一種激光加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及激光加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種除殘留物式的激光加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著全球裝備制造產(chǎn)業(yè)升級(jí)，激光制造技術(shù)和激光加工工藝步入快速發(fā)展軌道， 激光技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)覆蓋到汽車、船舶、機(jī)械、家居、航空等等領(lǐng)域。一般對(duì)加工材料的切割方 法是，先在加工材料表面進(jìn)行激光穿孔（利用高能量密度激光熔化或汽化材料），并通過(guò)該 通孔進(jìn)行激光切割。特別是碳鋼材料的加工領(lǐng)域，碳鋼作為最普遍的工業(yè)材料，應(yīng)用激光加 工有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
[0003] 然而在現(xiàn)階段的加工技術(shù)中，由于加工材料板厚，其具有許多缺點(diǎn)，如：
[0004] 1、穿孔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，參考圖1，圖1是激光穿孔與板厚的關(guān)系示意圖，隨著加工材料 板厚的增加，穿孔時(shí)間不成比例地增加，影響激光加工效率，導(dǎo)致了機(jī)器的生產(chǎn)效率低；
[0005] 2、熔渣堆積較多，甚至易發(fā)生爆孔，使噴嘴受損；
[0006] 3、特別是加工厚度較大的加工材料，其很難進(jìn)行小孔切割，切割加工不穩(wěn)定，特別 是切割板厚〇. 7倍以下的小孔，其難度更大。
[0007] 如何縮短穿孔時(shí)間、穩(wěn)定穿孔和實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的小孔切割等問(wèn)題，已經(jīng)是本領(lǐng)域技術(shù) 人員首要解決課題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種激光加工方 法，實(shí)現(xiàn)快速、穩(wěn)定的激光切割。
[0009] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：提供一種激光加工方法，包括通過(guò) 激光器對(duì)待加工材料進(jìn)行激光切割，在激光切割前還包括步驟：
[0010] 對(duì)該待加工材料進(jìn)行激光穿孔，形成一通孔；
[0011] 除去該待加工材料表面的殘留物，便于激光穿過(guò)該通孔并實(shí)現(xiàn)對(duì)待加工材料的激 光切割。
[0012] 其中，較佳方案是，除去該待加工材料表面的殘留物的方式為：使用激光照射在該 待加工材料表面。
[0013] 其中，較佳方案是，在除去該待加工材料表面的殘留物前還包括步驟：將該激光器 調(diào)整到一預(yù)設(shè)高度位置。
[0014] 其中，較佳方案是，該激光穿孔的方式包括步驟：
[0015] 初調(diào)整該激光器的高度位置，使激光焦點(diǎn)照射在該待加工材料表面，并在該待加 工材料表面形成一凹坑；
[0016] 動(dòng)態(tài)調(diào)整該激光器的高度位置，使激光焦點(diǎn)照射在該凹坑底面，直至貫穿該待加 工材料并形成該通孔。
[0017] 其中，較佳方案是：使用連續(xù)激光照射在該待加工材料表面，并在該待加工材料表 面形成該凹坑。
[0018] 其中，較佳方案是：使用脈沖激光照射在該凹坑底面，直至貫穿該待加工材料并形 成該通孔。
[0019] 其中，較佳方案是，動(dòng)態(tài)調(diào)整該激光器的高度位置的方式包括：階段式調(diào)整和漸降 式調(diào)整。
[0020] 其中，較佳方案是：該階段式調(diào)整至少包括一個(gè)調(diào)整高度。
[0021] 其中，較佳方案是，將該激光器切換任意相鄰的兩個(gè)調(diào)整高度的方式包括步驟：
[0022] 停止照射激光；
[0023] 將該激光器調(diào)整到下一個(gè)調(diào)整階段；
[0024] 重新照射激光。
[0025] 其中，較佳方案是，該漸降式調(diào)整的方式包括：使激光焦點(diǎn)時(shí)刻照射在該凹坑底 面，直至貫穿該待加工材料并形成該通孔。
[0026] 本發(fā)明的有益效果在于，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)一種除殘留物式的激 光加工方法，在激光穿孔后除去該待加工材料表面的殘留物，提高激光切割待加工材料的 效率，并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定切割，從而提高產(chǎn)品的優(yōu)良率，同時(shí)降低生產(chǎn)成本；同時(shí)，在激光穿孔過(guò) 程中，通過(guò)調(diào)整激光器的高度位置，提高穿孔效率，從而提高整體加工速度。
【附圖說(shuō)明】
[0027] 下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中：
[0028] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)激光穿孔與板厚的關(guān)系不意圖；
[0029] 圖2是本發(fā)明激光加工的方法示意圖；
[0030] 圖3是本發(fā)明激光加工的原理示意圖；
[0031] 圖4是本發(fā)明激光穿孔的方法示意圖；
[0032] 圖5是本發(fā)明階段式調(diào)整的方法示意圖；
[0033] 圖6是本發(fā)明除去該待加工材料表面的殘留物的方法示意圖；
[0034] 圖7是本發(fā)明脈沖激光和連續(xù)激光的頻率示意圖；
[0035] 圖8是本發(fā)明連續(xù)激光的噴嘴高度與穿孔時(shí)間的關(guān)系示意圖；
[0036] 圖9是本發(fā)明脈沖激光的噴嘴高度與穿孔時(shí)間的關(guān)系示意圖；
[0037] 圖10是現(xiàn)有穿孔時(shí)間與本發(fā)明穿孔時(shí)間的比較示意圖；
[0038] 圖11是本發(fā)明板厚與穿孔孔徑要求的關(guān)系示意圖；
[0039] 圖12是本發(fā)明加工完成件的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 現(xiàn)結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明。
[0041] 如圖2所示，本發(fā)明提供一種激光加工方法的優(yōu)選實(shí)施例，其中，圖2是激光加工 的方法示意圖。
[0042] -種激光加工方法，該方法具體包括步驟：
[0043] S1、對(duì)該待加工材料進(jìn)行激光穿孔，形成一通孔；
[0044] S2、除去該待加工材料表面的殘留物；
[0045] S3、激光穿過(guò)該通孔并實(shí)現(xiàn)對(duì)待加工材料的激光切割。
[0046] 其中，在正常激光加工過(guò)程中，通過(guò)對(duì)一待加工板材進(jìn)行若干次穿孔、除渣和切割 操作，完成一加工完成件；或者，通過(guò)對(duì)一待加工工件進(jìn)行若干次穿孔、除渣和切割操作，完 成一加工完成件。
[0047] 在步驟Sl中，在形成一通孔后，在待加工材料表面的通孔周圍堆積較多殘留物， 殘留物一般為待加工材料的熔渣，若直接將激光穿過(guò)該通孔并進(jìn)行激光切割，殘留物會(huì)影 響激光切割，其切割不穩(wěn)定；故在步驟Sl和步驟S2中，增加一步驟S2。
[0048] 在步驟S2中，除去殘留物的方式包括人工除渣、待加工材料表面抹油和激光除 渣，本發(fā)明優(yōu)選激光除渣。
[0049] 如圖3、圖4和圖5所示，本發(fā)明提供一種激光穿孔的較佳實(shí)施例，其中，圖3是激 光加工的原理示意圖，圖4是激光穿孔的方法示意圖，圖5是階段式調(diào)整的方法示意圖。
[0050] 激光穿孔的方式包括步驟：
[0051] S11、初調(diào)整該激光器10的高度位置，使激光11焦點(diǎn)照射在該待加工材料20表 面，并在該待加工材料20表面形成一凹坑31 ;
[0052] S12、動(dòng)態(tài)調(diào)整該激光器10的高度位置，使激光11焦點(diǎn)照射在該凹坑30底面，直 至貫穿該待加工材料20并形成一通孔32 ;
[0053] 在本實(shí)施例中，影響激光穿孔的因素包括熔融能力和排除能力；熔融能力包括： 激光器的能力、光束模式、焦點(diǎn)位置與光斑大小、輔助氣體種類與壓力（本發(fā)明可采用氧 氣、空氣或氮?dú)庾鳛檩o助氣體，優(yōu)選氧氣）、噴嘴的大小與結(jié)構(gòu)、待加工材料的表面狀態(tài)、激 光器的功率控制（一般選用連續(xù)激光或脈沖激光）、脈沖波形（一般選用矩形波或三角 波）；排出能力：輔助氣體種類與壓力（本發(fā)明可采用氧氣、空氣或氮?dú)庾鳛檩o助氣體，優(yōu)選 氧氣）、噴嘴高度（即激光器高度位置）、激光器的功率控制（一般選用連續(xù)激光或脈沖激 光）、光斑大小。
[0054] 在步驟SI 1中，優(yōu)選地，使用連續(xù)激光照射在該待加工材料20表面，并在該待加工 材料20表面形成凹坑31，且凹坑31周圍堆積較多熔渣。具體地，連續(xù)激光照射在該待加工 材料20表面，開(kāi)始加熱待加工材料20表面，其加熱范圍慢慢擴(kuò)大以及加熱溫度慢慢提高， 直到零界點(diǎn)，待加工材料20表面在續(xù)激光照射下開(kāi)始融化形成凹坑31，孔的內(nèi)部大量金屬 熔融要從凹坑31內(nèi)排出，堆積在凹坑31周圍形成殘留物。由于連續(xù)激光可以在一段較長(zhǎng) 的時(shí)間范圍內(nèi)以連續(xù)方式持續(xù)進(jìn)行激光照射，對(duì)待加工材料20表面的加熱效果最優(yōu)。
[0055] 在本實(shí)施例中，初調(diào)整該激光器10的高度位置一般在20mm~35mm左右（噴嘴距 離待加工材料20的高度）。
[0056] 在步驟S12中，優(yōu)選地，使用脈沖激光照射在該凹坑31底面，直至貫穿該待加工材 料20并形成該通孔32。具體地，脈沖激光照射在該待加工材料20的凹坑31底面，同時(shí)加 熱凹坑31底面，并不斷加深熔融，直至貫穿該待加工材料20并形成一通孔32。由于脈沖激 光脈是指單個(gè)激光脈沖寬度小于〇. 25秒、每間隔一定時(shí)間才工作一次的激光束，它具有較 大輸出功率，其穿孔效率更高。
[0057] 在本實(shí)施例中，動(dòng)態(tài)調(diào)整該激光器的高度位置的方式包括：階段式調(diào)整和漸降式 調(diào)整。其中，階段式調(diào)整主要思想是使激光焦點(diǎn)在大概范圍內(nèi)，照射在凹坑31底面；而漸降 式調(diào)整是一種精確調(diào)整方式，激光焦點(diǎn)無(wú)時(shí)無(wú)刻照射在凹坑31底面。
[0058] 對(duì)于階段式調(diào)整，階段式調(diào)整至少包括一個(gè)調(diào)整高度，具體參考待加工材料20的 厚度以及加工時(shí)間的考慮，若待加工材料20的厚度較?。↖Omm~14_)或者不需要追