專利名稱：數(shù)控激光等離子加工設(shè)備及其加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)控加工設(shè)備及其加工方法，尤其涉及一種激光和等離子技術(shù)綜合利用的數(shù)控加工設(shè)備及其加工方法。
背景技術(shù)：
隨著CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和激光加工技術(shù)的日趨成熟，激光切割特別是中小型的激光切割機(jī)在非金屬加工等行業(yè)獲得了很好的應(yīng)用。由于激光加工的縫寬小，尺寸精度高，重復(fù)性好，因此，很快得到了相關(guān)行業(yè)的認(rèn)可并應(yīng)用?？墒?，由于切割金屬的激光加工設(shè)備造價(jià)昂貴；而等離子切割設(shè)備雖然價(jià)格適宜但是其功能單一，在實(shí)際生產(chǎn)加工過程中，特別是市場(chǎng)需求廣泛的中小企業(yè)往往需要針對(duì)不同加工的技術(shù)要求和工件的材料特性采用不同的加工工藝。因此，急需研究開發(fā)一種新型的具有激光加工和等離子加工雙重功能的加工系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)和加工方法的不足，提供了一種投資風(fēng)險(xiǎn)小，市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊，經(jīng)濟(jì)效益明顯，集數(shù)控、激光、等離子等高新技術(shù)為一體的數(shù)控激光等離子加工設(shè)備，從而可以實(shí)現(xiàn)針對(duì)不同的加工材料及特有加工方法和加工工藝在單臺(tái)設(shè)備上進(jìn)行激光或等離子的加工。本發(fā)明具有功能齊全、加工成本低、用途廣泛的特點(diǎn)。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明數(shù)控激光等離子加工設(shè)備予以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案是該加工設(shè)備包括微機(jī)專用數(shù)控系統(tǒng)及機(jī)械運(yùn)動(dòng)單元和加工頭部件、等離子發(fā)生器、激光發(fā)生器和激光反射聚焦光路裝置，所述加工頭部件與所述機(jī)械運(yùn)動(dòng)單元連接，所述微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)通過機(jī)械運(yùn)動(dòng)單元中的X、Y方向兩維導(dǎo)軌控制所述加工頭部件實(shí)現(xiàn)加工操作。
本發(fā)明數(shù)控激光等離子加工設(shè)備，其中，所述加工頭部件與所述X方向?qū)к壍倪B接為螺栓連接。所述加工頭部件為激光加工頭，所述激光加工頭部件由固定在第一支撐架上并與焦距調(diào)節(jié)裝置連接的激光輸出機(jī)構(gòu)組成，所述激光輸出機(jī)構(gòu)由設(shè)置在激光頭鏡筒內(nèi)的激光反射鏡和位于激光鏡筒下方的聚焦鏡及保護(hù)氣體輸入口構(gòu)成。所述加工頭部件為等離子切割頭部件，所述等離子切割頭部件由分別固定在第二支撐架上的等離子切割槍和升降控制機(jī)構(gòu)組成，所述升降控制機(jī)構(gòu)由與等離子切割槍滑動(dòng)連接的導(dǎo)軌和滑塊，及升降控制氣缸和位于升降控制裝置上方的定位壓簧組成。所述加工頭部件為由激光頭加工頭部件和等離子切割頭部件構(gòu)成的組合式加工頭。所述機(jī)械運(yùn)動(dòng)單元中X、Y方向?qū)к壍耐鈬謩e設(shè)置有保護(hù)型材，所述型材的側(cè)面設(shè)置有T型槽，所述型材的上面設(shè)置有防護(hù)鋼帶，所述型材與防護(hù)鋼帶之間設(shè)置有吸附磁條，所述型材的端部設(shè)置有端蓋。所述激光發(fā)生器和激光放射聚焦光路裝置設(shè)置在X方向?qū)к壣稀?br> 本發(fā)明數(shù)控激光等離子加工方法包括以下步驟步驟一將加工材料放置在具有激光發(fā)生器和等離子發(fā)生器雙加工頭加工設(shè)備的加工臺(tái)面上，并根據(jù)加工材料的不同，通過控制面板確定相應(yīng)的加工方式；步驟二在上述步驟中若選擇的是等離子加工方式，則需要進(jìn)行調(diào)節(jié)切割電流和加工氣壓；若選擇的是激光加工方式，當(dāng)激光冷卻水保護(hù)信號(hào)顯示有效后，并確認(rèn)激光光路符合加工要求；步驟三計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到相應(yīng)的加工方式操作界面；步驟四通過操作界面設(shè)置有關(guān)的加工指令參數(shù)，并編輯、導(dǎo)入相應(yīng)的加工文件格式；步驟五檢查、預(yù)覽加工指令參數(shù)和加工路徑是否正確，若需要修改，則返回步驟四；否則，執(zhí)行加工程序，完成加工過程。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明數(shù)控激光等離子加工設(shè)備及其加工方法所具有的有益效果是由于本發(fā)明數(shù)控激光等離子加工方法采用了激光加工高新技術(shù)和等離子切割技術(shù)相結(jié)合，具有激光掃描雕刻、切割加工和等離子金屬切割加工的雙重功能，在大大地降低了設(shè)備造價(jià)和加工成本的前提下，使其在實(shí)用功能上得到了互相補(bǔ)充，從而進(jìn)一步擴(kuò)大了市場(chǎng)的應(yīng)用，可以滿足用戶的不同要求。本發(fā)明數(shù)控激光等離子加工方法，可以實(shí)現(xiàn)在單臺(tái)設(shè)備上能夠同時(shí)滿足金屬與非金屬切割、掃描雕刻。廣泛地應(yīng)用在廣告裝飾、金屬板鈑金加工制作、禮品加工，服裝裁剪、模型制作、膠版印刷制作等。是從事金屬與非金屬板材加工制作行業(yè)的理想選擇。


圖1-1是本發(fā)明數(shù)控激光等離子加工設(shè)備的實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖1-2是圖1-1中所示激光加工頭部件7的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2-1是本發(fā)明數(shù)控激光等離子加工設(shè)備的實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2-2是圖2-1中所示等離子切割頭部件8的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明加工設(shè)備中機(jī)械運(yùn)動(dòng)單元X方向?qū)к壉Ｗo(hù)型材63的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明數(shù)控激光等離子加工設(shè)備進(jìn)行加工的流程圖。
下面是本發(fā)明說明書附圖中主要附圖標(biāo)記的說明1——整機(jī)框架 2——微機(jī)數(shù)控系統(tǒng) 3——等離子發(fā)生器4——激光發(fā)生器 5——激光放射聚焦光路裝置 6——機(jī)械運(yùn)動(dòng)單元61——X方向?qū)к? 62——Y方向?qū)к?3——型材64——防護(hù)鋼條65——吸附磁條 66——端蓋67——軌道68——滑塊 7——激光加工頭部件
71——第一支撐架 72——焦距調(diào)節(jié)裝置 73——激光輸出機(jī)構(gòu)74——激光反射鏡 75——激光頭鏡筒 76——保護(hù)氣體輸入口8——等離子切割頭部件 81——第二支撐架 82——等離子切割槍87——升降控制裝置84——導(dǎo)軌 85——滑塊83——升降控制氣缸86——定位壓簧具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明數(shù)控激光等離子加工設(shè)備及其加工方法做進(jìn)一步描述。
如圖1-1或圖2-1所示，本發(fā)明數(shù)控激光等離子加工設(shè)備由設(shè)置在整機(jī)框架1上并與微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)2連接的機(jī)械運(yùn)動(dòng)單元6和加工頭部件，等離子發(fā)生器3、激光發(fā)生器4和激光放射聚焦光路裝置5，所述加工頭部件與所述機(jī)械運(yùn)動(dòng)單元6連接，所述微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)2通過機(jī)械運(yùn)動(dòng)單元6中的X、Y方向兩維導(dǎo)軌控制所述的加工頭部件，以實(shí)現(xiàn)加工操作。所述加工頭部件與所述X方向?qū)к?1的連接為螺栓連接。如圖3所示，為了保護(hù)所述機(jī)械運(yùn)動(dòng)單元6的X、Y方向?qū)к?1和62，在其外圍分別設(shè)置有上方開口的保護(hù)型材63，在所述型材63的側(cè)面設(shè)置有T型槽，以便安裝其它相關(guān)的輔助部件，在所述型材63的上面設(shè)置有防護(hù)鋼帶64，以便保證置于型材73之中的軌道67和滑塊68的清潔，所述型材63與防護(hù)鋼帶64之間設(shè)置有兩條吸附磁條65，以便將防護(hù)鋼帶64固定在型材63上面，所述型材63的端部可以設(shè)置有端蓋66。用戶根據(jù)加工的技術(shù)要求和工件材料的不同，在使用上述設(shè)備時(shí)，可以選擇不同性質(zhì)的加工頭部件，例如加工非金屬材質(zhì)的工件時(shí)，配用激光加工頭部件7，加工金屬材質(zhì)的工件時(shí)，配用等離子切割頭部件8。
圖1-1和圖1-2示出了本發(fā)明數(shù)控激光等離子加工設(shè)備的具體實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)，即配用激光加工頭部件7，所述激光加工頭部件7由固定在第一支撐架71上并與焦距調(diào)節(jié)裝置72連接的激光輸出機(jī)構(gòu)73組成，所述激光輸出機(jī)構(gòu)73由設(shè)置在激光頭鏡筒75內(nèi)的激光反射鏡74和位于激光頭鏡筒75下方的聚焦鏡和保護(hù)氣體輸入口76構(gòu)成。本發(fā)明數(shù)控激光等離子加工方法中所用設(shè)備配用的激光加工頭部件7的工作原理及加工過程是激光發(fā)生器4產(chǎn)生的激光束，經(jīng)激光放射聚焦光路裝置5和激光輸出頭73的激光反射鏡74到達(dá)激光頭鏡筒75下面的聚焦鏡，從而形成大功率可加工的激光能量，通過微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)2控制，由機(jī)械運(yùn)動(dòng)單元6執(zhí)行各種較復(fù)雜工件的加工。
圖2-1和圖2-2示出了本發(fā)明數(shù)控激光等離子加工設(shè)備的具體實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)，即配用等離子切割頭部件8，所述等離子切割頭部件8由分別固定在第二支撐架81上的等離子切割槍82和升降控制裝置83組成，所述升降控制裝置83由與等離子切割槍82滑動(dòng)連接的導(dǎo)軌84和滑塊85，及升降控制氣缸86和位于升降控制裝置83上方的定位壓簧87組成，所述等離子割槍82與所述第二支撐架81之間的固定采用套式緊固裝置結(jié)構(gòu)。本發(fā)明數(shù)控激光等離子加工方法中所用設(shè)備配用的等離子切割頭部件8的工作原理及加工過程是等離子發(fā)生器3產(chǎn)生的高能量的等離子體射流，通過等離子頭即等離子切割槍82作用在金屬表面，由微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)2控制，機(jī)械運(yùn)動(dòng)單元6拖動(dòng)執(zhí)行對(duì)金屬板材的各種圖形的切割。
在上述設(shè)備中，所述加工頭部件既可以采用分體式結(jié)構(gòu)的激光頭和等離子加工頭，也可以采用由激光頭和等離子切割頭構(gòu)成的組合式加工頭。另外，為了進(jìn)一步控制激光斑點(diǎn)的大小，以保證激光加工的質(zhì)量，最好將激光發(fā)生器及激光反射聚焦光路系統(tǒng)設(shè)置在設(shè)備中可移動(dòng)的X方向?qū)к壣稀?br> 如圖4所示，本發(fā)明數(shù)控激光等離子加工方法包括以下步驟首先，將加工材料放置在上述具有激光發(fā)生器和等離子發(fā)生器雙加工頭的數(shù)控激光等離子加工設(shè)備的加工臺(tái)面上，并根據(jù)加工材料的不同，通過控制面板確定相應(yīng)的加工方式；步驟二在上述步驟中若選擇的是等離子加工方式，則需要進(jìn)行調(diào)節(jié)切割電流和加工氣壓；若選擇的是激光加工方式，當(dāng)激光冷卻水保護(hù)信號(hào)顯示有效后，并確認(rèn)激光光路符合加工要求；步驟三計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到相應(yīng)的加工方式操作界面；步驟四通過操作界面設(shè)置有關(guān)的加工指令參數(shù)，并編輯、導(dǎo)入相應(yīng)的加工文件格式；步驟五檢查、預(yù)覽加工指令參數(shù)和加工路徑是否正確，若需要修改，則返回步驟四；否則，執(zhí)行加工程序，完成加工過程。
下面進(jìn)一步描述利用本發(fā)明數(shù)控激光等離子加工設(shè)備進(jìn)行加工的過程。
如圖4所示，根據(jù)加工材料，通過調(diào)整控制面板上“加工方式”按鈕的位置來選擇相應(yīng)的加工方式，并將板材放置到設(shè)備的加工臺(tái)面上，根據(jù)所選擇的加工方式不同，有以下兩種情形之一(一)若選擇的是等離子加工方式，則接下來的步驟是調(diào)節(jié)切割電流和加工氣壓，其具體操作是將等離子發(fā)生器與空氣壓縮機(jī)氣路相連；將等離子發(fā)生器控制信號(hào)電纜連接至設(shè)備的等離子信號(hào)端；將等離子割槍用卡具安裝到設(shè)備加工頭上，調(diào)整割槍氣嘴與加工面距離在1.5CM左右；把位于加工頭后面的氣管連接到等離子進(jìn)氣孔，并將進(jìn)氣管連接到設(shè)備的減壓調(diào)節(jié)閥上并調(diào)整氣壓正常值在0.3～0.4PMA之間。此時(shí)，計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到等離子加工方式的操作界面，通過操作界面設(shè)置有關(guān)的加工指令參數(shù)，根據(jù)所設(shè)定的參數(shù)，編輯、導(dǎo)入加工文件格式；檢查、預(yù)覽加工指令參數(shù)和加工路徑是否正確，若不正確，重新修改，正確后執(zhí)行加工程序，完成加工過程。
(二)若選擇的是激光加工方式，則接下來的步驟是把激光發(fā)生器防護(hù)罩打開，安裝好激光發(fā)生器后，查看激光冷卻水保護(hù)信號(hào)是否有效，若無效，蜂鳴報(bào)警，及時(shí)排除。調(diào)整激光器反射聚焦光路系統(tǒng)，確認(rèn)激光光路是否符合加工要求；計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到激光加工方式的操作界面，設(shè)置激光加工指令參數(shù)，根據(jù)所設(shè)定的加工參數(shù)指令，編輯、導(dǎo)入加工文件格式；檢查、預(yù)覽加工指令參數(shù)和加工路徑是否正確，若不正確，重新修改，正確后執(zhí)行加工程序，完成加工過程。
本發(fā)明數(shù)控激光等離子加工方法可以實(shí)現(xiàn)在單臺(tái)設(shè)備上進(jìn)行金屬切割和非金屬切割、掃描雕刻加工。其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，可廣泛地應(yīng)用于廣告裝飾、金屬板鈑金加工制作、禮品加工，服裝裁剪、模型制作、膠版印刷制作等。是從事金屬與非金屬板材加工制作行業(yè)的理想選擇。諸如(1)有機(jī)玻璃、亞克力、雙色板等材料切割、雕刻、劃線；(2)服裝布料、皮革、毛料雕切圖案；(3)木材、竹板、玻璃、大理石等工藝品雕刻和切割；(4)冷軋板、不銹鋼、鍍鋅板、銅、鋁等金屬薄板的切割。
盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)控激光等離子加工設(shè)備，包括分別與微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)連接的機(jī)械運(yùn)動(dòng)單元和加工頭部件，其特征在于，還包括等離子發(fā)生器、激光發(fā)生器和激光反射聚焦光路裝置，所述加工頭部件與所述機(jī)械運(yùn)動(dòng)單元連接，所述微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)通過機(jī)械運(yùn)動(dòng)單元中的X、Y兩維方向?qū)к壙刂扑黾庸ゎ^部件實(shí)現(xiàn)加工操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述數(shù)控激光等離子加工設(shè)備，其特征在于，所述加工頭部件與所述X方向?qū)к壍倪B接為螺栓連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述數(shù)控激光等離子加工設(shè)備，其特征在于，所述加工頭部件為激光加工頭部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述數(shù)控激光等離子加工設(shè)備，其特征在于，所述激光加工頭部件由固定在第一支撐架上并與焦距調(diào)節(jié)裝置連接的激光輸出機(jī)構(gòu)組成，所述激光輸出機(jī)構(gòu)由設(shè)置在激光頭鏡筒內(nèi)的激光反射鏡和位于激光頭鏡筒下方的聚焦鏡和保護(hù)氣體輸入口構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述數(shù)控激光等離子加工設(shè)備，其特征在于，所述加工頭部件為等離子切割頭部件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述數(shù)控激光等離子加工設(shè)備，其特征在于，所述等離子切割頭部件由分別固定在第二支撐架上的等離子切割槍和升降控制機(jī)構(gòu)組成，所述升降控制機(jī)構(gòu)由與等離子切割槍滑動(dòng)連接的導(dǎo)軌和滑塊，及升降控制氣缸和位于升降控制裝置上方的定位壓簧組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述數(shù)控激光等離子加工設(shè)備，其特征在于，所述加工頭部件為由激光光加工頭和等離子切割頭構(gòu)成的組合式加工頭。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述數(shù)控激光等離子加工設(shè)備，其特征在于，所述機(jī)械運(yùn)動(dòng)單元中X、Y方向?qū)к壍耐鈬謩e設(shè)置有保護(hù)型材，所述型材的側(cè)面設(shè)置有T型槽，所述型材的上面設(shè)置有防護(hù)鋼帶，所述型材與防護(hù)鋼帶之間設(shè)置有吸附磁條，所述型材的端部設(shè)置有端蓋。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述數(shù)控激光等離子加工設(shè)備，其特征在于，所述激光發(fā)生器和激光放射聚焦光路裝置設(shè)置在整機(jī)框架后端或安裝在X方向?qū)к壣稀?br> 10.一種利用如權(quán)利要求1所述數(shù)控激光等離子加工設(shè)備的加工方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一將加工材料放置在數(shù)控激光等離子加工設(shè)備的加工臺(tái)面上，并根據(jù)加工材料的不同，通過控制面板確定相應(yīng)的加工方式；步驟二在上述步驟中若選擇的是等離子加工方式，則需要進(jìn)行調(diào)節(jié)切割電流和加工氣壓；若選擇的是激光加工方式，當(dāng)激光冷卻水保護(hù)信號(hào)顯示有效后，并確認(rèn)激光光路符合加工要求；步驟三計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到相應(yīng)的加工方式操作界面；步驟四通過操作界面設(shè)置有關(guān)的加工指令參數(shù)，并編輯、導(dǎo)入相應(yīng)的加工文件格式；步驟五檢查、預(yù)覽加工指令參數(shù)和加工路徑是否正確，若需要修改，則返回步驟四；否則，執(zhí)行加工程序，完成加工過程。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種數(shù)控激光等離子加工設(shè)備，包括由微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)控制的機(jī)械結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)單元和加工頭部件，等離子發(fā)生器、激光發(fā)生器和激光光路反射聚焦裝置，加工頭部件與機(jī)械運(yùn)動(dòng)單元連接。其加工方法是將加工材料放置在設(shè)備的加工臺(tái)面上，根據(jù)加工材料不同確定加工方式；選擇等離子加工時(shí)，進(jìn)行調(diào)節(jié)切割電流和加工氣壓；選擇激光加工方式時(shí)，激光冷卻水保護(hù)信號(hào)有效后確認(rèn)激光光路符合要求；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到相應(yīng)的操作界面；設(shè)置加工指令參數(shù)，并編輯、導(dǎo)入相應(yīng)的加工文件格式；檢查、預(yù)覽加工指令參數(shù)和加工路徑，執(zhí)行加工程序，完成加工過程。本發(fā)明可以根據(jù)加工不同材料的需要，實(shí)現(xiàn)在一臺(tái)設(shè)備上進(jìn)行激光或等離子兩種數(shù)控加工。
文檔編號(hào)B23K26/06GK101015883SQ20071005685
公開日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2007年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月28日
發(fā)明者白瑋, 張叔彭, 王碩慶 申請(qǐng)人:天津市激光技術(shù)研究所