硬脆性金属薄板的激光切割方法、装置、系统和存储介质

技术领域

本发明涉及激光切割技术领域，具体涉及一种硬脆性金属薄板的激光切割方法、装置、系统和存储介质。

背景技术

硬脆性金属薄板是一种具有硬而脆的特性的金属材料，比如磁钢。磁钢是由几种硬的强金属合成得到的超硬度永磁合金，比如，由铁与铝、镍、钴等合成，或者由铁与铜、铌、钽等合成。

现有技术中，通常采用磨削的方式对磁钢进行加工，但由于磁钢是一种硬而脆的金属材料，其在磨削进程中容易出现碎裂、烧伤和崩边等现象，特别是在砂轮行出工件时最易发生。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种硬脆性金属薄板的激光切割方法，旨在解决现有的磁钢在磨削加工时容易出现碎裂、烧伤和崩边的技术问题。

第一方面，为实现上述目的，本发明提出一种硬脆性金属薄板的激光切割方法，该激光切割方法包括：

获取工件的激光切割参数和路径，所述激光切割参数包括激光器功率、激光器脉冲频率、激光器离焦量；

控制激光和辅助气体自激光切割头同轴输出，所述激光切割头按照所述激光切割参数和路径切割工件，切割工件时，通过同轴输出的辅助气体对工件的切割位进行降温。

在一些实施例中，所述激光器功率为1600～1800W，所述激光器脉冲频率为450～550Hz，所述激光器离焦量为-3～0mm。

在一些实施例中，所述连续光纤激光器的额定功率为2000W，光纤芯径为25/400μm，光束参量乘积BBP≤0.446mm mrad。

在一些实施例中，所述控制激光和辅助气体同轴输出之前，还包括：

获取工件进行激光切割时的辅助气体的压力大小；

根据所述辅助气体的压力大小，调节调压阀的开度。

在一些实施例中，所述辅助气体为氮气，所述辅助气体的气压为1～1.2MPa。

在一些实施例中，所述按照所述激光切割参数和路径切割工件包括：

根据获取到的激光器离焦量，对激光切割头进行自动调焦。

在一些实施例中，所述激光切割头包括喷嘴、准直镜和聚焦镜，所述激光和辅助气体自所述喷嘴同轴输出，所述准直镜的焦距为90～110mm，所述聚焦镜的焦距为125～150mm。

第二方面，本发明还提出一种硬脆性金属薄板的激光切割装置，包括：

切割平台，用于放置待切割的工件；

连续光纤激光器，用于产生激光束；

辅助气源，用于提供给工件降温的辅助气体；

激光切割头，可移动地设置在所述切割平台的上方，并分别与所述连续光纤激光器和辅助气源连接，用于将激光束和辅助气体同轴输出至待切割的工件表面；

控制器，用于执行前述各实施例记载的硬脆性金属薄板的激光切割方法。

第三方面，本发明还提出一种硬脆性金属薄板的激光切割系统，包括：

存储器，存储有计算机程序；

处理器，执行所述计算机程序时，实现前述各实施例所记载的硬脆性金属薄板的激光切割方法。

第四方面，本发明还提出一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现前述各实施例所记载的硬脆性金属薄板的激光切割方法。

本发明所提出的技术方案中，采用激光对硬脆性金属薄板进行切割，由于激光具有能量密度集中，切割变形小，切割精度高等特点，因此，可避免出现碎裂、烧伤和崩边等现象，从而可提高硬脆性金属薄板的切割质量。同时，在对硬脆性金属薄板进行切割时，会利用与激光同轴输出的辅助气体对工件及时降温，以进一步减小硬脆性金属薄板的变形。

附图说明

图1为本发明硬脆性金属薄板的激光切割方法第一实施例的流程图；

图2为本发明硬脆性金属薄板的激光切割方法第二实施例的流程图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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方案进行清楚完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明中的一部分实施例，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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种硬脆性金属薄板的激光切割方法，请参见图1，包括：

步骤S10，获取工件的激光切割参数和路径，所述激光切割参数包括激光器功率、激光器脉冲频率、激光器离焦量；

步骤S20，控制激光和辅助气体自激光切割头同轴输出，所述激光切割头按照所述激光切割参数和路径切割工件，切割工件时，通过同轴输出的辅助气体对工件的切割位进行降温。

本实施例中，硬脆性金属薄板的激光切割方法主要应用于硬脆性金属薄板的激光切割装置，硬脆性金属薄板的激光切割装置包括有切割平台、激光器、辅助气源、激光切割头和控制器，切割平台用于放置待切割的工件，激光切割头与切割平台之间可相对移动，并且激光切割头分别与激光器和辅助气源连接，用于同轴输出激光和辅助气体至工件表面，控制器用于控制激光器、辅助气源和激光切割头的运行。激光切割头与切割平台之间，可以是激光切割头可相对切割平台移动，也可以是切割平台可相对激光切割头移动，还可以是激光切割头与激光切割平台之间可相互移动。

示例性的，硬脆性金属薄板主要以厚度小于3mm的磁钢进行说明，也即待切割的工件为厚度小于3mm的磁钢原料。磁钢原料在进行切割之前，先设定磁钢原料的激光切割参数，比如，激光器功率、激光器脉冲频率、激光器离焦量等，而后根据磁钢成品的形状设定激光切割路径，比如，长方形激光切割路径、正方形激光切割路径、圆形激光切割路径等，以切割得到预设形状的磁钢成品。其中，激光切割路径包括激光切割起点和终点，在确定激光切割起点和终点后，激光自起点沿设定好的路径移动，直至到达激光切割终点处。

激光切割参数和路径可通过键盘和鼠标等外部设备输入至控制器，而后由控制器控制激光和辅助气体同轴输出至磁钢原料表面，激光器按照设定的激光切割参数产生激光，并由激光切割头输出至磁钢原料的表面，然后由激光切割头按照设定的激光切割路径对磁钢原料进行切割。在激光进行切割的同时，通过辅助气体对磁钢原料的切割位进行及时的降温。其中，辅助气体可以是空气，也可以是氮气等惰性气体。

本发明所提出的技术方案中，采用激光对硬脆性金属薄板进行切割，由于激光具有能量密度集中，切割变形小，切割精度高等特点，因此，可避免出现碎裂、烧伤和崩边等现象，从而可提高硬脆性金属薄板的切割质量。同时，在对硬脆性金属薄板进行切割时，会利用与激光同轴输出的辅助气体对工件及时降温，以进一步减小硬脆性金属薄板的变形。

在一些实施例中，本发明所提出的激光器功率为1600～1800W，所述激光器脉冲频率为450～550Hz，所述激光器离焦量为-3～0mm。

本实施例中，激光器的输出功率控制在1600～1800W范围内，激光器的脉冲频率控制在450～550Hz，激光器的离焦量控制在-3～0mm，在此激光切割参数下，对于厚度小于3mm的磁钢原料的切割效果较佳。示例性的，激光器的输出功率为1700W，激光器的脉冲频率为500Hz，激光器的离焦量为-2mm。

在一些实施例中，本发明所提出的激光器包括连续光纤激光器，所述连续光纤激光器的光纤芯径为25/400μm，所述连续光纤激光器的光束参量乘积BBP≤0.446mm mrad。

本实施例中，由于连续光纤激光器具有高能量密度以及抗高反能力强的特点，因此，激光器采用连续光纤激光器，以保证激光切割长期连续稳定地工作。其中，连续光纤激光器的光纤芯径为25/400μm，光束参量乘积≤0.446mm mrad。

在一些实施例中，请参见图2，在控制激光和辅助气体同轴输出的步骤之前，硬脆性金属薄板的激光切割方法还包括：

步骤S30，获取工件进行激光切割时的辅助气体的压力大小；

步骤S40，根据所述辅助气体的压力大小，调节调压阀的开度。

本实施例中，在开启辅助气体之前，先获取磁钢进行切割时的辅助气体的压力大小，而后根据获取到的辅助气体的压力大小调节调压阀的开度，以使得自激光切割头输出的辅助气体的压力达到预设大小。

在一些实施例中，本发明所提出的辅助气体为氮气，所述辅助气体的气压为1～1.2Mpa。

在一些实施例中，本发明所提出的按照激光切割参数和路径切割工件包括：

根据获取到的激光器离焦量，对激光切割头进行自动调焦。

本实施例中，可通过鼠标和键盘灯外部设备输入设定的离焦量，而后控制器根据该设定的离焦量对激光器进行自动调焦。比如，设定的离焦量为+2mm，则表示激光器的焦点与磁钢上表面的距离为2mm。再比如，设定的离焦量为-2mm，则表示激光器的焦点与磁钢下表面的距离为2mm。其中，离焦量中的正负表示的是焦点与磁钢表面的相对位置，也即当焦点位于磁钢上表面时，离焦量为正值，当焦点位于磁钢下表面时，离焦量为负值。

在一些实施例中，本发明所提出的激光切割头包括喷嘴、准直镜和聚焦镜，所述激光和辅助气体自所述喷嘴同轴输出，所述准直镜的焦距为90～110mm，所述聚焦镜的焦距为125～150mm。

本实施例中，激光切割头包括有喷嘴、准直镜和聚焦镜，喷嘴用于同轴输出激光和辅助气体，激光自喷嘴输出后，先经由准直镜进行准直处理，而后再经由聚焦镜进行聚焦处理，最后再照射至磁钢原料的表面。

本发明还提出一种硬脆性金属薄板的激光切割装置，包括：

切割平台，用于放置待切割的工件；

连续光纤激光器，用于产生激光束；

辅助气源，用于提供给工件降温的辅助气体；

激光切割头，可移动地设置在所述切割平台的上方，并分别与所述连续光纤激光器和辅助气源连接，用于将激光和辅助气体同轴输出至待切割的工件表面；

控制器，用于执行前述各实施例所记载的硬脆性金属薄板的激光切割方法。

本发明还提出一种硬脆性金属薄板的激光切割系统，包括：

存储器，存储有计算机程序；

处理器，执行所述计算机程序时，实现前述各实施例所记载的硬脆性金属薄板的激光切割方法。

本发明进一步提出一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现前述各实施例所记载的硬脆性金属薄板的激光切割方法。

在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述的仅为本发明的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本发明保护的范围，凡是在与本发明一个整体的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明保护的范围内。