一种光纤激光切割金属板的方法与流程

文档序号:25665126发布日期:2021-06-29 23:40阅读:200来源:国知局

1.本发明涉及光纤激光技术领域,具体为一种光纤激光切割金属板的方法。


背景技术:

2.目前国际上使用的最新型的切割机设备就是光纤了,其通过高能量密度的激光光束输出,就可以将激光光束聚集到加工工件的表面上,这样工作就会瞬间的实现设备的物化与气化,这样就会达到自动切割的目的。与气体激光机相比,光纤激光切割机在切割方面有着明显的优势,目前已经成为了高精度激光加工领域以及激光列岛系统里最重要的首选设备。
3.光纤激光切割机可以用于金属板材的切割。无论是斜角切割还是圆管切割就可以达到非常高精度的切割要求,可以保证切割边缘更为整齐和平滑。而且,光纤激光切割机在耗材、工作效率以及环保方面都有着绝对的优势,所以称得上是领先的技术产品。
4.光纤激光切割机的切割碳钢板效果应是无毛刺,牵引线一致;但在实际过程中因操作调试不当,往往会出现以下问题:
5.1、底部的牵引线有很大的偏移,底部的切口更宽:
6.2、底面上的毛刺类似熔渣,成点滴状并容易除去:
7.3、连在一起的金属毛刺可以作为一整块被除去:
8.4、底面上的金属毛刺很难除;
9.为了解决目前现有技术问题,提出一种光纤激光切割金属板的方法。


技术实现要素:

10.针对现有技术的不足,本发明提供了一种光纤激光切割金属板的方法,该光纤激光切割金属板的方法包括以下步骤:
11.步骤一、用前检查,将电源适配器接入光纤激光切割设备并启动电源适配器检测装置,同时获取电源适配器的最大负载电流值,再比较最大负载电流值与移动终端的电池所需要的电流值,若比较出最大负载电流值小于移动终端的电池所需要的电流值,则输出提醒信号,最后检查电源电压是否与光纤激光切割设备额定电压相符,检查排气管是否放置出风口处,检查机器台面是否有其他异物,检查光纤激光切割设备的剪切头、驱动电机、导轨是否异常;
12.步骤二、切割准备:固定金属板,将需要切割的金属板固定在光纤激光切割设备的工作台面上,根据金属板材的材质及厚度调整光纤激光器的参数,切割前,先将剪切头设定在待切割的端点位置;
13.步骤三、启动驱动电机,使驱动电机带动剪切头向与切割相反的方向加速运行一段距离,再继续沿着与切割相反的方向减速运行一段距离,直至驱动电机停止,接着驱动电机带动剪切头沿着切割方向向回加速运行一段距离至待切割的端点位置,此段距离过程中,不发射激光;
14.步骤四、利用自动调焦镜系统调焦;
15.步骤五、cnc按照设定,输出不同的控制信号,比例阀按控制信号输出对应压力气体至自动调焦镜,使自动调焦镜反射面曲率变化,从而实现反射光发散角调整,无需手工干预。
16.步骤六、匀速切割:打开辅助切割气体,当驱动电机带动剪切头以一定速度匀速运动时,剪切头开始发射激光,开始对待切割物品进行激光匀速切割;
17.步骤七、切割结束时,先停止发射激光,驱动电机带动剪切头继续减速运行一定距离,再关闭辅助切割气体,驱动电机带动剪切头继续减速运行的一定距离,不小于驱动电机由匀速状态减速到零时运动的距离。
18.优选的,该光纤激光切割设备中设置有光纤激光器,且该光纤激光器工作位置可移动。
19.优选的,所述光纤激光切割设备的切缝规格为0.1mm

0.3mm。
20.优选的,所述激光光路路径为自动调焦镜至金属材质全反射镜至切割用板材。
21.优选的,金属材质反射镜片为全反射镜,反射表面有针对光纤激光反射的涂层,实现全反射,激光光束反射呈垂直状态至切割板材。
22.优选的,包括自动调焦镜、比例阀。
23.优选的,所述自动调焦镜系统内部为中空结构,反射表面能随中空腔体中气体压力变化实现自动调焦镜反射面曲率变化。
24.优选的,自动调焦镜系统包括cnc,cnc用以按照数据库数据输出信号控制比例阀输出气体压力。
25.优选的,比例阀用以将cnc控制信号转变为输出气体压力值,输出气体连接至自动调焦镜,自动调焦镜依气体压力而改变反射面曲率。
26.与现有技术对比,本发明具备以下有益效果:该一种光纤激光切割金属板的方法,使用的光纤激光器体积小,重量轻,工作位置可移动,占地面积小;热影响区最小,切口光滑平整,一般无需后续加工;切割热影响区小,板材变形小,切缝窄0.1mm

0.3mm;切割面光滑无毛刺;激光切割头不会与材料表面相接触,不划伤工件;切缝最窄,热影响区最小,工件局部变形极小,无机械变形;加工柔性好,可以加工任意图形,亦可以切割管材及其他异型材。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
28.一种光纤激光切割金属板的方法,该光纤激光切割金属板的方法包括以下步骤:
29.步骤一、用前检查,将电源适配器接入光纤激光切割设备并启动电源适配器检测装置,同时获取电源适配器的最大负载电流值,再比较最大负载电流值与移动终端的电池所需要的电流值,若比较出最大负载电流值小于移动终端的电池所需要的电流值,则输出提醒信号,最后检查电源电压是否与光纤激光切割设备额定电压相符,检查排气管是否放置出风口处,检查机器台面是否有其他异物,检查光纤激光切割设备的剪切头、驱动电机、
导轨是否异常;
30.步骤二、切割准备:固定金属板,将需要切割的金属板固定在光纤激光切割设备的工作台面上,根据金属板材的材质及厚度调整光纤激光器的参数,切割前,先将剪切头设定在待切割的端点位置;
31.步骤三、启动驱动电机,使驱动电机带动剪切头向与切割相反的方向加速运行一段距离,再继续沿着与切割相反的方向减速运行一段距离,直至驱动电机停止,接着驱动电机带动剪切头沿着切割方向向回加速运行一段距离至待切割的端点位置,此段距离过程中,不发射激光;
32.步骤四、利用自动调焦镜系统调焦;
33.步骤五、cnc按照设定,输出不同的控制信号,比例阀按控制信号输出对应压力气体至自动调焦镜,使自动调焦镜反射面曲率变化,从而实现反射光发散角调整,无需手工干预。
34.步骤六、匀速切割:打开辅助切割气体,当驱动电机带动剪切头以一定速度匀速运动时,剪切头开始发射激光,开始对待切割物品进行激光匀速切割;
35.步骤七、切割结束时,先停止发射激光,驱动电机带动剪切头继续减速运行一定距离,再关闭辅助切割气体,驱动电机带动剪切头继续减速运行的一定距离,不小于驱动电机由匀速状态减速到零时运动的距离。
36.该光纤激光切割设备中设置有光纤激光器,且该光纤激光器工作位置可移动。
37.光纤激光切割设备的切缝规格为0.1mm

0.3mm。
38.激光光路路径为自动调焦镜至金属材质全反射镜至切割用板材。
39.金属材质反射镜片为全反射镜,反射表面有针对光纤激光反射的涂层,实现全反射,激光光束反射呈垂直状态至切割板材。
40.包括自动调焦镜、比例阀。
41.自动调焦镜系统内部为中空结构,反射表面能随中空腔体中气体压力变化实现自动调焦镜反射面曲率变化。
42.自动调焦镜系统包括cnc,cnc用以按照数据库数据输出信号控制比例阀输出气体压力。
43.比例阀用以将cnc控制信号转变为输出气体压力值,输出气体连接至自动调焦镜,自动调焦镜依气体压力而改变反射面曲率。
44.需要说明的是,激光切割可分为激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧气切割和激光划片与控制断裂四类。
45.其中,激光汽化切割,利用高能量密度的激光束加热工件,使温度迅速上升,在非常短的时间内达到材料的沸点,材料开始汽化,形成蒸气。这些蒸气的喷出速度很大,在蒸气喷出的同时,在材料上形成切口。材料的汽化热一般很大,所以激光汽化切割时需要很大的功率和功率密度。
46.激光汽化切割多用于极薄金属材料和非金属材料(如纸、布、木材、塑料和橡皮等)的切割。
47.另外,激光熔化切割时,用激光加热使金属材料熔化,然后通过与光束同轴的喷嘴喷吹非氧化性气体(ar、he、n等),依靠气体的强大压力使液态金属排出,形成切口。激光熔
化切割不需要使金属完全汽化,所需能量只有汽化切割的1/10,激光熔化切割主要用于一些不易氧化的材料或活性金属的切割,如不锈钢、钛、铝及其合金等。
48.激光氧气切割原理类似于氧乙炔切割。它是用激光作为预热热源,用氧气等活性气体作为切割气体。喷吹出的气体一方面与切割金属作用,发生氧化反应,放出大量的氧化热;另一方面把熔融的氧化物和熔化物从反应区吹出,在金属中形成切口。由于切割过程中的氧化反应产生了大量的热,所以激光氧气切割所需要的能量只是熔化切割的1/2,而切割速度远远大于激光汽化切割和熔化切割。激光氧气切割主要用于碳钢、钛钢以及热处理钢等易氧化的金属材料。
49.最后激光划片是利用高能量密度的激光在脆性材料的表面进行扫描,使材料受热蒸发出一条小槽,然后施加一定的压力,脆性材料就会沿小槽处裂开。激光划片用的激光器一般为q开关激光器和co2激光器。
50.控制断裂是利用激光刻槽时所产生的陡峭的温度分布,在脆性材料中产生局部热应力,使材料沿小槽断开。
51.而目前光纤激光切割机可以用于金属板材的切割。无论是斜角切割还是圆管切割就可以达到非常高精度的切割要求,可以保证切割边缘更为整齐和平滑。而且,光纤激光切割机在耗材、工作效率以及环保方面都有着绝对的优势,所以称得上是领先的技术产品。
52.光纤激光切割机的切割碳钢板效果应是无毛刺,牵引线一致;但在实际过程中因操作调试不当,往往会出现以下问题:
53.使用的光纤激光器体积小,重量轻,工作位置可移动,占地面积小;精度高,速度快,切缝窄,热影响区最小,切口光滑平整,一般无需后续加工;切割热影响区小,板材变形小,切缝窄(0.1mm~0.3mm);切口没有机械应力,无剪切毛刺;切割面光滑无毛刺;激光切割头不会与材料表面相接触,不划伤工件;切缝最窄,热影响区最小,工件局部变形极小,无机械变形;加工柔性好,可以加工任意图形,亦可以切割管材及其他异型材;
54.激光切割机切缝窄:激光束聚焦成很小的光点,使焦点处达到很高的功率密度,材料很快加热至气化程度,蒸发形成孔洞。随着光束与材料相对线性移动,使孔洞连续形成宽度很窄的切缝,切口宽度一般为0.10

0.20mm。
55.激光切割机切割面光滑:切割面无毛刺,切口表面粗糙度一般控制在ra6.5以内。
56.激光切割机速度快:切割速度可达10m/min最大定位速度可达30m/min比线切割的速度快很多。
57.激光切割机切割质量好:无接触切割,切边受热影响很小,基本没有工件热变形,完全避免材料冲剪时形成的塌边,切缝一般不需要二次加工。
58.尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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