激光加工装置及激光加工方法
【专利摘要】本发明提供一种激光加工装置及激光加工方法，该激光加工装置包括用于产生切割光束的切割激光发生器；用于对切割光束的射入待切割工件的位置进行调整的切割光束位置调节模块；用于放置待切割工件的烟雾容器；用于收集切割时外漏的烟雾以及待切割工件的残渣的回收模块；以及用于控制切割光束位置调节模块进行调节操作的工控机。本发明还提供一种激光加工方法，本发明的激光加工装置及激光加工方法通过设置烟雾容器以及回收模块增加了材料对激光的吸收率，提高了切割效率，解决了现有技术中的激光加工装置的生产成本较高或生产效率较低的技术问题。
【专利说明】激光加工装置及激光加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及激光加工领域，特别是涉及一种激光加工装置及激光加工方法。
【背景技术】
[0002]随着激光精密加工范围的不断扩大，越来越多的材料可以使用激光进行精密加工。其中，对于一些如铜、银、陶瓷等具有高反射性的材料，在进行激光切割时，由于该材料对激光的吸收率低，难以达到较高的切割速度及切割效果。
[0003]针对上述现象，现在通常采用的应对办法是将深色油墨涂覆在待加工工件表面，再进行激光切割加工，提闻材料对激光的吸收率，从而提闻切割效率。但是，进行深色油墨涂覆操作需要加入相应的油墨清洗操作，这样会增加产品的生产周期以及生产成本，降低了产品的市场竞争力。
[0004]故，有必要提供一种激光加工装置及激光加工方法，以解决现有技术所存在的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的实施例的目的在于提供一种激光加工装置及激光加工方法，以解决现有技术中的激光加工装置的生产成本较高或生产效率较低的技术问题。
[0006]为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下:
[0007]提供一种激光加工装置，其包括:
[0008]切割激光发生器，用于产生切割光束；
[0009]切割光束位置调节模块，用于对所述切割光束的射入所述待切割工件的位置进行调整；
[0010]烟雾容器，用于放置所述待切割工件，其中设置有覆盖所述待切割工件的烟雾；
[0011]回收模块，用于收集切割时外漏的烟雾以及所述待切割工件的残渣；以及
[0012]工控机，用于控制所述切割光束位置调节模块进行调节操作。
[0013]在本发明所述的激光加工装置中，所述回收模块包括:
[0014]气嘴，用于喷射高压气体，所述高压气体的喷射方向约垂直于所述切割光束的入射方向；
[0015]气体收集口，沿所述高压气体的喷射方向，设置在所述气嘴的出口处，用于收集所述高压气体、所述切割时外漏的烟雾以及所述待切割工件的残渣；以及
[0016]回收孔，由所述气嘴和所述气体收集口之间的间隙构成，用于将所述切割时外漏的烟雾以及所述待切割工件的残渣引导至所述气体收集口中。
[0017]在本发明所述的激光加工装置中，所述激光加工装置还包括:
[0018]运动电机，用于移动所述回收模块，使所述回收孔在所述待切割工件的切割面上的投影覆盖所述待切割工件的切割面的切割区域。
[0019]在本发明所述的激光加工装置中，所述回收模块还包括:[0020]废料收集器，用于收集所述气体收集口中的所述待切割工件的残渣，并将所述高压气体以及所述切割时外漏的烟雾返回至所述烟雾容器。
[0021]在本发明所述的激光加工装置中，所述回收模块还包括:
[0022]高压气体源，用于提供所述高压气体，所述高压气体源通过压缩空气气阀与所述气嘴连接。
[0023]在本发明所述的激光加工装置中，所述烟雾容器包括:
[0024]进气孔，用于输入所述烟雾；以及
[0025]出气孔，用于排出所述烟雾；
[0026]所述激光加工装置还包括:
[0027]烟雾生成器，用于产生所述烟雾，所述烟雾生成器通过进烟电磁阀与所述进气孔连接；以及
[0028]风机，用于排出所述烟雾，所述风机通过排烟电磁阀与所述出气孔连接。
[0029]在本发明所述的激光加工装置中，所述激光加工装置还包括:
[0030]烟雾气体回收管道，设置于所述风机和所述烟雾生成器之间，用于将所述风机收集到的烟雾返回至所述烟雾生成器。
[0031]在本发明所述的激光加工装置中，所述烟雾容器还包括:
[0032]烟雾状态探测器，用于检测所述烟雾容器内的烟雾浓度；
[0033]其中所述进烟电磁阀根据所述烟雾状态探测器的信号进行开关操作，所述排烟电磁阀根据所述烟雾状态探测器的信号进行开关操作。
[0034]在本发明所述的激光加工装置中，所述烟雾容器包括:
[0035]透明玻璃盖板，用于将所述切割光束引导至所述待切割工件上。
[0036]本发明还提供一种激光加工方法，用于激光加工装置，其包括步骤:
[0037]在所述待切割工件表面覆盖对切割光束具有吸收作用的烟雾；以及
[0038]所述切割光束通过所述烟雾在所述待切割工件的切割区域进行切割操作。
[0039]相较于现有技术，本发明的激光加工装置及激光加工方法通过设置烟雾容器以及回收模块增加了材料对激光的吸收率，提高了切割效率；解决了现有技术中的激光加工装置的生产成本较高或生产效率较低的技术问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0040]图1为本发明的激光加工装置的优选实施例的结构示意图；
[0041]图2为本发明的激光加工装置的优选实施例的回收模块的气流场分布图；
[0042]图3为本发明的激光加工装置的优选实施例的回收模块工作时的状态示意图；
[0043]图4为本发明的激光加工方法的优选实施例的流程图；
[0044]其中，附图标记说明如下:
[0045]100、激光加工装置；
[0046]101、切割激光发生器；
[0047]102、切割光束位置调节模块；
[0048]1021、扩束镜；
[0049]1022、切割头；[0050]1023、聚焦镜；
[0051]1024、全反镜；
[0052]103、烟雾容器；
[0053]1031、进气孔；
[0054]1032、出气孔；
[0055]1033、烟雾状态探测器；
[0056]104、回收模块；
[0057]1041、气嘴；
[0058]1042、气体收集口 ；
[0059]1043、回收孔；
[0060]1044、废料收集器；
[0061]1045、高压气体源；
[0062]105、工控机；
[0063]106、运动电机；
[0064]107、烟雾生成器；
[0065]108、风机；
[0066]109、烟雾气体回收管道；
[0067]110、待切割工件；
[0068]111、进烟电磁阀；
[0069]112、排烟电磁阀；
[0070]113、压缩空气气阀。
【具体实施方式】
[0071]以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。
[0072]请参照图1，图1为本发明的激光加工装置的优选实施例的结构示意图。本优选实施例的激光加工装置100包括切割激光发生器101、切割光束位置调节模块102、烟雾容器103、回收模块104、工控机105、运动电机106、烟雾生成器107、风机108以及烟雾气体回收管道109。
[0073]切割激光发生器101用于产生切割光束；切割光束位置调节模块102用于对切割光束的射入待切割工件110的位置进行调整；烟雾容器103用于放置待切割工件110，其中设置有覆盖待切割工件110的烟雾；回收模块104用于收集切割时外漏的烟雾以及待切割工件的残渣；工控机105用于控制切割光束位置调节模块102进行调节操作；运动电机106用于移动回收模块104，使回收模块104的回收孔1043在待切割工件110的切割面上的投影覆盖待切割工件110的切割面的切割区域；烟雾生成器107用于产生烟雾，其通过进烟电磁阀111与进气孔1031连接；风机108用于排出烟雾，其通过排烟电磁阀112与出气孔1032连接；烟雾气体回收管道109设置在风机108和烟雾生成器107之间，用于将风机108收集到的烟雾返回至烟雾生成器107。
[0074]回收模块104包括气嘴1041、气体收集口 1042、回收孔1043、废料收集器1044以及高压气体源1045。气嘴1041用于喷射高压气体，该高压气体的喷射方向约垂直于切割光束的入射方向；气体收集口 1042沿高压气体的喷射方向，设置在气嘴1041的出口处，用于收集高压气体、切割时外漏的烟雾以及待切割工件的残渣；回收孔1043由气嘴1041和气体收集口 1042之间的间隙构成，用于将切割时外漏的烟雾以及待切割工件的残渣引导至气体收集口 1042中；废料收集器1044用于收集气体收集口 1042中的待切割工件的残渣，并将高压气体以及切割时外漏的烟雾返回至烟雾生成器107 ;高压气体源1045用于提供高压气体，该高压气体源1045通过压缩空气气阀113与气嘴1041连接。
[0075]烟雾容器103包括进气孔1031、出气孔1032、烟雾状态探测器1033以及透明玻璃盖板(图中未示出，位于烟雾容器103的顶部)。进气孔1031用于输入烟雾；出气孔1032用于排出烟雾；烟雾状态探测器1033用于检测烟雾容器103内的烟雾浓度以及烟雾压力；透明玻璃盖板用于将切割光束引导至待切割工件上。其中进气孔1031通过进烟电磁阀111与烟雾生成器107连接，出气孔1032通过排烟电磁阀112与风机108连接，进烟电磁阀111根据烟雾状态探测器1033的信号进行开关操作，排烟电磁阀112根据烟雾状态探测器1033的信号进行开关操作。
[0076]切割光束位置调节模块102包括扩束镜1021、切割头1022、聚焦镜1023以及全反镜1024。扩束镜1021用于减小切割光束的发散角；切割头1022用于根据工控机105的信号，对切割光束的射入待切割工件110的位置进行调整；聚焦镜1023用于将切割光束聚焦在待切割工件HO的切割面的切割区域；全反镜1024用于改变切割光束的射入方向。
[0077]本优选实施例的激光加工装置100使用时，首先将待切割工件110放置到烟雾容器103中，烟雾生成器107产生烟雾，并打开相应的进烟电磁阀111，通过烟雾容器103的进气孔1031将产生烟雾输入到烟雾容器103中，使烟雾容器103中的烟雾覆盖该待切割工件110。这时切割激光发生器101可产生切割光束，并通过扩束镜1021扩束，发散角减小，以提高切割光束的质量；切割光束经过工控机105控制的切割头1022、聚焦镜1023以及透明玻璃盖板聚焦在待切割工件110的切割面的切割区域，对该待切割工件110进行切割加工。由于烟雾容器103中的烟雾可有效的增加对切割光束的吸收，从而充分利用了切割光束的能量，提高了切割效率。同时切割光束位置调节模块102还包括全反镜1024，通过全反镜1024可调整切割光束的射入方向，更加便于切割激光发生器101和待切割工件110相对位置的设置。
[0078]在切割的同时，风机108通过排烟电磁阀112与烟雾容器103的出气孔1032连接。烟雾容器103通过烟雾状态探测器1033检测烟雾容器103内的烟雾浓度及烟雾压力，并根据该烟雾浓度将多余的烟雾通过烟雾容器103的出气孔1032排出或通过烟雾容器103的进气孔1031输入更多的烟雾，使得烟雾容器103内的烟雾浓度以及压力稳定在一定范围内，从而使得烟雾对激光的吸收更加稳定，切割操作也更加稳定。为了进一步提高烟雾的利用率，还可通过烟雾气体回收管道109将风机108收集的烟雾返回至烟雾生成器107中再次使用。
[0079]同时在切割过程中，由于待切割工件110会产生残渣，这时需要回收模块104对切割时外漏的烟雾以及待切割工件的残渣进行回收。请参照图2和图3，图2为本发明的激光加工装置的优选实施例的回收模块的气流场分布图；图3为本发明的激光加工装置的优选实施例的回收模块工作时的状态示意图。回收模块104利用伯努利原理进行工作，伯努利原理是指在水流或气流里，如果速度小，压强就大，如果速度大，压强就小。图2中箭头为高压气体的流动方向，其中A区域的气体流动速度大，A区域的压强较小，B区域的气体流动速度小，B区域的压强较大。因此在气嘴1041和气体收集口 1042中高压气体流动的作用下，高压的B区域的气体或其他物质会被自动吸收到低压的A区域来。
[0080]然后请参照图3，图3中的待切割工件110的切割面的切割区域位于图2中的B区域内，具体为通过运动电机106在工控机105的控制下移动回收模块104，使回收模块104的回收孔1043(即低压的A区域)在待切割工件110的切割面上的投影覆盖待切割工件110的切割面的切割区域。因此切割时产生的待切割工件110的残渣以及切割时外漏的烟雾会自动吸收至低压的A区域，同时气嘴1041喷射的高压气体的喷射方向垂直于切割光束的入射方向(图3中的箭头C所示)，且气体收集口 1042沿高压气体的喷射方向设置，因此切割产生的待切割工件110的残渣以及切割时外漏的烟雾会随着高压气体一起被吸入气体收集口 1042中，实现了废料的收集。
[0081]用户可通过高压气体源1045以及压缩空气气阀113控制气嘴1041的工作状态，且可通过废料收集器1044收集待切割工件110的残渣，并将收集的高压气体以及切割时外漏的烟雾返回至烟雾生成器107以再次利用。
[0082]本发明还提供一种激光加工方法，请参照图4，图4为本发明的激光加工方法的优选实施例的流程图。该激光加工方法用于激光加工装置，该激光加工装置包括用于产生切割光束的切割激光发生器以及用于放置待切割工件，其中设置有覆盖待切割工件的烟雾的烟雾容器；该激光加工方法包括:
[0083]步骤S401，在待切割工件表面覆盖对切割光束具有吸收作用的烟雾；
[0084]步骤S402，切割光束通过烟雾在待切割工件的切割区域进行切割操作；
[0085]本优选实施例的激光加工方法结束于步骤S402。
[0086]本优选实施例的激光加工方法的具体加工过程与上述的激光加工装置的优选实施例中的描述相同，具体请参见上述激光加工装置的优选实施例中的相关描述。
[0087]本发明的激光加工装置及激光加工方法通过控制烟雾容器内的烟雾浓度以及切割光束的入射强度，对切割光束的能量进行了充分利用；即可在不损失激光能量的基础上，对待切割工件进行加工。同时采用回收模块对切割操作产生了废料进行了充分的回收以及再利用，大大提高了生产效率，节约了生产成本。故本发明的激光加工装置通过设置烟雾容器以及回收模块增加了材料对激光的吸收率，提高了切割效率；解决了现有技术中的激光加工装置的生产成本较高或生产效率较低的技术问题。
[0088]综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。
【权利要求】
1.一种激光加工装置，其特征在于，包括: 切割激光发生器，用于产生切割光束； 切割光束位置调节模块，用于对所述切割光束的射入所述待切割工件的位置进行调整； 烟雾容器，用于放置所述待切割工件，其中设置有覆盖所述待切割工件的烟雾；以及 工控机，用于控制所述切割光束位置调节模块进行调节操作。
2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，所述激光加工装置还包括: 回收模块，用于收集切割时外漏的烟雾以及所述待切割工件的残渣。
3.根据权利要求2所述的激光加工装置，其特征在于，所述回收模块包括: 气嘴，用于喷射高压气体，所述高压气体的喷射方向约垂直于所述切割光束的入射方向； 气体收集口，沿所述高压气体的喷射方向，设置在所述气嘴的出口处，用于收集所述高压气体、所述切割时外漏的烟雾以及所述待切割工件的残渣；以及 回收孔，由所述气嘴和所述气体收集口之间的间隙构成，用于将所述切割时外漏的烟雾以及所述待切割工件的残渣引导至所述气体收集口中。
4.根据权利要求3所述的激光加工装置，其特征在于，所述激光加工装置还包括: 运动电机，用于移动所述回收模块，使所述回收孔在所述待切割工件的切割面上的投影覆盖所述待切割工件的切割面的切割区域。
5.根据权利要求3所述的激光加工装置，其特征在于，所述回收模块还包括: 废料收集器，用于收集所述气体收集口中的所述待切割工件的残渣，并将所述高压气体以及所述切割时外漏的烟雾返回至所述烟雾容器。
6.根据权利要求3所述的激光加工装置，其特征在于，所述回收模块还包括: 高压气体源，用于提供所述高压气体，所述高压气体源通过压缩空气气阀与所述气嘴连接。
7.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，所述烟雾容器包括: 进气孔，用于输入所述烟雾；以及 出气孔，用于排出所述烟雾； 所述激光加工装置还包括: 烟雾生成器，用于产生所述烟雾，所述烟雾生成器通过进烟电磁阀与所述进气孔连接；以及 风机，用于排出所述烟雾，所述风机通过排烟电磁阀与所述出气孔连接。
8.根据权利要求7所述的激光加工装置，其特征在于，所述激光加工装置还包括: 烟雾气体回收管道，设置于所述风机和所述烟雾生成器之间，用于将所述风机收集到的烟雾返回至所述烟雾生成器。
9.根据权利要求7所述的激光加工装置，其特征在于，所述烟雾容器还包括: 烟雾状态探测器，用于检测所述烟雾容器内的烟雾浓度以及烟雾压力 其中所述进烟电磁阀根据所述烟雾状态探测器的信号进行开关操作，所述排烟电磁阀根据所述烟雾状态探测器的信号进行开关操作。
10.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，所述烟雾容器包括:透明玻璃盖板，用于将所述切割光束引导至所述待切割工件上。
11.一种激光加工方法，用于激光加工装置，其特征在于，包括步骤: 在所述待切割工件表面覆盖对切割光束具有吸收作用的烟雾；以及所述切割光束通过所述烟雾在所述待切割工件的切割区域进行切割操作。
【文档编号】B23K26/70GK103706952SQ201310683881
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月12日 优先权日:2013年12月12日
【发明者】李喜露, 肖磊, 褚志鹏, 杨锦彬, 宁艳华, 高云峰 申请人:深圳市大族激光科技股份有限公司