一种激光切割喷渣的处理方法及装置与流程

本发明涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种激光切割喷渣的处理方法及装置。

背景技术：

在激光加工生产中，随着激光切割能力的提升，可切割板材的厚度越来越高，同时对激光切割的质量要求也越来越高。

激光刺穿板材是切割的第一步，刺穿的效率和效果密切影响切割的效果，尤其是小轮廓切割中的切割效果；厚碳钢板上的快速刺穿，往往会生成飞溅的熔渣冷却附着在刺穿孔周围的板材表面上，在对厚碳钢板开始切割后，一部分熔渣会在激光和切割辅助气体的作用下进入切割缝，直接造成刺穿点附近的切割轮廓切割不良的问题，特别当切割轮廓较小时，刺穿的喷渣在一部分切割路径上，整个切割轮廓会产生过烧、切烂等不良问题。在厚碳钢板切割工艺应用中，急需一些工艺方法对刺穿过程中产生的熔渣进行清除。

技术实现要素：

为了克服现有技术中相关产品的不足，本发明提出一种激光切割喷渣的处理方法及装置，解决现有厚碳钢板切割工艺在面对小轮廓切割中，因喷渣附着导致切割效果差的问题。

本发明提供了一种激光切割喷渣的处理方法，应用于厚碳钢板的切割加工，包括：

在激光器的切割头输出的切割激光刺穿板材后，控制所述激光器调整激光的输出模式，使所述切割头输出脉冲激光；

根据板材刺穿点处喷渣的覆盖位置以及切割激光的切割尺寸确定所述脉冲激光的运动轨迹，控制所述脉冲激光以所述运动轨迹移动并对所述喷渣进行清理。

在某些实施方式中，所述方法还包括：

在所述切割头上设置喷嘴组件，所述喷嘴组件与外部气源连接，并在压力作用下喷射压缩的辅助气体，所述辅助气体与所述脉冲激光配合，在所述脉冲激光对所述喷渣进行蚀刻作用时辅助除渣。

在某些实施方式中，所述根据板材刺穿点处喷渣的覆盖位置以及切割激光的切割尺寸确定所述脉冲激光的运动轨迹包括：

以默认设置的运动参数调整所述脉冲激光的运动轨迹，或通过视觉相机实时获取所述喷渣的覆盖位置以及切割激光的切割尺寸，并通过预设算法计算出所述脉冲激光的运动轨迹。

在某些实施方式中，所述确定所述脉冲激光的运动轨迹具体为：

以所述板材刺穿点处为基准点，控制所述脉冲激光以预设半径做圆周运动，所述预设半径不小于所述板材刺穿点的半径以及切割激光的切割尺寸。

本发明提供了一种激光切割喷渣的处理装置，应用于厚碳钢板的切割加工，包括激光器以及控制机床，所述激光器安装在所述控制机床上；

激光器，包括输出激光的切割头，所述切割头在所述控制机床的控制下分别输出切割激光以及脉冲激光；

控制机床，控制所述切割头输出切割激光刺穿板材，以及控制所述激光器调整激光的输出模式，使所述切割头输出脉冲激光，根据板材刺穿点处喷渣的覆盖位置以及切割激光的切割尺寸确定所述脉冲激光的运动轨迹，控制所述脉冲激光以所述运动轨迹移动并对所述喷渣进行清理。

在某些实施方式中，所述激光切割喷渣的处理装置还包括喷嘴组件，所述喷嘴组件设置在所述切割头上，所述喷嘴组件与外部气源连接，并在压力作用下喷射压缩的辅助气体，所述辅助气体与所述脉冲激光配合，在所述脉冲激光对所述喷渣进行蚀刻作用时辅助除渣。

在某些实施方式中，所述控制机床具体用于：

以默认设置的运动参数调整所述脉冲激光的运动轨迹，或通过视觉相机实时获取所述喷渣的覆盖位置以及切割激光的切割尺寸，并通过预设算法计算出所述脉冲激光的运动轨迹。

在某些实施方式中，所述控制机床确定所述脉冲激光的运动轨迹具体为：

以所述板材刺穿点处为基准点，控制所述脉冲激光以预设半径做圆周运动，所述预设半径不小于所述板材刺穿点的半径以及切割激光的切割尺寸。

本发明提供了一种可存储介质，可用于执行上述任一项所述的激光切割喷渣的处理方法。

与现有技术相比，本发明有以下优点：

本发明实施例所述的激光切割喷渣的处理方法首先控制切割激光刺穿板材，然后增加一个喷渣清理的过程，根据板材刺穿点处喷渣的覆盖位置以及切割激光的切割尺寸确定所述脉冲激光的运动轨迹，控制激光器产生脉冲激光并通过切割头输出，切割头输出脉冲激光将粘结在穿刺孔周围的喷渣清除，结构简单，效率较高，特别是对于厚碳钢板在面对小轮廓切割的场景下，具备较佳的切割效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述激光切割喷渣的处理方法的流程示意图；

图2为本发明所述激光切割喷渣的处理方法的工作示意图；

图3为本发明所述激光切割喷渣的处理装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，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，附图中给出了本发明的较佳实施例。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

所述激光切割喷渣的处理方法应用于厚碳钢板的切割加工，在控制切割激光刺穿板材后，增加一个喷渣清理的过程，首先控制激光器产生脉冲激光并通过切割头输出，切割头输出脉冲激光将粘结在穿刺孔周围的喷渣清除，图1为所述激光切割喷渣的处理方法的流程示意图，参阅图1所示，所述激光切割喷渣的处理方法包括如下步骤：

s101：在激光器的切割头输出的切割激光刺穿板材后，控制所述激光器调整激光的输出模式，使所述切割头输出脉冲激光。

s102：根据板材刺穿点处喷渣的覆盖位置以及切割激光的切割尺寸确定所述脉冲激光的运动轨迹，控制所述脉冲激光以所述运动轨迹移动并对所述喷渣进行清理。

为了获得更加的喷渣清理效果，在本发明实施例中，还可以在所述切割头上对应设置喷嘴组件，所述喷嘴组件与外部气源连接，并在压力作用下喷射压缩的辅助气体，所述辅助气体与所述脉冲激光配合，在所述脉冲激光对所述喷渣进行蚀刻作用时辅助除渣，当然，需要说明的是，在成本的考虑下，所述辅助气体一般选择压缩的空气，在本发明的其他实施方式中，所述辅助气体也可以是惰性气体等，本发明对此并无限制。

本发明实施例所述的运动轨迹是指所述切割头输出激光在板材上的运动路径，根据板材刺穿点处喷渣的覆盖位置以及切割激光的切割尺寸确定所述脉冲激光的运动轨迹，可以对所述喷渣实现全面的清理，从而保持所述切割激光的稳定运行，获得较佳的切割效果。

在本发明实施例中，确定所述脉冲激光的运动轨迹的方式包括：

以默认设置的运动参数调整所述脉冲激光的运动轨迹，即通过事先通过手动设置运动参数，在后续的所有喷渣清理过程中，均以该运动参数调整所述脉冲激光的运动轨迹，则以该运动参数作为默认设置的运动参数调整所述脉冲激光清理喷渣的运动轨迹，该过程需要大量的实验数据作为依据从而选择较为合适的运动参数作为默认设置的运动参数，但成本较低且效率高。

在一些实施方式中，也可以通过视觉相机实时获取所述喷渣的覆盖位置以及切割激光的切割尺寸，并通过预设算法计算出所述脉冲激光的运动轨迹，通过视觉相机的视觉检测技术来实时对喷渣的覆盖位置以及切割激光的切割尺寸进行检测，可以获得较为精确的数据，并通过合理的预设算法计算出效率最佳的脉冲激光运动轨迹，但相较于前述的默认设置运动参数的方式，准确性更高，其成本要高于前述的默认设置运动参数的方式，可以根据实际的加工需求自由选择确定所述脉冲激光的运动轨迹的方式，本发明实施例对此并无限制。

当然，需要说明的是，在本发明的一些实施方式中，也可以结合上述两种方式并进行整合，以默认设置的运动参数作为基准，可以有效减少视觉相机的计算量，提高计算效率，同时获得将准确的计算结果。

如图2所示，在本发明实施例中，所述确定所述脉冲激光的运动轨迹是以所述板材刺穿点处为基准点，控制所述脉冲激光以预设半径做圆周运动，所述脉冲激光对预设半径范围内的所有喷渣进行清理，为了避免喷渣对切割效果的影响，所述预设半径不小于所述板材刺穿点的半径以及切割激光的切割尺寸，即将切割激光的切割尺寸范围内的喷渣全部清理，当然，考虑到切割效率的问题，所述预设半径不超过喷渣距所述刺穿点的最远距离；当然，在本发明的一些其他实施方式中，所述确定所述脉冲激光的运动轨迹具体也可以是其他的方式，如控制所述脉冲激光以其他的方式运动，如螺旋运动、摆动等，本发明对此并无限制。

本发明实施例所述的激光切割喷渣的处理方法首先控制切割激光刺穿板材，然后增加一个喷渣清理的过程，根据板材刺穿点处喷渣的覆盖位置以及切割激光的切割尺寸确定所述脉冲激光的运动轨迹，控制激光器产生脉冲激光并通过切割头输出，切割头输出脉冲激光并喷射压缩的辅助气体将粘结在穿刺孔周围的喷渣清除，结构简单，效率较高，特别是对于厚碳钢板在面对小轮廓切割的场景下，具备较佳的切割效果。

在上述实施例的基础上，本发明提供了一种激光切割喷渣的处理装置，参阅图3所示，为本发明所述激光切割喷渣的处理装置的结构示意图，所述激光切割喷渣的处理装置包括激光器100以及控制机床200，所述激光器100安装在所述控制机床200上，所述激光器100包括输出激光的切割头101，所述切割头101在所述控制机床200的控制下分别输出切割激光以及脉冲激光；所述控制机床200控制所述切割头101输出切割激光刺穿板材，以及控制所述激光器100调整激光的输出模式，使所述切割头101输出脉冲激光，根据板材刺穿点处喷渣的覆盖位置以及切割激光的切割尺寸确定所述脉冲激光的运动轨迹，控制所述脉冲激光以所述运动轨迹移动并对所述喷渣进行清理。

所述控制机床200具体用于以默认设置的运动参数调整所述脉冲激光的运动轨迹，或通过视觉相机实时获取所述喷渣的覆盖位置以及切割激光的切割尺寸，并通过预设算法计算出所述脉冲激光的运动轨迹。所述控制机床200确定所述脉冲激光的运动轨迹具体是以所述板材刺穿点处为基准点，控制所述脉冲激光以预设半径做圆周运动，所述预设半径不小于所述板材刺穿点的半径以及切割激光的切割尺寸。

在本发明的一些实施方式中，所述激光切割喷渣的处理装置还包括喷嘴组件300，所述喷嘴组件300设置在所述切割头101上，所述喷嘴组件300与外部气源连接，并在所述控制机床200的控制下以及压力作用下喷射压缩的辅助气体，所述辅助气体与所述脉冲激光配合，在所述脉冲激光对所述喷渣进行蚀刻作用时辅助除渣。

本发明实施例所述的激光切割喷渣的处理装置在控制所述激光器100切割激光刺穿板材后，增加一个喷渣清理的过程，所述控制机床200根据板材刺穿点处喷渣的覆盖位置以及切割激光的切割尺寸确定所述脉冲激光的运动轨迹，控制激光器100产生脉冲激光并通过切割头101输出，切割头101输出脉冲激光并通过所述喷嘴组件300喷射压缩的辅助气体将粘结在穿刺孔周围的喷渣清除，结构简单，效率较高，特别是对于厚碳钢板在面对小轮廓切割的场景下，具备较佳的切割效果。

本发明实施例所述的激光切割喷渣的处理装置可执行上述实施例所提供的激光切割喷渣的处理方法，所述激光切割喷渣的处理装置具备上述实施例所述激光切割喷渣的处理方法相应的功能步骤以及有益效果，具体请参阅上述激光切割喷渣的处理方法的实施例，本发明实施例在此不再赘述。

在上述实施例的基础上，本发明还提供了一种可存储介质，可用于执行上述任一项所述的激光切割喷渣的处理方法。本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个可存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明所提供的上述实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

所述作为分离部件说明的模块或组件可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块或组件显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，既可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块或组件来实现本实施例方案的目的。

以上仅为本发明的实施例，但并不限制本发明的专利范围，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。