激光设备气嘴快换方法及其装置与流程

本发明涉及激光加工技术领域，特别涉及一种激光设备气嘴快换方法及其装置。

背景技术：

激光加工在加工过程中的非接触、无需液体酸碱辅助等优势，越来越多的被应用。在激光微孔加工过程中会使用气嘴用于气体射流，一方面为了防止聚焦光学系统被喷射材料污染；另一方面为了增加去除材料的喷射速率，提高加工效率。目前广泛使用的是同轴气嘴，即光、气同轴，加工过程中通过气嘴喷出的高压气体将微孔内部的残渣及等离子体带出。

对于复杂异形曲面上激光加工，气嘴会与工件存在干涉的情况，此时就不能使用同轴气嘴，只能使用旁轴气嘴进行旁轴吹气加工，这种吹气方式会降低加工效率及效果，更为严重的，如果旁轴气嘴位置及角度位置不当，微孔内残渣无法及时排出，激光能量无法有效作用在预定区域，产生无法加工的情况。然而现有的旁轴气嘴的角度不可自动切换调整，为此，只能通过人工方式调整万向竹节气管角度及位置进行旁轴辅助吹气，存在的问题有：必须人工手动调节更换，此时加工机床需停止加工过程，待手动调节至指定的位置和角度方可继续加工，同时无法保证每次调节位置一致性，影响加工效果。

技术实现要素：

针对上述不足，本发明的目的在于，提供一种激光设备气嘴快换方法及其装置。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是：

一种气嘴快换装置，其包括基板及至少两个设置在该基板上的旁轴快换气嘴组件，各个旁轴快换气嘴组件上的气嘴工作高度和角度均不同。

所述旁轴快换气嘴组件包括上端盖、下端盖、气浮缸体、气浮活塞杆、气浮活塞、气嘴连接器和气嘴，所述上端盖设置在气浮缸体的上端，所述下端盖设置在气浮缸体的下端，所述气浮活塞位于气浮缸体内，该气浮活塞的外圆周面上设有塞体气膜孔，所述气浮活塞杆的上端穿过所述下端盖伸入气浮缸体内且与所述气浮活塞相连接，所述气嘴通过气嘴连接器设置在气浮活塞杆的下端，所述下端盖上设有在进气时推动气浮活塞上行的恢复接口，所述上端盖上设有为所述气嘴供气的气嘴接头以及为所述塞体气膜孔供气的塞体气膜接头。

作为本发明的一种优选方案，所述下端盖上设有与气浮缸体的内部空间相连通的泄气接头。

作为本发明的一种优选方案，所述下端盖上设有让气浮活塞杆穿过的中心孔，该中心孔的孔壁上径向设有杆体气膜孔，该下端盖上设有与所述杆体气膜孔相连通的杆体气膜接头。

作为本发明的一种优选方案，所述塞体气膜孔上设有节流塞。

作为本发明的一种优选方案，各个旁轴快换气嘴组件中的气浮活塞杆的长度不同；各个旁轴快换气嘴组件中的气嘴的朝向不同。

作为本发明的一种优选方案，所述基板的底面中心位置设有用于将同轴气嘴的电磁锁紧装置。

作为本发明的一种优选方案，多个旁轴快换气嘴组件呈圆心对称设置在所述基板的底面。

作为本发明的一种优选方案，所述基板上设有能将各个旁轴快换气嘴组件罩住的外壳。

一种激光设备，其包括机身、x轴移动机构、y轴移动机构、z轴移动机构、移动工作台、同轴气嘴放置座和上述气嘴快换装置，所述y轴移动机构设置在所述机身的底座部分上，所述x轴移动机构设置在y轴移动机构上，所述移动工作台设置在x轴移动机构上，所述同轴气嘴放置座设置在移动工作台上，所述z轴移动机构设置在所述机身的立柱部分，所述气嘴快换装置设置在该z轴移动机构上。

一种激光设备气嘴快换方法，其工作步骤如下：

(a)旁轴气嘴之间切换

a1：接通所需目标的旁轴快换气嘴组件的塞体气膜接头和气嘴接头并提供气源，气体从气浮活塞的塞体气膜孔流出使气浮活塞与气浮缸体之间形成气膜实现低摩擦运动，这时，气浮活塞利用自身重力推动气浮活塞杆下行使气嘴移至所需位置；气体从气嘴吹出，在加工区域形成高速流动的空气场辅助激光加工；

a2：需要更换其它旁轴快换气嘴组件工作时，关闭不需工作的旁轴快换气嘴组件的泄气接头和为恢复接口提供气源，气浮缸体内下部气压升高将推动气浮活塞上行带动气浮活塞杆回缩至初始位置，然后断开不需工作的旁轴快换气嘴组件的塞体气膜接头和气嘴接头，执行步骤a1，实现旁轴气嘴之间切换；

(b)同轴气嘴切换为任意旁轴气嘴

b1：通过x轴移动机构、y轴移动机构和z轴移动机构相配合将同轴气嘴移到同轴气嘴放置座的正上方位置；

b2：z轴移动机构下行至预定位置，电磁锁紧装置失去磁力将同轴气嘴放在同轴气嘴放置座上；

b3：执行步骤a1，实现同轴气嘴切换为任意旁轴气嘴；

(c)任意旁轴气嘴切换为同轴气嘴

c1：关闭不需工作的旁轴快换气嘴组件的泄气接头和为恢复接口提供气源，气浮缸体内下部气压升高将推动气浮活塞上行带动气浮活塞杆回缩至初始位置，然后断开不需工作的旁轴快换气嘴组件的塞体气膜接头和气嘴接头，

c2：通过x轴移动机构、y轴移动机构和z轴移动机构相配合将电磁锁紧装置移到同轴气嘴放置座的正上方位置；

c3：z轴移动机构下行至预定位置，电磁锁紧装置开启磁力将同轴气嘴放吸附，实现任意旁轴气嘴切换为同轴气嘴；

所述步骤(a)、(b)、(c)无先后顺序。

本发明的有益效果为：本发明提供的激光设备气嘴快换方法通过合理设置有多个旁轴快换气嘴组件和同轴气嘴，各个旁轴快换气嘴组件上的气嘴工作高度和角度均不同，通过切换不同位置的旁轴快换气嘴组件进行工作状态，实现气嘴快换目的；本发明激光设备安装有气嘴快换装置后，可以在各个旁轴快换气嘴组件和同轴气嘴之间进行切换，无需人为干预，实现快速、准确、自动化的更换气嘴，而且有效保证每次更换气嘴角度和位置的一致性，工作稳定性好，无需二次调整，有效提高了加工效率和质量。

下面结合附图与实施例，对本发明进一步说明。

附图说明

图1为本发明中气嘴快换装置的主视结构示意图。

图2为本发明中气嘴快换装置的立体结构示意图。

图3为本发明中旁轴快换气嘴组件的结构示意图。

图4为本发明中激光设备的结构示意图。

具体实施方式

实施例：参见图1-图4，本实施例提供的一种气嘴快换装置，其包括基板1、外壳2及至少两个设置在该基板1上的旁轴快换气嘴组件3，在所述基板的底面中心位置设有电磁锁紧装置4，电磁锁紧装置4用于对同轴气嘴5进行吸附或放开。

本实施例中，三个旁轴快换气嘴组件3呈圆心对称设置在所述基板的底面。其它实施例中，旁轴快换气嘴组件3的数量也可以为两个，四个或更多个。各个旁轴快换气嘴组件3上的气嘴工作高度和角度均不同。即各个旁轴快换气嘴组件3中的气浮活塞杆的长度不同；各个旁轴快换气嘴组件3中的气嘴的朝向不同。所述外壳2设置在基板1上，且能将基板1上的所有旁轴快换气嘴组件3罩住。保护效果好，外形美观。

具体的，所述旁轴快换气嘴组件3包括上端盖31、下端盖32、气浮缸体33、气浮活塞杆34、气浮活塞35、气嘴连接器36和气嘴37，所述上端盖31设置在气浮缸体33的上端，所述下端盖32设置在气浮缸体33的下端，所述气浮活塞35位于气浮缸体33内，该气浮活塞35的外圆周面上设有塞体气膜孔，可以在所述塞体气膜孔上设有节流塞36，以相应控制塞体气膜孔的气流量。所述气浮活塞杆34的上端穿过所述下端盖32伸入气浮缸体33内且与所述气浮活塞35相连接，所述气嘴37通过气嘴连接器36设置在气浮活塞杆34的下端，所述下端盖32上设有在进气时推动气浮活塞35上行的恢复接口321，即该恢复接口321与气浮缸体33底部空间相连通。

所述上端盖31上设有为所述气嘴37供气的气嘴接头311，具体的，上端盖31中设有第一管路，气浮活塞杆34上轴向设有第一管路，气嘴接头311安装在第一管路上，该第一管路通过第一软管与第二管路相连通，气嘴37通过气嘴连接器36与第二管路相连通。气嘴连接器36优选为气嘴万向连接器，即可以调整角度，灵活性高。所述上端盖31上设有为所述塞体气膜孔供气的塞体气膜接头312。具体的，上端盖31中设有第三管路，所述气浮活塞35体内设有同时与所有塞体气膜孔相连通的第四管路，所述塞体气膜接头312安装在第三管路上，该第三管路通过第二软管与第四管路相连通。较佳的，在所述下端盖32上设有与气浮缸体33的内部空间相连通的泄气接头322，用于联通泄气阀，保证气浮缸体33下部空气排出。

在所述下端盖32上设有让气浮活塞杆34穿过的中心孔，该中心孔的孔壁上径向设有杆体气膜孔，该下端盖32上设有与所述杆体气膜孔相连通的杆体气膜接头323。接通气源后，中心孔的孔壁与气浮活塞杆34之间形成气膜，气浮活塞杆34因气膜与各接触面间形成了低摩擦状态，更利于气浮活塞杆34的顺畅升降。

参见图4，一种激光设备，其包括机身6、x轴移动机构7、y轴移动机构8、z轴移动机构9、移动工作台10、同轴气嘴放置座11和上述气嘴快换装置，所述y轴移动机构8设置在所述机身6的底座部分上，所述x轴移动机构7设置在y轴移动机构8上，所述移动工作台10设置在x轴移动机构7上，所述同轴气嘴放置座11设置在移动工作台10上，所述z轴移动机构9设置在所述机身6的立柱部分，所述气嘴快换装置设置在该z轴移动机构9上。

工作时，激光设备气嘴快换方法的步骤如下：

(a)需要进行旁轴气嘴之间切换时：

a1：接通所需目标的旁轴快换气嘴组件3的塞体气膜接头312和气嘴接头311并提供气源，气体从气浮活塞35的塞体气膜孔流出使气浮活塞35与气浮缸体33之间形成气膜实现低摩擦运动，这时，气浮活塞35利用自身重力推动气浮活塞杆34下行使气嘴移至所需位置；气体从气嘴吹出，在加工区域形成高速流动的空气场辅助激光加工；

a2：需要更换其它旁轴快换气嘴组件3工作时，关闭不需工作的旁轴快换气嘴组件3的泄气接头322和为恢复接口321提供气源，气浮缸体33内下部气压升高将推动气浮活塞35上行带动气浮活塞杆34回缩至初始位置，然后断开不需工作的旁轴快换气嘴组件3的塞体气膜接头312和气嘴接头311，执行步骤a1，实现旁轴气嘴之间切换。

(b)需要进行同轴气嘴5切换为任意旁轴气嘴时：

b1：通过x轴移动机构7、y轴移动机构8和z轴移动机构9相配合将同轴气嘴5移到同轴气嘴放置座11的正上方位置；

b2：z轴移动机构9下行至预定位置，电磁锁紧装置4失去磁力将同轴气嘴5放在同轴气嘴放置座11上；

b3：执行步骤a1，实现同轴气嘴5切换为任意旁轴气嘴。

(c)需要在任意旁轴气嘴切换为同轴气嘴5时：

c1：关闭不需工作的旁轴快换气嘴组件3的泄气接头322和为恢复接口321提供气源，气浮缸体33内下部气压升高将推动气浮活塞35上行带动气浮活塞杆34回缩至初始位置，然后断开不需工作的旁轴快换气嘴组件3的塞体气膜接头312和气嘴接头311，

c2：通过x轴移动机构7、y轴移动机构8和z轴移动机构9相配合将电磁锁紧装置4移到同轴气嘴放置座11的正上方位置；

c3：z轴移动机构9下行至预定位置，电磁锁紧装置4开启磁力将同轴气嘴5放吸附，实现任意旁轴气嘴切换为同轴气嘴5；

所述步骤(a)、(b)、(c)无先后顺序。本发明提供的激光设备气嘴快换方法合理控制各个旁轴快换气嘴组件3和同轴气嘴5之间进行切换，无需人为干预，实现快速、准确、自动化的更换气嘴，而且有效保证每次更换气嘴角度和位置的一致性，工作稳定性好，无需二次调整，有效提高了加工效率和质量。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。如本发明上述实施例所述，采用与其相同或相似的步骤而得到的其它方法及装置，均在本发明保护范围内。