本發(fā)明涉及利用激光加工技術(shù)，具體涉及到一種高效循環(huán)利用輔助氣體的激光加工裝置。

背景技術(shù)：

激光加工技術(shù)目前在很多行業(yè)都應(yīng)用廣泛。由于激光打孔具有速度快,效率高,經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)成為激光加工的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一。但是許多大型企業(yè)由于工藝要求的需要，就需要加工微米級(jí)、甚至納米級(jí)的小孔就必須要求用激光進(jìn)行打孔，所以要打出高質(zhì)量的小孔就不得不研究激光打孔的原理以及影響激光打孔過程中小孔形成的因素，其中輔助氣體的使用及其壓力大小對(duì)激光打孔的質(zhì)量就有一定的影響。

隨著激光技術(shù)的發(fā)展，運(yùn)用于機(jī)械加工領(lǐng)域的激光技術(shù)也越來越廣泛，比如激光打孔、激光切割、激光除銹、激光焊接等等，比起傳統(tǒng)機(jī)械加工的方法，激光加工具有效率高、精度高、經(jīng)濟(jì)效益好以及無刀具損耗等優(yōu)點(diǎn)。如今激光加工中心也越來越普及，加工中心進(jìn)行激光加工的時(shí)候都是需要使用輔助氣體的，由于輔助氣體的價(jià)格相對(duì)比較昂貴，而且在加工的時(shí)候輔助氣體直接吹向工件表面，這樣會(huì)造成資源和資金的浪費(fèi)，同時(shí)在加工過程中產(chǎn)生的金屬離子隨著輔助氣體的吹送也懸浮在機(jī)床的艙內(nèi)，當(dāng)打開艙門取工件時(shí)，這些金屬離子懸浮在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的人產(chǎn)生了安全隱患。目前國(guó)外的激光加工機(jī)床大多沒有這樣的裝置，所以如何避免金屬離子對(duì)人體的傷害，以及提高輔助氣體的使用效果和效率是以后激光加工中心的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了通過該裝置來高效循環(huán)利用激光加工時(shí)所需要的輔助氣體；通過增加高透玻璃容器、吸氣機(jī)、空氣過濾器、壓縮機(jī)等裝置，避免了將激光加工時(shí)產(chǎn)生的金屬離子及其固體微粒直接排到空氣中，從而減少了金屬離子對(duì)人體的危害，同時(shí)減少昂貴的輔助氣體費(fèi)用。針對(duì)激光加工時(shí)輔助氣體未完全覆蓋金屬表面所導(dǎo)致的問題(例如鋁合金在激光加工時(shí)若沒有輔助氣體的保護(hù)作用易發(fā)生氧化)，在原有激光加工機(jī)床的基礎(chǔ)上，增加了高透玻璃容器、吸氣機(jī)、空氣過濾器、壓縮機(jī)等裝置，來提高激光加工的質(zhì)量和輔助氣體的利用效率。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種高效循環(huán)利用輔助氣體的激光加工裝置，其特征在于，包括激光器、電源箱、輔助氣體罐、吸氣機(jī)、空氣過濾器、壓縮機(jī)、氣體儲(chǔ)存罐、高透玻璃容器、x-y移動(dòng)工作臺(tái)、激光頭、ccd攝像機(jī)和導(dǎo)光管；

所述激光頭正上方上安裝有ccd攝像機(jī)，激光頭的正下方設(shè)置有高透玻璃容器；激光頭與激光器通過導(dǎo)光管相連接，激光器安裝在電源箱上；所述x-y移動(dòng)工作臺(tái)置于高透玻璃容器設(shè)置在內(nèi)部下表面上；

所述吸氣機(jī)的輸入端通過導(dǎo)管與高透玻璃容器側(cè)面上的小口相連通，吸氣機(jī)用于吸走高透玻璃容器中含有金屬離子及固體微粒的輔助氣體；

吸氣機(jī)的輸出端通過導(dǎo)管連接空氣過濾器的輸入端，空氣過濾器的輸出端通過導(dǎo)管與壓縮機(jī)的輸入端相連接，壓縮機(jī)的輸出端通過導(dǎo)管與氣體儲(chǔ)存罐連接；

所述高透玻璃容器包括密封條、容器外殼、螺釘、容器上蓋、氣體濃度感應(yīng)器、輔助氣體噴嘴、環(huán)形密封圈；

所述容器外殼通過容器上蓋密封，容器外殼的內(nèi)壁上設(shè)置有氣體濃度感應(yīng)器和輔助氣體噴嘴，其中，氣體濃度感應(yīng)器，用于檢測(cè)容器外殼內(nèi)的氣體濃度；輔助氣體噴嘴與容器外殼上伸出的一段導(dǎo)管相連通，該導(dǎo)管與輔助氣體罐的輸出導(dǎo)管相連通；

所述x-y移動(dòng)工作臺(tái)包括工作臺(tái)、y方向的導(dǎo)軌、絲杠支撐架、聯(lián)軸器、第一伺服電機(jī)、第一電機(jī)支撐塊、y方向的導(dǎo)軌支撐架、y方向的絲杠、x方向的底板、x方向的導(dǎo)軌支撐架、第二伺服電機(jī)、x方向的導(dǎo)軌、第二電機(jī)支撐塊、x方向的絲杠和y方向的底板；

所述x-y移動(dòng)工作臺(tái)的最下方為x方向的底板，x方向的底板上設(shè)置有x方向的絲杠，x方向的絲杠通過聯(lián)軸器與第二伺服電機(jī)相連接，第二伺服電機(jī)通過第二電機(jī)支撐塊來支撐，x方向的底板上表面上平行于x方向的絲杠的左右兩側(cè)平行設(shè)置有x方向的導(dǎo)軌，y方向的底板下表面可沿x方向的導(dǎo)軌滑動(dòng)，y方向的底板上表面通過絲杠支撐架支撐y方向的絲杠，所述y方向的絲杠通過聯(lián)軸器與第一伺服電機(jī)相連接，第一伺服電機(jī)通過第一電機(jī)支撐塊支撐，y方向的底板的上表面上平行于y方向的絲杠的左右兩側(cè)平行方向上設(shè)置有y方向的導(dǎo)軌，y方向的導(dǎo)軌上連接有工作臺(tái)。

進(jìn)一步的，所述容器上蓋與容器外殼接觸處安裝有密封條；容器上蓋的前端通過兩個(gè)螺釘固定在容器外殼上。

進(jìn)一步的，所述輔助氣體噴嘴焊接在容器外殼。

進(jìn)一步的，所述高透玻璃容器的容器外殼的材料是不銹鋼，容器上蓋的材料是高透明材料。

進(jìn)一步的，所述容器上蓋的材料高透玻璃。

進(jìn)一步的，所述容器上蓋為抽拉式結(jié)構(gòu)，通過密封條連接容器外殼和容器上蓋。

進(jìn)一步的，所述高透玻璃容器側(cè)面上的小口設(shè)置有環(huán)形密封圈，防止漏氣。

進(jìn)一步的，所述的輔助氣體為氬氣或者氧氣或者氮?dú)?/p>

本發(fā)明的有益效果是：

一、激光加工產(chǎn)生的金屬離子被吸氣機(jī)收集，并經(jīng)過空氣過濾器的凈化作用，減少以往激光加工后懸浮在空氣中的金屬離子及固體微粒對(duì)人體的傷害。

二、x-y移動(dòng)工作臺(tái)是在高透玻璃容器這個(gè)封閉的容器中，這樣工件上下都被輔助氣體覆蓋，解決了以往激光加工過程出現(xiàn)的由于輔助氣體未完全覆蓋工件上下表面，導(dǎo)致工件在激光加工時(shí)金屬發(fā)生氧化，降低加工的質(zhì)量。

三、此外高透玻璃容器裝置的制造和使用成本較低，通過安裝該裝置對(duì)現(xiàn)有激光加工中心進(jìn)行改進(jìn)可以取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

四、輔助氣體罐是氣體存儲(chǔ)的地方，輔助氣體罐為激光加工提供輔助氣體，氣體經(jīng)過高透玻璃容器、吸氣機(jī)、空氣過濾器、壓縮機(jī)，最終被收集到氣體儲(chǔ)存罐中，有利于下次循環(huán)使用。

附圖說明

圖1為高效循環(huán)利用輔助氣體的激光加工裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為高效循環(huán)利用輔助氣體的激光加工裝置去掉高透玻璃容器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為x-y移動(dòng)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為高透玻璃容器的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖標(biāo)記如下：激光器1、電源箱2、輔助氣體罐3、吸氣機(jī)4、空氣過濾器5、壓縮機(jī)6、氣體儲(chǔ)存罐7、高透玻璃容器8、x-y移動(dòng)工作臺(tái)9、激光頭10、ccd攝像機(jī)11、導(dǎo)光管12、密封條8.1、容器外殼8.2、螺釘8.3、容器上蓋8.4、氣體濃度感應(yīng)器8.5、輔助氣體噴嘴8.6、環(huán)形密封圈8.7、工作臺(tái)9.1、y方向的導(dǎo)軌9.2、絲杠支撐架9.3、聯(lián)軸器9.4、第一伺服電機(jī)9.5、第一電機(jī)支撐塊9.6、y方向的導(dǎo)軌支撐架9.7、y方向的絲杠9.8、x方向的底板9.9、x方向的導(dǎo)軌支撐架9.10、第二伺服電機(jī)9.11、x方向的導(dǎo)軌9.12、第二電機(jī)支撐塊9.13、x方向的絲杠9.14、y方向的底板9.15。

具體實(shí)施方式

為了更好的闡述本發(fā)明的實(shí)施細(xì)節(jié),下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。

結(jié)合附圖1，一種高效循環(huán)利用輔助氣體的激光加工裝置，包括激光器1、電源箱2、輔助氣體罐3、吸氣機(jī)4、空氣過濾器5、壓縮機(jī)6、氣體儲(chǔ)存罐7、高透玻璃容器8、x-y移動(dòng)工作臺(tái)9、激光頭10、ccd攝像機(jī)11、導(dǎo)光管12。

所述激光頭10上安裝有ccd攝像機(jī)11，激光頭10與激光器1是通過導(dǎo)光管12相連，激光器1是安裝在電源箱2上面的；所述的高透玻璃容器8前表面設(shè)有一個(gè)小口，小口通過導(dǎo)管連接到吸氣機(jī)4的輸入端，小口連接處有環(huán)形密封環(huán)，保證高透玻璃容器的密封性；所述吸氣機(jī)4的輸出端通過導(dǎo)管連接到空氣過濾器5的輸入端；所述空氣過濾器5的輸出端通過導(dǎo)管連接到壓縮機(jī)6的輸入端，壓縮機(jī)6的輸出端通過導(dǎo)管連接到氣體儲(chǔ)存罐7上，以便下一次循環(huán)使用。所述的空氣過濾器5具有凈化氣體，除去里面的固體微粒的功能，避免金屬離子直接懸浮在空氣中對(duì)人體產(chǎn)生傷害。所述的輔助氣體為氬氣、氧氣、氮?dú)獾葰怏w。

結(jié)合附圖2，所述的x-y移動(dòng)工作臺(tái)9放在所述高透玻璃容器8內(nèi)部，可以使工件在x、y方向進(jìn)行移動(dòng)，以滿足對(duì)不同位置的激光加工要求。

結(jié)合附圖3，所述x-y移動(dòng)工作臺(tái)包括工作臺(tái)9.1、y方向的導(dǎo)軌9.2、絲杠支撐架9.3、聯(lián)軸器9.4、第一伺服電機(jī)9.5、第一電機(jī)支撐塊9.6、y方向的導(dǎo)軌支撐架9.7、y方向的絲杠9.8、x方向的底板9.9、x方向的導(dǎo)軌支撐架9.10、第二伺服電機(jī)9.11、x方向的導(dǎo)軌9.12、第二電機(jī)支撐塊9.13、x方向的絲杠9.14、y方向的底板9.15；通過電機(jī)帶動(dòng)聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動(dòng)，聯(lián)軸器帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了工作臺(tái)在x-y方向上的移動(dòng)。

結(jié)合附圖4，所述高透玻璃容器8包括密封條8.1、容器外殼8.2、螺釘8.3、容器上蓋8.4、氣體濃度感應(yīng)器8.5、輔助氣體噴嘴8.6、環(huán)形密封圈8.7；

所述的高透玻璃容器8上表面設(shè)有一個(gè)小口，小口上端作為輔助氣體的進(jìn)氣口，進(jìn)氣口與導(dǎo)管相連，中間有環(huán)形密封圈8.7保證其密封性，小口下端連接的為輔助氣體的噴嘴；

所述高透玻璃容器8的容器外殼的材料8.2為不銹鋼，容器上蓋8.4的材料是高透玻璃或其它高透明材料。

所述高透玻璃容器8的容器上蓋8.4為抽拉式結(jié)構(gòu)，方便工件試樣的換夾，通過密封條8.1與容器外殼8.2形成密封狀態(tài)。

本發(fā)明裝置的工作過程如下：

第一步：將試樣裝夾在x-y移動(dòng)工作平臺(tái)9上，打開激光器1和機(jī)床，使得激光頭10停在需要打孔的位置。

第二步：打開輔助氣體罐3，輔助氣體噴嘴8.6開始噴出輔助氣體，同時(shí)打開吸氣機(jī)4、吸出里面的空氣，當(dāng)高透玻璃容器8里面氣體濃度感應(yīng)器8.5感應(yīng)到的輔助氣體的濃度達(dá)到95％以上時(shí)，輔助氣體噴嘴8.6停止送氣，同時(shí)吸氣機(jī)4關(guān)閉。

第三步：開始進(jìn)行激光加工，在加工的過程中輔助氣體噴嘴8.6繼續(xù)送氣，吸氣4同時(shí)打開，將高透玻璃容器8里面的產(chǎn)生的氣體吸出，送到空氣過濾器5里面進(jìn)行過濾，空氣過濾器5可以除去氣體里面的固體微粒，最后將凈化過的輔助氣體輸送到氣體儲(chǔ)存罐7里面存儲(chǔ)起來，以便下一次循環(huán)使用。

第四步，加工結(jié)束后，輔助氣體噴嘴8.6停止送氣，吸氣機(jī)4繼續(xù)工作，將高透玻璃容器8里面的輔助氣體抽空。

所述實(shí)施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見的改進(jìn)、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。