一种激光坡口切割机及其坡口切割方法

技术领域

本发明涉及激光设备技术领域，具体为一种激光坡口切割机及其坡口切割方法。

背景技术

激光坡口切割机是一种将激光发生器发射出的激光经光路系统聚焦成高功率的激光束照射到工件表面使工件达到熔点或者沸点，随着光束与工件相对位置移动使工件形成切缝从而达到切割的设备，激光切割属于热切割，用激光将其接触的工件融化会使得高温废屑飞溅，而激光需要用到打印法、斜板法、蓝色火焰法用来确定焦点的位置，在切割过程中焦点离切割头位置不变。

现有的激光坡口切割机存在一些缺陷：其一、切割头与工件始终保持一定距离，而焦点离切割头的位置不变使得不能切割成厚薄不一致的坡口，若需要切割不同厚度的工件就需要重新调节焦距再进行切割，会对工件切口进行多次加热影响工件质量和浪费时间的问题；其二、激光切割会产生大量的高温飞溅物，废屑经工件缝隙的碰撞会无序乱溅，一旦飞溅到聚焦透镜就会对聚焦透镜造成损坏。

发明内容

针对背景技术中提出的现有激光切割机在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种激光坡口切割机及其坡口切割方法，具备在使用过程中可以调节焦点的位置切割不同厚薄程度的工件，保护聚焦透镜不被飞溅物粘附损坏的优点，解决了上述背景技术中提出的技术问题。

本发明提供如下技术方案：一种激光坡口切割机，包括机床，所述机床的两侧顶端活动连接有夹具，所述夹具的夹口活动夹持有工件，所述工件的上方固定安装有横梁，所述横梁的外侧活动连接有横移装置，所述横移装置的一侧活动连接有纵移装置，所述横移装置的另一侧固定连接有激光发生器，所述激光发生器的一侧固定连接有压缩空气机，所述纵移装置的另一侧活动安装有激光切割头装置。

优选的，所述激光切割头装置的顶端固定安装有反光镜，所述激光切割头装置顶端的一侧开设有激光管，所述激光管的底端固定安装有压缩装置，所述激光切割头装置的中心活动安装有伸缩筒，所述伸缩筒的顶端活动卡接有平行透镜，所述伸缩筒的底端活动卡接有聚焦透镜，所述伸缩筒的外侧活动连接有固定板，所述固定板的外侧固定连接有隔腔，所述激光切割头装置的中间活动安装有伸缩装置，所述伸缩装置的下方活动安装有回正装置，所述伸缩筒底端两侧固定安装有回正弹簧，所述激光切割头装置的底端内筒外侧固定连接有防尘网。

优选的，所述激光管的下方固定连接有进气管、所述进气管的底端固定连接有通气腔，所述进气管的一侧固定安装有脉冲电磁开关，所述脉冲电磁开关的一侧活动安装有活塞。

优选的，所述伸缩筒的中部开设有倒斜齿，所述固定板的中部开设有斜齿，所述隔腔的腔内固定安装有弹簧。

优选的，所述伸缩筒的下部开设有倒钩，所述倒钩的上方且位于所述伸缩筒和所述固定板中间活动安装有回正块。

优选的，所述防尘网的网孔导向由顺着斜腔方向转至竖直方向。

优选的，所述斜齿总共有10级，每级齿的竖直长度为2mm。

一种激光坡口切割机的坡口切割方法，包括如下切割步骤：

一、确定焦点位置，采用打印法使纵移装置带动激光切割头装置从上往下运动，在塑料板上进行激光束打印，打印直径最小处为焦点，记录此时焦点到切割嘴的距离为切割嘴到工件表面的距离，使得焦点在工件上表面聚焦；

二、夹持，利用夹具将工件进行固定在机床的合适位置；

三、切割，将切割嘴调节到工件上方的记录的距离处，启动激光发生器和压缩空气机，激光由激光管射入经反光镜反射，再由平行透镜聚光平行，最后由聚焦透镜聚光使焦点在工件的上表面，激光产生的高温使工件开始融化，移动横移装置、纵移装置、激光切割头装置对工件进行切割。

本发明具备以下有益效果：

1、本发明通过脉冲电磁开关打开，由于脉冲会自行在一段时间后关闭，压缩空气将活塞下压，使得伸缩筒上的倒斜齿向下移动挤压斜齿向后压缩弹簧，实现了伸缩筒带动平行透镜和聚焦透镜整体向下运动一个单位，使得切割嘴到工件表面距离不变，却让焦点位置向下移动了一个单位，解决了激光切割机切割不同厚度的工件需要停机重新调节焦距对切割缝进行多次加热影响质量的问题。

2、本发明通过进气管将压缩空气持续输入，经通气腔输送到切割嘴，由防尘网改变气流方向使气流与切割嘴射出的激光平行，实现了激光切割时产生的废屑被气流吹到外侧，解决了激光切割时产生的飞溅物经碰撞反弹进入切割嘴损坏聚焦透镜的问题。

附图说明

图1为激光切割机结构整体示意图；

图2为本发明激光切割头结构放大示意图；

图3为本发明图2中A处结构放大示意图；

图4为本发明图2中B处结构放大示意图；

图5为本发明图2中C处结构放大示意图；

图6为本发明图2中D处结构放大示意图。

图中：1、机床；2、工件；3、夹具；4、横梁；5、横移装置；6、纵移装置；7、压缩空气机；8、激光发生器；9、激光切割头装置；10、激光管；11、反光镜；12、伸缩筒；13、平行透镜；14、聚焦透镜；15、固定板；16、隔腔；17、压缩装置；171、进气管；172、通气腔；173、脉冲电磁开关；174、活塞；18、伸缩装置；181、倒斜齿；182、斜齿；183、弹簧；19、回正装置；191、倒钩；192、回正块；20、回正弹簧；21、防尘网；。

具体实施方式

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。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。

请参阅图1-6，一种激光坡口切割机，包括机床1，机床1的两侧顶端活动连接有夹具3，夹具3的夹口活动夹持有工件2，工件2的上方固定安装有横梁4，横梁4的外侧活动连接有横移装置5，横移装置5的一侧活动连接有纵移装置6，横移装置5的另一侧固定连接有激光发生器8，激光发生器8的一侧固定连接有压缩空气机7，纵移装置6的另一侧活动安装有激光切割头装置9，通过激光发生器8发射激光，横移装置5、纵移装置6、激光切割头装置9的移动配合，实现了激光切割机对工件2进行半立体化的切割，提高激光切割机的实用性。

其中，激光切割头装置9的顶端固定安装有反光镜11，激光切割头装置9顶端的一侧开设有激光管10，激光管10的底端固定安装有压缩装置17，激光切割头装置9的中心活动安装有伸缩筒12，伸缩筒12的顶端活动卡接有平行透镜13，伸缩筒12的底端活动卡接有聚焦透镜14，伸缩筒12的外侧活动连接有固定板15，固定板15的外侧固定连接有隔腔16，激光切割头装置9的中间活动安装有伸缩装置18，伸缩装置18的下方活动安装有回正装置19，伸缩筒12底端两侧固定安装有回正弹簧20，激光切割头装置9的底端内筒外侧固定连接有防尘网21，通过平行透镜13的聚拢平行光，平行透镜13与聚焦透镜14同时随伸缩筒12上下移动，实现了聚焦透镜14聚焦出的焦点直径和焦点深度不会因为反光镜11到平行透镜13的距离变化而变化，解决了焦点直径变化造成切割缝宽度不一致和焦点深度变化造成相同切割功率下切割不透工件2的问题。

其中，激光管10的下方固定连接有进气管171、进气管171的底端固定连接有通气腔172，通过进气管171进入压缩空气经由通气腔172输送到切割嘴，实现了激光切割时将切割产生的废屑吹到外侧，解决了激光切割时飞溅物可能碰撞后射入切割嘴损坏聚焦透镜14的问题，进气管171的一侧固定安装有脉冲电磁开关173，脉冲电磁开关173的一侧活动安装有活塞174，通过脉冲电磁开关173的打开，由于脉冲自动会在一段时间后关闭，压缩空气会挤压活塞174向下压缩使得伸缩筒12向下移动，实现了伸缩筒12可以同时带动平行透镜13和聚焦透镜14向下移动使得切割嘴不动将焦点下移，解决了单次激光切割时只能切割相同厚度的问题。

其中，伸缩筒12的中部开设有倒斜齿181，固定板15的中部开设有斜齿182，隔腔16的腔内固定安装有弹簧183，通过脉冲电磁开关173打开让伸缩筒12下移使得倒斜齿181下移一个单位且与斜齿182卡紧，实现了伸缩筒12带动平行透镜13和聚焦透镜14向下移动是逐格稳定的，不会因为移动使得激光切割时有晃动，提高激光切割时的稳定性。

其中，伸缩筒12的下部开设有倒钩191，倒钩191的上方且位于伸缩筒12和固定板15中间活动安装有回正块192，通过伸缩筒12的压缩下移使得倒斜齿181全部在斜齿182的下方，再次打开脉冲电磁开关173使得最底端倒斜齿181与回正块192挤压，使得回正块192顺时针旋转一定角度，回正块192底端的角会挤压固定板15向后压缩弹簧183，回正弹簧20回弹将伸缩筒12上移，倒钩191勾住回正块192的底端凹槽向上使得回正块192逆时针旋转回正，实现了伸缩筒12上升回正使得倒斜齿181和斜齿182逐级卡接，提高激光切割机的实用性。

其中，防尘网21的网孔导向由顺着斜腔方向转至竖直方向，通过防尘网21的网孔导向，实现了气流最后会与射出的激光平行使得飞溅物吹到切割嘴的外测，避免气流交汇影响激光切割。

其中，斜齿182总共有10级，每级齿的竖直长度为2mm，通过斜齿182每个单位的长度限定，激光切割的厚度一般在20mm以内，切割穿透的长度为焦点直径，焦点直径一般在6mm以下，实现了伸缩筒12带动平行透镜13和聚焦透镜14向下移动使得焦点向下移动能够完全切割穿透20mm的工件2，解决了切割不同厚度的工件2需要多次调节焦距对工件2多次加热影响质量的问题。

一种激光坡口切割机的坡口切割方法，包括如下切割步骤：

一、确定焦点位置，采用打印法使纵移装置6带动激光切割头装置9从上往下运动，在塑料板上进行激光束打印，打印直径最小处为焦点，记录此时焦点到切割嘴的距离为切割嘴到工件2表面的距离，使得焦点在工件2上表面聚焦；

二、夹持，利用夹具3将工件2进行固定在机床1的合适位置；

三、切割，将切割嘴调节到工件2上方的记录的距离处，启动激光发生器8和压缩空气机7，激光由激光管10射入经反光镜11反射，再由平行透镜13聚光平行，最后由聚焦透镜14聚光使焦点在工件2的上表面，激光产生的高温使工件2开始融化，移动横移装置5、纵移装置6、激光切割头装置9对工件2进行切割。

本发明的使用方法工作原理如下：

启动激光发生器8，用打印法确定焦距，用夹具3固定住工件2，将切割嘴移动到工件2上方同等焦距的位置处，再次启动压缩空气机7和激光发生器8，激光从激光管10射入经反光镜11反射，再由平行透镜13聚拢光束并使其平行，最后由聚焦透镜14聚焦使焦点聚合在工件2表面，移动横移装置5、纵移装置6、激光切割头装置9可以对工件2进行平面化切割，需要切割不同厚度时，打开脉冲电磁开关173使得压缩空气挤压活塞174，使得伸缩筒12上的倒斜齿181下移一个单位与斜齿182卡接，同时带动平行透镜13和聚焦透镜14下移一个单位，从而使得焦点位置下移一个单位切割不同的厚度，倒斜齿181最下端的齿与回正块192顺时针旋转使得回正块192底端的角卡住固定板15向后移动，回正弹簧20将伸缩筒12回弹到最上方，倒钩191随着伸缩筒12上移卡住回正块192底端的凹槽使得回正块192逆时针顺转回正，固定板15回正使得斜齿182与倒斜齿181逐级卡接，压缩空气由通气腔172输送到切割嘴经防尘网21使其平行于激光射出方向，将切割时产生的飞溅物吹至外侧。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

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。