專利名稱：磁力隔斷數(shù)控激光熔化切割機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光切割機(jī)，尤其是一種激光成型機(jī)。
背景技術(shù)：
愛(ài)因斯坦在玻爾工作的基礎(chǔ)上于1916年發(fā)表《關(guān)于輻射的量子理論》。文章提出了激光輻射理論，而這正是激光理論的核心基礎(chǔ)。因此愛(ài)因斯坦被認(rèn)為是激光理論之父。 在這篇論文中，愛(ài)因斯坦區(qū)分了三種過(guò)程受激吸收、自發(fā)輻射、受激輻射。前兩個(gè)概念是已為人所知的。受激吸收就是處于低能態(tài)的原子吸收外界輻射而躍遷到高能態(tài)；自發(fā)輻射是指高能態(tài)的原子自發(fā)地輻射出光子并遷移至低能態(tài)。這種輻射的特點(diǎn)是每一個(gè)原子的躍遷是自發(fā)的、獨(dú)立進(jìn)行的，其過(guò)程全無(wú)外界的影響，彼此之間也沒(méi)有關(guān)系。因此它們發(fā)出的光子的狀態(tài)是各不相同的。這樣的光相干性差，方向散亂而受激輻射則相反。它是指處于高能級(jí)的原子在光子的“刺激”或者“感應(yīng)”下，躍遷到低能級(jí)，并輻射出一個(gè)和入射光子同樣頻率的光子。這好比清晨公雞打鳴，一個(gè)公雞叫起來(lái)，其他的公雞受到“刺激”也會(huì)發(fā)出同樣的聲音。受激輻射的最大特點(diǎn)是由受激輻射產(chǎn)生的光子與引起受激輻射的原來(lái)的光子具有完全相同的狀態(tài)。它們具有相同的頻率，相同的方向，完全無(wú)法區(qū)分出兩者的差異。這樣，通過(guò)一次受激輻射，一個(gè)光子變?yōu)閮蓚€(gè)相同的光子。這意味著光被加強(qiáng)了，或者說(shuō)光被放大了。這正是產(chǎn)生激光的基本過(guò)程。激光切割是利用高功率密度的激光束掃描過(guò)材料表面，在極短時(shí)間內(nèi)將材料加熱到幾千至上萬(wàn)攝氏度，使材料熔化或氣化，再用高壓氣體將熔化或氣化物質(zhì)從切縫中吹走，達(dá)到切割材料的目的。激光切割技術(shù)在傳統(tǒng)工業(yè)的應(yīng)用還是不能夠滿足發(fā)展的要求，在傳統(tǒng)工業(yè)的物料切割成型方面還是一個(gè)空缺。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服激光切割技術(shù)在傳統(tǒng)工業(yè)的物料切割成型方面的缺點(diǎn)和弊端，本發(fā)明的目的在于提供一種可以應(yīng)用在傳統(tǒng)工業(yè)物料切割成型方面上的激光切割機(jī)。磁力隔斷數(shù)控激光熔化切割機(jī)，有激光發(fā)生器和輔助氣、控制器，其特征在于磁力隔斷數(shù)控激光切割機(jī)的廢料隔斷單元采用磁力回吸熔化金屬?gòu)U料、控制單元采用CNC輪廓控制數(shù)控機(jī)床，當(dāng)入射的激光束功率密度超過(guò)某一值后，光束照射點(diǎn)出的材料內(nèi)部開(kāi)始蒸發(fā)，形成孔洞，一旦這種小孔形成，它將作為黑體吸收所有的入射激光束能量，小孔被熔化金屬壁所包圍，部分材料作為噴出物從切縫底部被強(qiáng)磁場(chǎng)回吸收，磁力隔斷數(shù)控激光熔化切割機(jī)由激光發(fā)生單元、廢料隔斷單元和控制單元組成，其中激光發(fā)生單元由激光發(fā)生單元、聚焦器和反射鏡組成，廢料隔斷單元由電磁轉(zhuǎn)換器和回吸探頭組成，控制單元由主機(jī)、 數(shù)控裝置、驅(qū)動(dòng)裝置、輔助裝置和編程、附屬設(shè)備組成，激光發(fā)生器產(chǎn)生激光經(jīng)由聚光器聚光變?yōu)楦吣芰可渚€照射到反射鏡之上，反射鏡調(diào)整角度以完成不同形狀的物料切割，高功率的激光束加熱物料使其在小孔內(nèi)熔化變?yōu)槿廴跔顟B(tài)，熔化的物料被電磁轉(zhuǎn)換器制造的強(qiáng)磁場(chǎng)利用回吸探頭回吸，輪廓控制數(shù)控機(jī)床用以連接、協(xié)調(diào)和控制各部分的工作和運(yùn)行狀態(tài)。本發(fā)明的有益效果是，激光切割的切割縫細(xì)激光切割的割縫一般在0. 10 0. 20mm，切割面光滑，激光切割的切割面無(wú)毛刺，表面粗糙度一般控制在Ra 12. 5以上。速度快，激光切割的速度與線切割的速度相比要快很多。熱變形小，激光加工的激光割縫細(xì)、 速度快、能量集中，因此傳到被切割材料上的熱量小，引起材料的變形也非常小。激光切割不會(huì)與材料表面相接觸，保證產(chǎn)品不會(huì)被劃傷，適合大件產(chǎn)品的加工大件產(chǎn)品的模具制造費(fèi)用很高，激光加工不需任何模具制造，而且激光加工完全避免材料沖剪時(shí)形成的塌邊，可以大幅度地降低企業(yè)的生產(chǎn)成本提高產(chǎn)品的檔次。非常適合新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。一旦產(chǎn)品圖紙形成后，馬上可以進(jìn)行激光加工，你可以在最短的時(shí)間內(nèi)得到新產(chǎn)品的實(shí)物。節(jié)省材料激光加工采用電腦編程，可以把不同形狀的產(chǎn)品進(jìn)行材料的套裁，最大限度地提高材料的利用率。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施案例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。激光發(fā)生器產(chǎn)生激光經(jīng)由聚光器聚光變?yōu)楦吣芰可渚€照射到反射鏡之上，反射鏡調(diào)整角度以完成不同形狀的物料切割，高功率的激光束加熱物料使其在瞬間汽化，激光發(fā)生單元的激光發(fā)生器產(chǎn)生激光，經(jīng)由透鏡匯聚到很小的一個(gè)點(diǎn)，在單位空間內(nèi)激光的能量被集中到很小的范圍內(nèi)，使其具有非常大的能量，激光經(jīng)由發(fā)射鏡反射到物料/被切割工件之上，在高功率密度激光束的加熱下，當(dāng)入射的激光束功率密度超過(guò)某一值后，光束照射點(diǎn)出的材料內(nèi)部開(kāi)始蒸發(fā)，形成孔洞，一旦這種小孔形成，它將作為黑體吸收所有的入射激光束能量，小孔被熔化金屬壁所包圍，與光束同軸的輔助回吸把熔融材料帶走。當(dāng)使用本發(fā)明對(duì)金屬材料進(jìn)行切割成型的時(shí)候，雖然金屬材料在室溫對(duì)紅外能量有很高的反射率，但發(fā)射處于遠(yuǎn)紅外弊端10. 6um激光束的其實(shí)吸收率只有0. 5% 10%， 但是，當(dāng)具有功率密度超過(guò)106w/cm2的聚焦激光束照射到金屬表面時(shí)，卻能在微秒級(jí)的時(shí)間內(nèi)很快使表面開(kāi)始熔化。處于熔融狀態(tài)的大多數(shù)金屬的吸收率急劇上升，一般可提高 66% 80%。其中，數(shù)控機(jī)床采用輪廓控制式數(shù)控機(jī)床機(jī)床，輪廓控制數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)是機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件能夠?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)坐標(biāo)軸同時(shí)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，它不僅能夠控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的起點(diǎn)與終點(diǎn)坐標(biāo)位置，而且能夠控制整個(gè)加工過(guò)程每一點(diǎn)的速度和位移量，即能夠控制運(yùn)動(dòng)軌跡，將零件加工成在平面內(nèi)的直線、曲線或在空間的曲面。廢料隔斷單元的電磁轉(zhuǎn)換器在電能的驅(qū)動(dòng)下，將電能轉(zhuǎn)換為強(qiáng)磁場(chǎng)，回吸探頭將該處磁場(chǎng)集中在探頭的一點(diǎn)上，探頭與激光束保持同步，高功率激光束切割時(shí)熔化或者汽化的物料，通過(guò)磁力運(yùn)送將廢料回吸。激光發(fā)生單元的聚焦器采用雙凸聚光透鏡，雙凸聚光透鏡在原本激光束高能量的基礎(chǔ)上再次將激光束聚集，使其在很小的一個(gè)質(zhì)點(diǎn)上釋放能量，可以根據(jù)不同情況來(lái)調(diào)節(jié)透鏡的角度和激光束距離以調(diào)整激光束在物料上的切縫大小，以及切割溫度。反光鏡內(nèi)設(shè)感光器件，以保證激光束的能量能夠很好的被控制在一定范圍內(nèi)，PLC 可編程控制器內(nèi)寫(xiě)入用戶所需的反射鏡的移動(dòng)軌道在接收合反射激光束的同時(shí)時(shí)刻調(diào)整反射角度，按要求完成所需的圖形切割。
權(quán)利要求
1.磁力隔斷數(shù)控激光熔化切割機(jī)，有激光發(fā)生器和輔助氣、控制器，其特征在于磁力隔斷數(shù)控激光切割機(jī)的廢料隔斷單元采用磁力回吸熔化金屬?gòu)U料、控制單元采用CNC輪廓控制數(shù)控機(jī)床，當(dāng)入射的激光束功率密度超過(guò)某一值后，光束照射點(diǎn)出的材料內(nèi)部開(kāi)始蒸發(fā)， 形成孔洞，一旦這種小孔形成，它將作為黑體吸收所有的入射激光束能量，小孔被熔化金屬壁所包圍，部分材料作為噴出物從切縫底部被強(qiáng)磁場(chǎng)回吸收，磁力隔斷數(shù)控激光熔化切割機(jī)由激光發(fā)生單元、廢料隔斷單元和控制單元組成，其中激光發(fā)生單元由激光發(fā)生單元、聚焦器和反射鏡組成，廢料隔斷單元由電磁轉(zhuǎn)換器和回吸探頭組成，控制單元由主機(jī)、數(shù)控裝置、驅(qū)動(dòng)裝置、輔助裝置和編程、附屬設(shè)備組成，激光發(fā)生器產(chǎn)生激光經(jīng)由聚光器聚光變?yōu)楦吣芰可渚€照射到反射鏡之上，反射鏡調(diào)整角度以完成不同形狀的物料切割，高功率的激光束加熱物料使其在小孔內(nèi)熔化變?yōu)槿廴跔顟B(tài)，熔化的物料被電磁轉(zhuǎn)換器制造的強(qiáng)磁場(chǎng)利用回吸探頭回吸，輪廓控制數(shù)控機(jī)床用以連接、協(xié)調(diào)和控制各部分的工作和運(yùn)行狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利1要求所述的磁力隔斷數(shù)控激光熔化切割機(jī)，其特征在于廢料隔斷單元的電磁轉(zhuǎn)換器在電能的驅(qū)動(dòng)下，將電能轉(zhuǎn)換為強(qiáng)磁場(chǎng)，回吸探頭將該處磁場(chǎng)集中在探頭的一點(diǎn)上，探頭與激光束保持同步，高功率激光束切割時(shí)熔化或者汽化的物料，通過(guò)磁力運(yùn)送將廢料回吸。
3.根據(jù)權(quán)利1要求所述的磁力隔斷數(shù)控激光熔化切割機(jī)，其特征在于數(shù)控機(jī)床采用輪廓控制式數(shù)控機(jī)床機(jī)床，輪廓控制數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)是機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件能夠?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)坐標(biāo)軸同時(shí)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，它不僅能夠控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的起點(diǎn)與終點(diǎn)坐標(biāo)位置，而且能夠控制整個(gè)加工過(guò)程每一點(diǎn)的速度和位移量，即能夠控制運(yùn)動(dòng)軌跡，將零件加工成在平面內(nèi)的直線、曲線或在空間的曲面。
4.根據(jù)權(quán)利1要求所述的磁力隔斷數(shù)控激光熔化切割機(jī)，其特征在于激光發(fā)生單元的聚焦器采用雙凸聚光透鏡，雙凸聚光透鏡在原本激光束高能量的基礎(chǔ)上再次將激光束聚集，使其在很小的一個(gè)質(zhì)點(diǎn)上釋放能量，可以根據(jù)不同情況來(lái)調(diào)節(jié)透鏡的角度和激光束距離以調(diào)整激光束在物料上的切縫大小，以及切割溫度。
5.根據(jù)權(quán)利1要求所述的磁力隔斷數(shù)控激光熔化切割機(jī)，其特征在于反光鏡內(nèi)設(shè)感光器件，以保證激光束的能量能夠很好的被控制在一定范圍內(nèi)，PLC可編程控制器內(nèi)寫(xiě)入用戶所需的反射鏡的移動(dòng)軌道在接收合反射激光束的同時(shí)時(shí)刻調(diào)整反射角度，按要求完成所需的圖形切割。
全文摘要
磁力隔斷數(shù)控激光熔化切割機(jī)，采用磁力回吸被熔化的切割廢料、CNC輪廓控制數(shù)控機(jī)床，熔化的物料被電磁轉(zhuǎn)換器制造的強(qiáng)磁場(chǎng)利用回吸探頭回吸，當(dāng)入射的激光束功率密度超過(guò)某一值后，光束照射點(diǎn)出的材料內(nèi)部開(kāi)始蒸發(fā)，形成孔洞，一旦這種小孔形成，它將作為黑體吸收所有的入射激光束能量，小孔被熔化金屬壁所包圍，與光束同軸的輔助回吸把熔融材料帶走，激光切割的切割縫細(xì)切割面光滑、速度快、熱變形小、激光切割不會(huì)與材料表面相接觸、適合大件產(chǎn)品的加工、節(jié)省材料，應(yīng)用于重、輕工業(yè)、醫(yī)療等相關(guān)行業(yè)的鈑金加工，以及轉(zhuǎn)子、定子、葉片的切割成型，各類鏈條和汽車制造業(yè)零件的制造，廣告裝潢及工藝品制造業(yè)等。
文檔編號(hào)B23K26/16GK102310279SQ201110168910
公開(kāi)日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月22日
發(fā)明者胡忠 申請(qǐng)人:胡忠