本发明涉及复合板材类的切割装置，具体涉及一种复合材料的切割设备及切割方法。
背景技术：
现有的对碳纤维等高强度复合材料切割加工多为磨削加工，即利用传统的金刚石刀具对碳纤维材料进行切割。磨削利用金刚砂磨条对碳纤维板材进行磨切。该种加工方式存在四个问题：一是在加工效率低，加工所需时间长，二是加工性状单一，曲线加工困难；三是加工损耗大，浪费材料，增大了生产成本，四是加工过程中粉尘大，噪声大，对生产工人身体健康有很大的危害；因此，现有技术亟待发展。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明提出了一种复合材料的切割设备及切割方法，只在至少解决上述现有技术中存在的问题之一。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种复合材料的切割设备，包括有用于固定的待切割复合材料的底板，所述底板上方设置有光学装置，所述光学装置通过机械臂设置，所述机械臂带动光学装置沿x轴、y轴以及z轴运动；所述光学装置包括有激光发射装置和反馈调节装置，所述反馈调节装置包括有ccd检测器、红外发射器以及控制所述激光发射装置的控制器，所述红外发射器发射出的红外线经带切割复合材料发射后照射在所述ccd检测器上，所述红外发射器发射出的红外线的反射点与所述激光发射装置发射的激光切割点重合，所述ccd检测器通过控制器与激光发生装置连接。
通过采用上述技术方案，待切割的复合材料放置在底板上，通过激光发射装置发射出的激光对复合材料进行切割，在切割过程中机械臂带动光学装置一同运动并对复合材料进行切割，在切割中，红外线发射器发射红外线经复合材料反射后照射在ccd检测器上，通过ccd检测器接收到红外线的时间差计算复合材料的切割深度并通过控制器控制激光发生装置工作，通过激光对复合材料进行切割提高了切割过程中的效率，同时在激光在切割时使复合材料消融，减少切割过程中粉尘、噪音的产生，通过设置反馈调节装置提高了对激光切割深度的控制，避免由于切割过深造成复合材料浪费。
本发明进一步设置为：所述ccd检测器上设置有用于过滤所述激光发射装置产生激光的滤镜。
通过采用上述技术方案，滤镜将激光切割时产生的反射光线过滤，使红外线经复合材料发射后的光线能够进入ccd检测器内，避免了激光对ccd检测器的干扰，提高了反馈调节装置的控制精度。
本发明进一步设置为：所述底板上还设置有冷却保护装置，所述冷却保护装置包括有液氮贮存罐以及朝向切割复合材料喷射液氮的喷嘴。
通过采用上述技术方案，喷射在复合材料上的液氮能够吸收激光切割产生的热量并汽化成氮气，氮气将复合材料与空气隔绝，避免在激光切割过程中复合材料发生燃烧。
本发明进一步设置为：所述底板上设置有用于夹持待切割复合材料的夹持件，所述夹持件包括有自底板向上延伸的支撑杆以及滑移设置在支撑杆上的夹体。
通过采用上述技术方案，通过滑移设置在支撑杆上的夹体固定底板上的复合材料，避免复合材料在切割过程发生位移，提高切割的精确度。
本发明还提供了一种使用上述复合材料切割设备的切割方法，
一种复合材料的切割方法，使用一种复合材料的切割设备；
s1：获取代待加工复合材料的加工信息；
s2：规划待加工复合材料的切割路径；
s3：确定激光发射装置的工作功率和工作时间；
s4：所述激光发射装置根据s3中激光发射装置的工作功率、工作时间工作并通过所述机械臂带动所述光学装置沿s2中规划的切割路径对复合材料进行切割；所述冷却保护装置向复合材料喷射液氮：
s5：所述ccd检测器根据接收红外线的时间差对复合材料的切割表面进行实时监控，并通过控制器反馈调节所述激光发射装置对复合材料已加工表面未到达加工余量进行二次加工。
通过采用上述技术方案，s3中激光发射装置的工作功率和工作时间根据s1获取的待加工的复合材料的材质、厚度以及切割深度进行确定；在切割前红外线发射器发射红外线经复合材料发生后照射在ccd检测器上并记录时间t1，然后激光发射装置运行已确定的工作时间并对复合材料切割，然后红外线发射器发射红外线经复合材料发生后照射在ccd检测器上并记录时间t2，通过t1和t2之间的时间差测算出复合材料的切割深度，通过s5对复合材料进行二次加工以满足切割要求。
本发明进一步设置为：，所述s2中切割路径分解为直线切割和曲线切割，所述激光发射装置包括有用于激光定位的激光振镜，所述直线切割采用一维激光振镜和机械臂进行定位加工；曲线切割采用二维激光振镜和机械臂进行定位加工。
本发明进一步设置为：所述s3中所述激光发射装置的工作功率大于消融加工余量厚度复合纤维所需的功率，且所述激光发射装置的工作功率接近消融加工余量厚度复合纤维所需功率的临界值。
综上所述，本发明具有以下效果：
1、摒弃了传统的利用刀具切削的方式，通过激光去除加工余量，提高加工效率和表面粗糙度，并且减少加工噪音，避免粉尘产生；
2、利用大范围的机械臂调整并结合小范围的振镜对焦方式，快速精准地定位加工坐标，提高了加工精度；
3、利用红外线与ccd检测器来检测未加工表面、加工表面、已加工表面的表面参数，实时对加工路径和激光器参数进行反馈修改；
4、利用液氮保护加工表面，极大提高了工件的加工精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为一种复合材料的切割设备的整体结构示意图；
图2为光线装置的结构示意图；
图3为切割方法的流程框图。
图中：1、底板；2、光学装置；21、激光发射装置；211、激光发生器；212、准直器；213、激光振镜；214、激光出光口；22、反馈调节装置；221、红外线发射器；222、ccd检测器；223、控制器；224、滤镜；3、机械臂；4、夹持件；41、支撑杆；42、夹体；5、冷却保护装置；51、液氮贮存罐；52、喷嘴；6、复合材料；61、纤维层；62、树脂层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种复合材料的切割设备，包括有用于固定待切割复合材料6的底板1，在底板1的上方设置有用于发生激光的光学装置2，光学装置2通过机械臂3设置在底板1的上方，机械臂3带动光学装置2沿x轴、y轴以及z轴运动以进行不同轨迹切割；底板1上设置有用于夹持固定待切割复合材料6的夹持件4，夹持件4包括有自底板1向上竖直延伸的支撑杆以及滑移设置在支撑杆上的夹体；底板1处还设置有用于冷却复合材料6的冷却保护装置5，冷却保护装置5包括有用于存放液氮的液氮贮存罐51以及朝向复合材料6喷射液氮的喷嘴52，喷射在复合材料6上的液氮能够吸收激光切割产生的热量并汽化成氮气，氮气将复合材料6与空气隔绝，避免在激光切割过程中复合材料6发生燃烧。
结合图2所示，复合材料6包括有纤维层61和树脂层62，在切割时只需要对纤维层61进行切割；光线装置2包括有发射激光的激光发射装置21以及控制激光切割深度的反馈调节装置22，激光发射装置21包括有激光发生器211、准直器212、激光振镜213以及激光出光口214，激光发生器211发射的激光依次经过准直器212、激光振镜213从激光出光口214射出并照射在复合材料6上；反馈调节装置22包括有红外线发射器221、ccd检测器222和控制激光发射装置21的控制器223，红外线发射器221发射的红外线经复合材料6的反射后照射在ccd检测器222上，红外发射器发射出的红外线的反射点与激光发射装置21发射的激光切割点重合，ccd检测器222通过控制控制激光发射装置21，通过ccd检测器222接收红外线的时间差测算出激光的切割深度并通过控制控制激光发射装置21以实现复合材料6的切割深度满足切割要求。
为了避免经复合材料6发射激光进入ccd检测器222内，ccd检测器222上设置有用于过滤所述激光发射装置21产生激光的滤镜224。滤镜224将激光切割时产生的反射光线过滤，使红外线经复合材料6发射后的光线能够进入ccd检测器222内，避免了激光对ccd检测器222的干扰，提高了反馈调节装置22的控制精度
复合材料6的切割方法：
s1：获取代待加工复合材料6的加工信息；
s2：规划待加工复合材料6的切割路径；
s3：确定激光发射装置21的工作功率和工作时间；
s4：所述激光发射装置21根据s3中激光发射装置21的工作功率、工作时间工作并通过所述机械臂3带动所述光学装置2沿s2中规划的切割路径对复合材料6进行切割；所述冷却保护装置5向复合材料6喷射液氮：
s5：所述ccd检测器222根据接收红外线的时间差对复合材料6的切割表面进行实时监控，并通过控制器223反馈调节所述激光发射装置21对复合材料6已加工表面未到达加工余量进行二次加工。
进一步的，s2中切割路径分解为直线切割和曲线切割，所述激光发射装置21包括有用于激光定位的激光振镜213，所述直线切割采用一维激光振镜213和机械臂3进行定位加工；曲线切割采用二维激光振镜213和机械臂3进行定位加工；利用大范围的机械臂3调整并结合小范围的激光振镜213对焦方式，快速精准地定位加工坐标，提高了加工精度。
进一步的，s3中所述激光发射装置21的工作功率大于消融加工余量厚度复合纤维所需的功率，且所述激光发射装置21的工作功率接近消融加工余量厚度复合纤维所需功率的临界值；气化消融碳纤维丝编织结构所需要的能量远大于气化消融树脂所需要的能量以避免溢出功率对于复合材料6树脂部分消融影响。
以碳纤维复合材料6为例激光发生装置的工作功率为450w，运行速度为300mm/min连续切割能够切割10mm碳纤维复合材料6。
应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。