一種用于管狀材料加工的激光加工裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及管狀材料加工的設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于管狀材料加工的激光加工裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]管狀材料由于裝夾比較困難，曲面較大，因此在激光加工時(shí)有一定的難度，尤其是加工復(fù)雜結(jié)構(gòu)。需要制備特殊夾具以及3D振鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)加工，使得成本較高，精度難以控制等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種用于管材加工的激光加工裝置及其方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中管材加工需要成本高的特殊夾具及3D振鏡實(shí)現(xiàn)的技術(shù)問(wèn)題。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所提出的技術(shù)方案為:
[0005]本發(fā)明的一種用于管材加工的激光加工裝置，其包括:計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，激光器，光束旋轉(zhuǎn)模組，擴(kuò)束裝置，激光切割頭，旋轉(zhuǎn)裝置，冷卻劑輸送裝置，以及加工平臺(tái)；其中，所述的光束旋轉(zhuǎn)模組、擴(kuò)束裝置，依次沿激光光路排布，依次對(duì)激光光束進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和擴(kuò)束；由所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制激光器發(fā)射激光，并同步控制光束旋轉(zhuǎn)模組旋轉(zhuǎn)和所述加工平臺(tái)在X和Y方向上運(yùn)動(dòng)，所述激光切割頭固定于加工平臺(tái)上，通過(guò)激光切割頭的激光作用于固定于旋轉(zhuǎn)裝置上的管材，所述冷卻劑輸送裝置從所述管材的一端送入冷卻劑，使所述激光切割頭對(duì)所述管材進(jìn)行加工。
[0006]其中，所述的光束旋轉(zhuǎn)模組為由一馬達(dá)帶動(dòng)一組光學(xué)透鏡組成。
[0007]其中，所述的旋轉(zhuǎn)裝置為由一馬達(dá)帶動(dòng)一可裝夾管狀材料的夾具組成。
[0008]其中，所述的激光切割頭內(nèi)設(shè)有一可通入輔助氣體的氣體流通通道。
[0009]其中，所述的被加工的管材另外一端連通有一用于回收廢棄冷卻劑的回收裝置，所述的冷卻劑輸送裝置輸送的冷卻劑為冷卻液或冷卻氣體。
[0010]其中，所述的激光切割頭上方還包括一 Z軸升降模組，激光切割頭可隨所述Z軸升降模組上下移動(dòng)。
[0011]—種采用上述用于管材加工的激光加工裝置的管材加工方法，其包括以下步驟:
[0012]第一步，將管材固定于所述旋轉(zhuǎn)裝置上；
[0013]第二步，開(kāi)啟所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制光束旋轉(zhuǎn)裝置旋轉(zhuǎn)、加工平臺(tái)沿X和Y軸方向移動(dòng)，并且同步控制激光器發(fā)射激光、旋轉(zhuǎn)裝置帶動(dòng)管材轉(zhuǎn)動(dòng)和冷卻劑輸送裝置從管材一端輸送冷卻劑。
[0014]其中，所述的旋轉(zhuǎn)裝置帶動(dòng)管材轉(zhuǎn)動(dòng)與加工平臺(tái)移動(dòng)同步進(jìn)行。
[0015]其中，該方法可對(duì)管材進(jìn)行切割、鉆孔、劃線、打標(biāo)加工。
[0016]其中，所述的激光切割頭內(nèi)持續(xù)送入輔助氣體。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，該發(fā)明的用于管材加工的激光加工裝置及方法，其采用旋轉(zhuǎn)裝置帶動(dòng)管材旋轉(zhuǎn)，同時(shí)控制加工平臺(tái)同步移動(dòng)，從而替代現(xiàn)有特殊夾具和3D振鏡帶來(lái)的激光加工成本高，工藝復(fù)雜，精度難以控制的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明用于管材加工的激光加工裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下參考附圖，對(duì)本發(fā)明予以進(jìn)一步地詳盡闡述。
[0020]實(shí)施例一
[0021]請(qǐng)參閱圖1，在該實(shí)施例中，本發(fā)明一種用于管材加工的激光加工裝置，包括:計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)1，激光器2，擴(kuò)束裝置3，光束旋轉(zhuǎn)模組4，激光切割頭5，旋轉(zhuǎn)裝置8，冷卻劑輸送裝置7，以及加工平臺(tái)6 ;其中，所述的光束旋轉(zhuǎn)模組4，擴(kuò)束裝置3，依次沿激光光路排布，依次對(duì)激光光束進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和擴(kuò)束；由所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)I控制激光器2發(fā)射激光，并同步控制光束旋轉(zhuǎn)模組4旋轉(zhuǎn)和所述加工平臺(tái)6在X和Y方向上運(yùn)動(dòng)，所述激光切割頭5固定于加工平臺(tái)6上，通過(guò)激光切割頭5的激光作用于固定于旋轉(zhuǎn)裝置8上的管材100，所述冷卻劑輸送裝置7從所述管材100的一端送入冷卻劑，使所述激光切割頭5對(duì)所述管材100進(jìn)行加工。
[0022]進(jìn)一步的，在所述激光切割頭5還包括一 Z軸升降模組，該Z軸升降模組為手動(dòng)升降模組，也可以是自動(dòng)升降模組，若為自動(dòng)升降模組，該Z軸升降模組受控于所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)I。通過(guò)Z軸升降模組作用使所述激光切割頭5上下調(diào)整，以確保激光光斑可以聚焦在管狀材料的表面，也可以手動(dòng)調(diào)節(jié)切割頭在z軸的位置以調(diào)整光斑大小，適應(yīng)不同加工需求。
[0023]具體的，所述的擴(kuò)束裝置3為一擴(kuò)束鏡。該擴(kuò)束裝置3對(duì)激光器2發(fā)射的激光進(jìn)行一次擴(kuò)束，擴(kuò)束后的激光進(jìn)入光束旋轉(zhuǎn)模組4。該光束旋轉(zhuǎn)模組4為由一馬達(dá)帶動(dòng)一組光學(xué)透鏡組成。
[0024]經(jīng)過(guò)所述光束旋轉(zhuǎn)模組4之后的激光光束進(jìn)入激光切割頭5中，該激光切割頭5作用于管材100表面。其中，所述的激光切割頭5內(nèi)設(shè)有一可通入輔助氣體的氣體流通通道51。在對(duì)管材100加工時(shí)，持續(xù)送入輔助氣體，切割頭通入的輔助氣體為保護(hù)氣體或助燃?xì)怏w，與材料或加工類型有關(guān)，可以是空氣、氮?dú)狻鍤?、氧氣等?br>[0025]其中，所述的被加工的管材100另外一端連通有一用于回收廢棄冷卻劑的回收裝置9。由于上述冷卻劑具體選用何種液體或氣體與材料和加工類型有關(guān)。如液體可以為水(但是要材料與水不發(fā)生反應(yīng))、氣體可以是氮?dú)獾取Ｆ渲饕糜诶鋮s作用。當(dāng)通入的冷卻劑為液體或有害氣體時(shí)，需要將廢棄的冷卻劑進(jìn)行回收處理。其中，所述的冷卻劑輸送裝置輸送的冷卻劑為冷卻液或冷卻氣體。
[0026]其中，上述旋轉(zhuǎn)裝置8為由一馬達(dá)帶動(dòng)一可裝夾管狀材料的夾具組成。旋轉(zhuǎn)裝置8是一高速旋轉(zhuǎn)裝置，其轉(zhuǎn)速為0-100轉(zhuǎn)/S。
[0027]該實(shí)施例中，管狀材料裝夾:采用旋轉(zhuǎn)平臺(tái)與X-Y平臺(tái)，這樣在加工過(guò)程中保證了激光焦點(diǎn)都在加工位置、簡(jiǎn)化了加工裝置及操作，不需要?jiǎng)討B(tài)變焦或者3D振鏡；對(duì)管狀材料內(nèi)部通入輔助氣體或液體，從而減少熱效應(yīng)，提高加工質(zhì)量；在激光加工設(shè)備上增加光束旋轉(zhuǎn)裝置，擴(kuò)大加工區(qū)域，減少熱效應(yīng)，并且提高加工質(zhì)量。
[0028]該實(shí)施例還公開(kāi)了一種采用上述用于管材加工的激光加工裝置的管材加工方法，其包括以下步驟:
[0029]第一步，將管材固定于所述旋轉(zhuǎn)裝置上，控制激光器發(fā)射激光；
[0030]第二步，開(kāi)啟所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制光束旋轉(zhuǎn)裝置旋轉(zhuǎn)、加工平臺(tái)沿X和Y軸方向移動(dòng)，并且同步控制激光器發(fā)射激光及所述旋轉(zhuǎn)裝置帶動(dòng)管材轉(zhuǎn)動(dòng)和冷卻劑輸送裝置從管材一端輸送冷卻劑。
[0031]其中，上述冷卻劑輸送裝置輸送的冷卻劑為冷卻液和冷卻氣體。上述管材旋轉(zhuǎn)與加工平臺(tái)移動(dòng)同步進(jìn)行。上述激光切割頭內(nèi)持續(xù)送入輔助氣體。該方法可對(duì)管材進(jìn)行切割、鉆孔、劃線、打標(biāo)加工。
[0032]實(shí)施例二
[0033]在該實(shí)施例中，該裝置用于加工心血管支架，傳統(tǒng)加工方法很難實(shí)現(xiàn)心血管支架的高質(zhì)量加工。如不銹鋼、鈦鎳合金、高分子材料的心血管支架，可以采用上述裝置及加工方法加工。
[0034]其中激光器2為超快激光器，即為皮秒或飛秒激光。
[0035]首先將用于制備心血管支架的管狀材料置于旋轉(zhuǎn)裝置8上裝夾好，其可以隨著旋轉(zhuǎn)裝置8繞中心軸勻速旋轉(zhuǎn)；
[0036]然后，由所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)I控制激光器2發(fā)射激光，并同步控制光束旋轉(zhuǎn)模組4旋轉(zhuǎn)和所述加工平臺(tái)6在X和Y方向上運(yùn)動(dòng)，所述激光切割頭5固定于加工平臺(tái)6上，通過(guò)激光切割頭5的激光作用于固定于旋轉(zhuǎn)裝置8上的管材100，所述冷卻劑輸送裝置7從所述管材100的一端送入冷卻劑，使所述激光切割頭5對(duì)所述管材100進(jìn)行加工。
[0037]其中激光切割頭加入的輔助氣體可以為壓縮空氣、氮?dú)狻鍤獾缺Ｗo(hù)氣體；冷卻劑可以是空氣、氮?dú)饣蛩壤鋮s介質(zhì)。
[0038]上述內(nèi)容，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用于限制本發(fā)明的實(shí)施方案，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的主要構(gòu)思和精神，可以十分方便地進(jìn)行相應(yīng)的變通或修改，故本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書(shū)所要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于管材加工的激光加工裝置，其特征在于，包括:計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，激光器，光束旋轉(zhuǎn)模組，擴(kuò)束裝置，激光切割頭，旋轉(zhuǎn)裝置，冷卻劑輸送裝置，以及加工平臺(tái)；其中，所述的光束旋轉(zhuǎn)模組、擴(kuò)束裝置，依次沿激光光路排布，依次對(duì)激光光束進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和擴(kuò)束；由所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制激光器發(fā)射激光，并同步控制光束旋轉(zhuǎn)模組旋轉(zhuǎn)和所述加工平臺(tái)在X和Y方向上運(yùn)動(dòng)，所述激光切割頭固定于加工平臺(tái)上，通過(guò)激光切割頭的激光作用于固定于旋轉(zhuǎn)裝置上的管材，所述冷卻劑輸送裝置從所述管材的一端送入冷卻劑，使所述激光切割頭對(duì)所述管材進(jìn)行加工。2.如權(quán)利要求1所述的用于管材加工的激光加工裝置，其特征在于，所述的光束旋轉(zhuǎn)模組為由一馬達(dá)帶動(dòng)一組光學(xué)透鏡組成。3.如權(quán)利要求1所述的用于管材加工的激光加工裝置，其特征在于，所述的旋轉(zhuǎn)裝置為由一馬達(dá)帶動(dòng)一可裝夾管狀材料的夾具組成。4.如權(quán)利要求1所述的用于管材加工的激光加工裝置，其特征在于，所述的激光切割頭內(nèi)設(shè)有一可通入輔助氣體的氣體流通通道。5.如權(quán)利要求1所述的用于管材加工的激光加工裝置，其特征在于，所述的被加工的管材另外一端連通有一用于回收廢棄冷卻劑的回收裝置，所述的冷卻劑輸送裝置輸送的冷卻劑為冷卻液或冷卻氣體。6.如權(quán)利要求1所述的用于管材加工的激光加工裝置，其特征在于，所述的激光切割頭還包括一 Z軸升降模組，激光切割頭可隨所述Z軸升降模組上下移動(dòng)。7.一種采用如權(quán)利要求1至6任意一項(xiàng)所述的用于管材加工的激光加工裝置的管材加工方法，其特征在于，包括以下步驟: 第一步，將管材固定于所述旋轉(zhuǎn)裝置上； 第二步，開(kāi)啟所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制光束旋轉(zhuǎn)裝置旋轉(zhuǎn)、加工平臺(tái)沿X和Y軸方向移動(dòng)，并且同步控制激光器發(fā)射激光、旋轉(zhuǎn)裝置帶動(dòng)管材轉(zhuǎn)動(dòng)和冷卻劑輸送裝置從管材一端輸送冷卻劑。8.如權(quán)利要求7所述的管材加工方法，其特征在于，所述的旋轉(zhuǎn)裝置帶動(dòng)管材轉(zhuǎn)動(dòng)與加工平臺(tái)移動(dòng)同步進(jìn)行。9.如權(quán)利要求7所述的管材加工方法，其特征在于，其可對(duì)管材進(jìn)行切割、鉆孔、劃線、打標(biāo)加工。10.如權(quán)利要求7所述的管材加工方法，其特征在于，所述的激光切割頭內(nèi)持續(xù)送入輔助氣體。
【專利摘要】一種用于管材加工的激光加工裝置，其包括：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，激光器，擴(kuò)束裝置，光束旋轉(zhuǎn)模組，激光切割頭，旋轉(zhuǎn)裝置，冷卻劑輸送裝置，以及加工平臺(tái)；其中，光束旋轉(zhuǎn)模組、擴(kuò)束裝置，依次沿激光光路排布；由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制激光器發(fā)射激光，并同步控制光束旋轉(zhuǎn)模組旋轉(zhuǎn)和所述加工平臺(tái)在X和Y方向上運(yùn)動(dòng)，通過(guò)激光切割頭的激光作用于固定于旋轉(zhuǎn)裝置上的管材，冷卻劑輸送裝置從所述管材的一端送入冷卻劑，使激光切割頭對(duì)所述管材進(jìn)行加工。該發(fā)明的用于管材加工的激光加工裝置及方法，其采用旋轉(zhuǎn)裝置帶動(dòng)管材旋轉(zhuǎn)，同時(shí)控制加工平臺(tái)同步移動(dòng)，從而替代現(xiàn)有特殊夾具和3D振鏡帶來(lái)的激光加工成本高，工藝復(fù)雜，精度難以控制的問(wèn)題。
【IPC分類】B23K101/06, B23K26/70, B23K26/38, B23K26/064, B23K26/14
【公開(kāi)號(hào)】CN105108356
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510621777
【發(fā)明人】王皓智, 趙曉杰, 張 杰, 陶沙
【申請(qǐng)人】深圳英諾激光科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年9月25日