一种高效循环利用辅助气体的激光加工装置的制作方法

本发明涉及利用激光加工技术，具体涉及到一种高效循环利用辅助气体的激光加工装置。

背景技术：

激光加工技术目前在很多行业都应用广泛。由于激光打孔具有速度快,效率高,经济效益好等优点,已经成为激光加工的主要应用领域之一。但是许多大型企业由于工艺要求的需要，就需要加工微米级、甚至纳米级的小孔就必须要求用激光进行打孔，所以要打出高质量的小孔就不得不研究激光打孔的原理以及影响激光打孔过程中小孔形成的因素，其中辅助气体的使用及其压力大小对激光打孔的质量就有一定的影响。

随着激光技术的发展，运用于机械加工领域的激光技术也越来越广泛，比如激光打孔、激光切割、激光除锈、激光焊接等等，比起传统机械加工的方法，激光加工具有效率高、精度高、经济效益好以及无刀具损耗等优点。如今激光加工中心也越来越普及，加工中心进行激光加工的时候都是需要使用辅助气体的，由于辅助气体的价格相对比较昂贵，而且在加工的时候辅助气体直接吹向工件表面，这样会造成资源和资金的浪费，同时在加工过程中产生的金属离子随着辅助气体的吹送也悬浮在机床的舱内，当打开舱门取工件时，这些金属离子悬浮在实验室内，对实验室内的人产生了安全隐患。目前国外的激光加工机床大多没有这样的装置，所以如何避免金属离子对人体的伤害，以及提高辅助气体的使用效果和效率是以后激光加工中心的一个发展趋势。

技术实现要素：

本发明的目的是为了通过该装置来高效循环利用激光加工时所需要的辅助气体；通过增加高透玻璃容器、吸气机、空气过滤器、压缩机等装置，避免了将激光加工时产生的金属离子及其固体微粒直接排到空气中，从而减少了金属离子对人体的危害，同时减少昂贵的辅助气体费用。针对激光加工时辅助气体未完全覆盖金属表面所导致的问题(例如铝合金在激光加工时若没有辅助气体的保护作用易发生氧化)，在原有激光加工机床的基础上，增加了高透玻璃容器、吸气机、空气过滤器、压缩机等装置，来提高激光加工的质量和辅助气体的利用效率。

本发明的技术方案如下：

一种高效循环利用辅助气体的激光加工装置，其特征在于，包括激光器、电源箱、辅助气体罐、吸气机、空气过滤器、压缩机、气体储存罐、高透玻璃容器、x-y移动工作台、激光头、ccd摄像机和导光管；

所述激光头正上方上安装有ccd摄像机，激光头的正下方设置有高透玻璃容器；激光头与激光器通过导光管相连接，激光器安装在电源箱上；所述x-y移动工作台置于高透玻璃容器设置在内部下表面上；

所述吸气机的输入端通过导管与高透玻璃容器侧面上的小口相连通，吸气机用于吸走高透玻璃容器中含有金属离子及固体微粒的辅助气体；

吸气机的输出端通过导管连接空气过滤器的输入端，空气过滤器的输出端通过导管与压缩机的输入端相连接，压缩机的输出端通过导管与气体储存罐连接；

所述高透玻璃容器包括密封条、容器外壳、螺钉、容器上盖、气体浓度感应器、辅助气体喷嘴、环形密封圈；

所述容器外壳通过容器上盖密封，容器外壳的内壁上设置有气体浓度感应器和辅助气体喷嘴，其中，气体浓度感应器，用于检测容器外壳内的气体浓度；辅助气体喷嘴与容器外壳上伸出的一段导管相连通，该导管与辅助气体罐的输出导管相连通；

所述x-y移动工作台包括工作台、y方向的导轨、丝杠支撑架、联轴器、第一伺服电机、第一电机支撑块、y方向的导轨支撑架、y方向的丝杠、x方向的底板、x方向的导轨支撑架、第二伺服电机、x方向的导轨、第二电机支撑块、x方向的丝杠和y方向的底板；

所述x-y移动工作台的最下方为x方向的底板，x方向的底板上设置有x方向的丝杠，x方向的丝杠通过联轴器与第二伺服电机相连接，第二伺服电机通过第二电机支撑块来支撑，x方向的底板上表面上平行于x方向的丝杠的左右两侧平行设置有x方向的导轨，y方向的底板下表面可沿x方向的导轨滑动，y方向的底板上表面通过丝杠支撑架支撑y方向的丝杠，所述y方向的丝杠通过联轴器与第一伺服电机相连接，第一伺服电机通过第一电机支撑块支撑，y方向的底板的上表面上平行于y方向的丝杠的左右两侧平行方向上设置有y方向的导轨，y方向的导轨上连接有工作台。

进一步的，所述容器上盖与容器外壳接触处安装有密封条；容器上盖的前端通过两个螺钉固定在容器外壳上。

进一步的，所述辅助气体喷嘴焊接在容器外壳。

进一步的，所述高透玻璃容器的容器外壳的材料是不锈钢，容器上盖的材料是高透明材料。

进一步的，所述容器上盖的材料高透玻璃。

进一步的，所述容器上盖为抽拉式结构，通过密封条连接容器外壳和容器上盖。

进一步的，所述高透玻璃容器侧面上的小口设置有环形密封圈，防止漏气。

进一步的，所述的辅助气体为氩气或者氧气或者氮气

本发明的有益效果是：

一、激光加工产生的金属离子被吸气机收集，并经过空气过滤器的净化作用，减少以往激光加工后悬浮在空气中的金属离子及固体微粒对人体的伤害。

二、x-y移动工作台是在高透玻璃容器这个封闭的容器中，这样工件上下都被辅助气体覆盖，解决了以往激光加工过程出现的由于辅助气体未完全覆盖工件上下表面，导致工件在激光加工时金属发生氧化，降低加工的质量。

三、此外高透玻璃容器装置的制造和使用成本较低，通过安装该装置对现有激光加工中心进行改进可以取得较好的经济效益。

四、辅助气体罐是气体存储的地方，辅助气体罐为激光加工提供辅助气体，气体经过高透玻璃容器、吸气机、空气过滤器、压缩机，最终被收集到气体储存罐中，有利于下次循环使用。

附图说明

图1为高效循环利用辅助气体的激光加工装置的结构示意图；

图2为高效循环利用辅助气体的激光加工装置去掉高透玻璃容器的结构示意图；

图3为x-y移动工作台的结构示意图；

图4为高透玻璃容器的结构示意图；

附图标记如下：激光器1、电源箱2、辅助气体罐3、吸气机4、空气过滤器5、压缩机6、气体储存罐7、高透玻璃容器8、x-y移动工作台9、激光头10、ccd摄像机11、导光管12、密封条8.1、容器外壳8.2、螺钉8.3、容器上盖8.4、气体浓度感应器8.5、辅助气体喷嘴8.6、环形密封圈8.7、工作台9.1、y方向的导轨9.2、丝杠支撑架9.3、联轴器9.4、第一伺服电机9.5、第一电机支撑块9.6、y方向的导轨支撑架9.7、y方向的丝杠9.8、x方向的底板9.9、x方向的导轨支撑架9.10、第二伺服电机9.11、x方向的导轨9.12、第二电机支撑块9.13、x方向的丝杠9.14、y方向的底板9.15。

具体实施方式

为了更好的阐述本发明的实施细节,下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

结合附图1，一种高效循环利用辅助气体的激光加工装置，包括激光器1、电源箱2、辅助气体罐3、吸气机4、空气过滤器5、压缩机6、气体储存罐7、高透玻璃容器8、x-y移动工作台9、激光头10、ccd摄像机11、导光管12。

所述激光头10上安装有ccd摄像机11，激光头10与激光器1是通过导光管12相连，激光器1是安装在电源箱2上面的；所述的高透玻璃容器8前表面设有一个小口，小口通过导管连接到吸气机4的输入端，小口连接处有环形密封环，保证高透玻璃容器的密封性；所述吸气机4的输出端通过导管连接到空气过滤器5的输入端；所述空气过滤器5的输出端通过导管连接到压缩机6的输入端，压缩机6的输出端通过导管连接到气体储存罐7上，以便下一次循环使用。所述的空气过滤器5具有净化气体，除去里面的固体微粒的功能，避免金属离子直接悬浮在空气中对人体产生伤害。所述的辅助气体为氩气、氧气、氮气等气体。

结合附图2，所述的x-y移动工作台9放在所述高透玻璃容器8内部，可以使工件在x、y方向进行移动，以满足对不同位置的激光加工要求。

结合附图3，所述x-y移动工作台包括工作台9.1、y方向的导轨9.2、丝杠支撑架9.3、联轴器9.4、第一伺服电机9.5、第一电机支撑块9.6、y方向的导轨支撑架9.7、y方向的丝杠9.8、x方向的底板9.9、x方向的导轨支撑架9.10、第二伺服电机9.11、x方向的导轨9.12、第二电机支撑块9.13、x方向的丝杠9.14、y方向的底板9.15；通过电机带动联轴器转动，联轴器带动丝杠转动，从而实现了工作台在x-y方向上的移动。

结合附图4，所述高透玻璃容器8包括密封条8.1、容器外壳8.2、螺钉8.3、容器上盖8.4、气体浓度感应器8.5、辅助气体喷嘴8.6、环形密封圈8.7；

所述的高透玻璃容器8上表面设有一个小口，小口上端作为辅助气体的进气口，进气口与导管相连，中间有环形密封圈8.7保证其密封性，小口下端连接的为辅助气体的喷嘴；

所述高透玻璃容器8的容器外壳的材料8.2为不锈钢，容器上盖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的容器上盖8.4为抽拉式结构，方便工件试样的换夹，通过密封条8.1与容器外壳8.2形成密封状态。

本发明装置的工作过程如下：

第一步：将试样装夹在x-y移动工作平台9上，打开激光器1和机床，使得激光头10停在需要打孔的位置。

第二步：打开辅助气体罐3，辅助气体喷嘴8.6开始喷出辅助气体，同时打开吸气机4、吸出里面的空气，当高透玻璃容器8里面气体浓度感应器8.5感应到的辅助气体的浓度达到95％以上时，辅助气体喷嘴8.6停止送气，同时吸气机4关闭。

第三步：开始进行激光加工，在加工的过程中辅助气体喷嘴8.6继续送气，吸气4同时打开，将高透玻璃容器8里面的产生的气体吸出，送到空气过滤器5里面进行过滤，空气过滤器5可以除去气体里面的固体微粒，最后将净化过的辅助气体输送到气体储存罐7里面存储起来，以便下一次循环使用。

第四步，加工结束后，辅助气体喷嘴8.6停止送气，吸气机4继续工作，将高透玻璃容器8里面的辅助气体抽空。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。