專利名稱:一種高壓水流輔助的激光切割方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及激光切割領(lǐng)域,具體涉及一種高壓水流輔助的激光切割方法及裝置。
背景技術(shù):
激光切割是由激光器所發(fā)出的水平激光束經(jīng)45°全反射鏡變?yōu)榇怪毕蛳碌募す馐?,后?jīng)透鏡聚焦,在焦點處聚成一極小的光斑,在光斑處會焦的激光功率密度高達10~6 10~9W/CnT2。處于其焦點處的工件受到高功率密度的激光光斑照射,會產(chǎn)生10000°C以上的局部高溫,使工件瞬間汽化,再配合輔助切割氣體將汽化的金屬吹走,從而將工件切穿成一個很小的孔,隨著數(shù)控機床的移動,無數(shù)個小孔連接起來就成了要切的外形。由于激光切割的頻率非常高,所以每個小孔連接處非常光滑,切割出來的產(chǎn)品光潔度很高。其中,輔助切割氣體是對于激光切割來說是非常重要的工藝參數(shù),切割不同的金屬材料選用相應的切割輔助氣體才能取得好的切割質(zhì)量I)結(jié)構(gòu)鋼該材料用氧氣切割時會得到較好的結(jié)果。當用氧氣作為加工氣體時,切割邊緣會輕微氧化。對于厚度達4mm的板材,可以用氮氣作為加工氣體進行高壓切割。這種情況下,切割邊緣不會被氧化。厚度在IOmm以上的板材,對激光器使用特殊極板并且在加工中給工件表面涂油可以得到較好的效果。2)不銹鋼切割不銹鋼需要使用氧氣,在邊緣氧化不要緊的情況下;使用氮氣以得到無氧化無毛刺的邊緣,就不需要再作處理了。在板材表面涂層油膜會得到更好的穿孔效果,而不降低加工質(zhì)量。3)鋁盡管有高反射率和熱傳導性,厚度6_以下的鋁材可以切割,這取決于合金類型和激光器能力。當用氧切割時,切割表面粗糙而堅硬。用氮氣時,切割表面平滑。純鋁因為其高純非常難切割,只有在系統(tǒng)上安裝有“反射吸收”裝置的時候才能切割鋁材。否則反射會毀壞光學組件。4)鈦鈦板材用IS氣和氮氣作為加工氣體來切割。5)銅和黃銅兩種材料都具有高反射率和非常好的熱傳導性。厚度Imm以下的黃銅可以用氮氣切割;厚度2mm以下的銅可以切割,加工氣體必須用氧氣。只有在系統(tǒng)上安裝有“反射吸收”裝置的時候才能切割銅和黃銅。否則反射會毀壞光學組件。在激光切割時,由于氣流的壓力的原因,容易形成掛渣等不利問題而影響切割質(zhì)量,并且該領(lǐng)域的技術(shù)人員已經(jīng)形成了利用氣體來輔助將汽化的金屬吹走的思維定式,這制約了激光切割的進一步的發(fā)展。如果能夠更好的輔助將汽化的金屬吹走而避免掛渣的形成并提高切割質(zhì)量,是目前亟待解決的技術(shù)問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決上述問題,保證激光切割質(zhì)量,更好的輔助將汽化的金屬吹走而避免掛渣的形成,而提出了一種高壓水流輔助的激光切割方法,其包括將激光束聚焦到切割工件上,被激光光斑照射的加工工件上相應部位汽化后,使用切割高壓水流將汽化后的加工工件上相應部位處的材料吹走,從而完成對切割工件的切割。本發(fā)明還提出了一種實現(xiàn)上述方法的輔助激光切割裝置,其包括夾持裝置,其用于夾持激光頭,使得激光頭對準切割工件;高壓水管,其用于噴射高壓水流。其中,所述夾持裝置包括橫向夾持連接部,所述橫向夾持連接部包括上夾持部,下夾持部;上夾持部冋下夾持部結(jié)構(gòu)相冋,均包括左連接端、中半圓弧段、右連接端;左連接端和右連接端上均具有螺釘孔,上夾持部和下夾持部扣合并通過左連接端和右連接端的螺釘孔由螺釘螺母固定,激光頭被上夾持部和下夾持部的中半圓弧段構(gòu)成的圓形結(jié)構(gòu)夾緊。其中,所述夾持裝置還包括縱向夾持連接部,所述高壓水管連接于縱向夾持連接部的下端,且所述縱向夾持連接部上具有縱向滑槽;其中所述橫向夾持連接部的所述右連接端上具有橫向滑槽,所述橫向滑槽和縱向滑槽滑動配合,使得所述縱向夾持連接部帶動高壓水管在水平方向和豎直方向移動。其中,所述高壓水管由管身和管頭構(gòu)成,所述管身為一中空銅管,所述管頭的上端同所述管身可拆卸連接;管頭上端的內(nèi)徑同管身的內(nèi)徑相等,管頭的下端開口為一窄縫,所述窄縫的長度大于管身的內(nèi)徑,窄縫的縫寬小于激光切割割縫的縫寬;通過調(diào)整所述高壓水管的角度使得所述管頭的下端同所述切割工件上表面保持平行;并使得所述窄縫同激光切割縫對準。其中,所述管頭的上端同所述管身螺紋連接,連接后并用密封膠密封。其中,所述管頭由紫銅整體鑄造而成。其中,所述切割工件為不銹鋼工件。本發(fā)明提出的激光切割方法及輔助切割裝置適合多種金屬的切割,并且能很好的避免掛渣的形成,能得到光滑的切割面。
圖1是本發(fā)明中輔助激光切割系統(tǒng)一優(yōu)選實施例的示意圖;圖2是本發(fā)明中夾持裝置的一優(yōu)選實施例的示意圖;圖3是圖1中管頭的放大視圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白,以下結(jié)合具體實施例,并參照附圖,對本發(fā)明進一步詳細說明。為了保證激光切割質(zhì)量,更好的輔助將汽化的金屬吹走而避免掛渣的形成,本發(fā)明提出了一種激光切割方法將激光束聚焦到金屬工件上,由于受到高功率密度的激光光斑照射,被激光光斑照射的金屬工件瞬間汽化,配合輔助切割高壓水流將汽化的金屬吹走,從而實現(xiàn)工件的切割,利用此種切割方法適合多種金屬的切割,并且能很好的避免掛渣的形成,能得到光滑的切割面。如圖1所示,本發(fā)明還提出了一種實現(xiàn)上述激光切割工藝的輔助激光切割系統(tǒng),所述輔助激光切割系統(tǒng)包括夾持裝置、高壓水管6 ;所述夾持裝置包括橫向夾持連接部8、縱向夾持連接部9 ;所述橫向夾持連接部包括上夾持部,下夾持部;上夾持部同下夾持部結(jié)構(gòu)相同,如圖2所示,均包括左連接端17、中半圓弧段15、右連接端16 ;左連接端17和右連接端16上均具有螺釘孔,上夾持部和下夾持部扣合并通過左連接端17和右連接端16的螺釘孔由螺釘螺母10固定,激光頭4被上夾持部和下夾持部的中半圓弧段15構(gòu)成的圓形結(jié)構(gòu)夾緊;所述上下夾持部的所述右連接端16上具有橫向滑槽11,所述縱向夾持連接部9上具有縱向滑槽12,高壓水管6連接于縱向夾持連接部9的下端,所述高壓水管6的角度能調(diào)整,通過所述橫向滑槽11與所述縱向滑槽12通過螺釘樞接,并可以相互滑動配合,所述縱向夾持連接部9能帶動高壓水管在水平方向和豎直方向移動;所述高壓水管由管身13和管頭7構(gòu)成,管身為一中空銅管,管頭的上端同所述管身可拆卸連接,管頭上端的內(nèi)徑同管身的內(nèi)徑相等,管頭的下端開口為一窄縫,如圖3所示,所述窄縫的長度大于管身的內(nèi)徑,窄縫的縫寬小于激光切割割縫的縫寬;通過調(diào)整所述高壓水管的角度使得所述下端部同放置于加工平臺I上的加工工件2的上表面保持平行;并使得所述窄縫同激光切割縫對準。將激光束3聚焦到加工工件2上,由于受到高功率密度的激光光斑照射,被激光光斑照射的工件瞬間汽化,利用上述輔助激光切割系統(tǒng)配合輔助切割高壓水流將汽化的金屬吹走,從而實現(xiàn)工件的切割,利用此種切割方法適合多種金屬的切割,并且能很好的避免掛渣的形成,能得到光滑的切割面。其中,所述管頭的上端同所述管身螺紋連接,連接后并用密封膠密封,所述管頭由紫銅整體鑄造而成;所述加工工件可以為不銹鋼工件,所述激光束為氦氖激光束。以上所述的具體實施例,對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明,所應理解的是,以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已,并不用于限制本發(fā)明,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所做的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高壓水流輔助的激光切割方法,其包括將激光束聚焦到切割工件上,被激光光斑照射的加工工件相應部位汽化后,使用切割高壓水流將汽化后的加工工件上相應部位處的材料吹走,從而完成對切割工件的切割。
2.一種實現(xiàn)如權(quán)利要求1所述的激光切割方法的輔助激光切割裝置,其包括 夾持裝置,其用于夾持激光頭,使得激光頭對準切割工件; 高壓水管,其用于噴射高壓水流。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置,其特征在于,所述夾持裝置包括橫向夾持連接部,所述橫向夾持連接部包括上夾持部、下夾持部;上夾持部同下夾持部結(jié)構(gòu)相同,均包括左連接端、中半圓弧段、右連接端;左連接端和右連接端上均具有螺釘孔,上夾持部和下夾持部扣合并由通過左連接端和右連接端的螺釘孔的螺釘螺母固定,激光頭被上夾持部和下夾持部的中半圓弧段構(gòu)成的圓形結(jié)構(gòu)夾緊。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置,其特征在于,所述夾持裝置還包括縱向夾持連接部,所述高壓水管連接于縱向夾持連接部的下端,且所述縱向夾持連接部上具有縱向滑槽;其中所述橫向夾持連接部的所述上下夾持部的所述右連接端上具有橫向滑槽,所述橫向滑槽和所述縱向滑槽滑動配合,使得所述縱向夾持連接部帶動高壓水管在水平方向和豎直方向移動。
5.如權(quán)利要求2所述的裝置,其特征在于,所述高壓水管由管身和管頭構(gòu)成,所述管身為一中空銅管,所述管頭的上端同所述管身可拆卸連接;管頭上端的內(nèi)徑同管身的內(nèi)徑相等,管頭的下端開口為一窄縫,所述窄縫的長度大于管身的內(nèi)徑,窄縫的縫寬小于激光切割割縫的縫寬;切割時,通過調(diào)整所述高壓水管的角度使得所述管頭的下端同所述切割工件上表面保持平行,并使得所述窄縫同激光切割縫對準。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置,其特征在于,所述管頭的上端同所述管身螺紋連接,連接后并用密封膠密封。
7.如權(quán)利要求2所述的裝置,其特征在于所述管頭由紫銅整體鑄造而成。
8.如權(quán)利要求2所述的裝置,其特征在于所述切割工件為不銹鋼工件。
9.如權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于,所述激光束為氦氖激光束。
全文摘要
為了保證激光切割質(zhì)量,更好的輔助將汽化的金屬吹走而避免掛渣的形成,本發(fā)明提供了一種激光切割方法將激光束聚焦到工件上,由于受到高功率密度的激光光斑照射,被激光光斑照射的工件瞬間汽化,配合輔助切割高壓水流將汽化的金屬吹走,從而實現(xiàn)工件的切割,利用此種切割方法適合多種金屬的切割,并且能很好的避免掛渣的形成,能得到光滑的切割面;本發(fā)明還提出了相應地用于實現(xiàn)所述激光切割方法的裝置。
文檔編號B23K26/38GK103008883SQ20121059266
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者林學春, 趙偉芳, 侯瑋, 于海娟, 李晉閩 申請人:中國科學院半導體研究所