭、氧氣噴嘴、噴頭調(diào)節(jié)支架、壓縮空氣噴頭、壓縮空氣噴嘴構(gòu)成的激光切割頭裝置實(shí)現(xiàn)的。在激光切割頭安裝一個(gè)調(diào)節(jié)支架，上面裝有壓縮空氣噴頭，可調(diào)節(jié)壓縮空氣噴嘴與氧氣噴嘴之間的夾角在40°－50°范圍內(nèi)變化、壓縮空氣噴嘴到氧氣噴嘴的距離為15－25mm范圍內(nèi)變化，壓縮空氣噴嘴到被切割的工件的距離在6－10mm范圍內(nèi)變化，壓縮空氣的氣壓是氧壓的1.5～2.5倍，該方法及裝置有效地解決了切割過程中的過熱。
文檔編號(hào)B23K26/14GK1541801SQ0312706
公開日2004年11月3日 申請(qǐng)日期2003年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月6日
發(fā)明者謝冀江 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所, 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研