一种激光切割装置及其方法与流程

1.本发明涉及激光切割的领域，尤其是涉及一种激光切割装置及其方法。


背景技术：

2.目前随着社会的不断发展，在对一些金属薄片进行微孔加工时，需要保证精度来满足现阶段的能源环保要求，比如在发动机喷气嘴的成孔加工，在一块金属薄片上切割出多个以毫米为单位的微孔，从而使得喷嘴孔的成型具有高度的一致性。
3.现有的，对金属薄片成孔加工通常采用刀具切割的方式，依次对金属薄片上的微孔进行切割。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为存在有采用刀具切割的方式由于刀具会多次与加工零件接触，从而对刀具的损耗快，需要更换频繁，加工效率高；并且该刀具的精度要求高，因此所需要的成本高。


技术实现要素：

5.为了提高加工效率，降低加工成本，本技术提供一种激光切割装置及其方法。
6.第一方面，本技术提供的一种激光切割装置，采用如下的技术方案：一种激光切割装置，包括工作台和工件定位盘，所述工件定位盘安装于工作台且用于定位待加工工件，所述工作台设有安装架，所述安装架且位于工件定位盘正上方的位置设有数字振镜，所述安装架还设有激光源和用于将激光源发出的光束传导至数字振镜的传输组件；所述工作台设有用于驱动工件定位盘朝x/y/z轴方向移动的驱动组件。
7.通过采用上述技术方案，加工时，先将待加工金属薄片放置在工件定位盘进行定位，再通过驱动组件驱动工件定位盘移动至待加工位置；启动激光源，发射出光束，光束经传输组件传导至数字振镜，通过激光在金属薄片上切割出多个微孔，减少了更换刀具所花费的时间，提高了加工效率；并且也降低了由于频繁更换刀具而产生的费用，降低了成本。
8.优选的，所述工件定位盘内设有由若干薄钢片呈网状排列构成的定位架，所述定位架的每相邻两网格之间均相连通；所述工件定位盘的盘底位置连通有通气口，所述通气口通过管道连通气泵。
9.通过采用上述技术方案，将金属薄片放置在定位架上后，通过气泵将金属薄片进行吸附，从而达到了对金属薄片定位，而且用过该定位方式可减少对金属薄片的损坏；而采用呈网状设置定位架从而可提高金属薄片在激光切割过程中的散热效果。
10.优选的，所述传输组件包括：扩束镜、波片和若干反射镜，所述扩束镜的进光端与激光源的出光口相对设置，所述波片通过反射镜将光束传导至波片，所述波片通过反射镜将光束传导至数字振镜，所述数字振镜为两轴扫描振镜。
11.通过采用上述技术方案，激光源发出光束后，先通过扩束镜调节入射光束的光斑大小，然后经过反射镜进行反射传导至波片，通过波片的作用改善光束的偏振，然后再通过反射镜使得光束传导至数字振镜中；而通过两轴扫描振镜的原理，可当在切割微孔的过程
中，微调两轴扫描振镜内的两个反光镜的角度，使得激光把微孔切出，然后停止激光源，使得两轴扫描振镜内的两个反光镜进行更大范围的角度调节，使得激光把另一个范围的微孔切出，该过程即可对一些相邻之间间隔较小的微孔进行切割，提高了实用性。
12.优选的，所述安装架位于至少一所述反射镜的出光端位置转动式安装有用于遮挡光束的遮光板和用于驱动遮光板转动的第一驱动件。
13.通过采用上述技术方案，当停止切割时，启动第一驱动件驱动遮光板，达到阻断光束的传递路径，减少在更换或定位金属薄片时激光源处于启动状态而对操作者造成伤害。
14.优选的，所述驱动组件包括：动子座朝x轴方向移动的第一直线电机和动子座朝y轴方向移动的第二直线电机，所述第一直线电机安装在工作台的台面，所述第二直线电机安装在第一直线电机的动子座；所述驱动组件还包括：驱动箱、滑移座和调节螺杆，所述驱动箱安装于第二直线电机的动子座，所述滑移座的一端朝z轴的方向滑移式安装在驱动箱内、另一端延伸出驱动箱外且连接于工件定位盘，所述调节螺杆的一端转动式安装于驱动箱、另一端螺纹安装于滑移座；所述驱动组件还包括：用于驱动调节螺杆转动的第二驱动件。
15.通过采用上述技术方案，启动第一直线电机即可带动工件定位盘朝x轴的方向移动，启动第二直线电机即可带动工件定位盘朝y轴的方向移动，启动第二驱动件，驱动调节螺杆转动，从而带动滑移座朝z轴的方向滑移，即可带动工件定位盘朝z轴的方向滑移，上述结构调节稳定。
16.优选的，所述激光源包括外壳和安装于外壳内的本体，所述外壳设有第一散热孔，所述外壳且对应第一散热孔的位置安装有散热箱，所述散热箱内的一侧安装有散热扇、另一侧设有第二散热孔。
17.通过采用上述技术方案，由于激光源在启动的过程中会产生大量的热量，因此当热量从第一散热孔中散发出后，通过散热扇使得热量更加快速地从第二散热孔排出，提高散热效果。
18.优选的，所述外壳内的壳底沿本体的外围周向延伸有上方开口的降温槽，所述散热箱设有进水孔和出水孔，所述降温槽的两端分别连通于进水孔和出水孔，所述散热箱设有连通于进水孔的进水管和连通于出水孔的出水管。
19.通过采用上述技术方案，进水管将冷水从降温槽的一端送入，冷水沿降温槽的延伸方向流动，直到流至降温槽的另一端再通过出水管排出，从而可通过冷水在外壳内流动的过程中对外壳内降温，提高降温效果。
20.优选的，所述外壳设有储水箱，所述外壳位于降温槽的位置设有分流槽，所述外壳对应储水箱的位置设有入水口，所述分流槽连通于入水口；所述储水箱内设有水泵，所述外壳设有输水管，所述输水管的一端连通于水泵的出水口、另一端延伸至位于本体正上方的位置；所述外壳设有用于控制入水口启闭的控制组件。
21.通过采用上述技术方案，当外壳内的温度过高时，控制组件控制入水口开启，使得在降温槽内流动的水经过分流槽流入到储水箱内，然后再通过水泵将水泵入到输水管内，直至使水从输水管远离水泵的一端流出洒在本体上，并同时人工对本体进行断电，从而达到降温效果，减少本体着火的情况，提高安全性。
22.优选的，所述控制组件包括：挡水板，所述外壳侧壁且对应入水口的位置设有滑移
槽，所述挡水板滑移式安装于滑移槽，所述挡水板设有连通于入水口的通孔；所述控制组件还包括：温度传感器和驱动气缸，所述温度传感器安装于外壳内，所述驱动气缸安装于外壳，所述驱动气缸的活塞杆安装于挡水板，所述温度传感器与驱动气缸电连接。
23.通过采用上述技术方案，当温度传感器感应到外壳内的温度过高时，启动驱动气缸，使得挡水板在滑移槽内滑动，直至使入水口与通孔相对应，从而即可使得位于降温槽内的水流入储水箱内；该结构提高了对入水口的开启效率。
24.第二方面，本技术提供一种激光切割方法，采用如下的技术方案：一种激光切割方法，基于任意一项激光切割装置，切割方法如下：步骤一：将待加工金属薄片放置在定位架上，启动气泵；步骤二：启动第一直线电机、第二直线电机和第二驱动件，调节工件定位盘至待加工位置；步骤三：开启激光源发射出光束，同时开启散热扇；步骤四：扩束镜接收光束，扩束后经反射镜反射传导至波片；步骤五：波片接收光束，经反射镜反射传导至两轴扫描振镜；步骤六：两轴扫描振镜内的两块反光镜进行相互角度调节，切割出多个微孔；步骤七：停止激光源，启动第一驱动件，再启动第一直线电机、第二直线电机和第二驱动件，调节工件定位盘至下一待加工位置。
25.通过采用上述技术方案，将金属薄片定位在定位架上，然后将工件定位盘调整至两轴扫描振镜对准金属薄片的切割位置，接着启动激光源，经过扩束镜、波片和两轴扫描振镜使得激光对金属薄片进行切割，并且通过两轴扫描振镜内的两块反光镜进行相互角度调节达到对金属薄片在小范围上的切割出多个微孔；再将工件定位盘调整至金属薄片下一加工范围的位置进行切割，该过程大大提高加工效率。
26.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.加工时，先将待加工金属薄片放置在工件定位盘进行定位，再通过驱动组件驱动工件定位盘移动至待加工位置；启动激光源，发射出光束，光束经传输组件传导至数字振镜，通过激光在金属薄片上切割出多个微孔，减少了更换刀具所花费的时间，提高了加工效率；并且也降低了由于频繁更换刀具而产生的费用，降低了成本；2.将金属薄片放置在定位架上后，通过气泵将金属薄片进行吸附，从而达到了对金属薄片定位，而且用过该定位方式可减少对金属薄片的损坏；而采用呈网状设置定位架从而可提高金属薄片在激光切割过程中的散热效果；3.当外壳内的温度过高时，控制组件控制入水口开启，使得在降温槽内流动的水经过分流槽流入到储水箱内，然后再通过水泵将水泵入到输水管内，直至使水从输水管远离水泵的一端流出洒在本体上，并同时人工对本体进行断电，从而达到降温效果，减少本体着火的情况，提高安全性。
附图说明
27.图1是本技术实施例1的整体结构示意图。
28.图2是本技术实施例1的驱动组件结构示意图。
29.图3是本技术实施例1驱动工件定位盘朝z方向移动的结构剖视图。
30.图4是本技术实施例1的传输组件结构示意图。
31.图5是本技术实施例1的数字振镜结构剖视图。
32.图6是本技术实施例2的整体结构示意图。
33.图7是本技术实施例2的散热箱内部结构剖视图。
34.图8是本技术实施例2的激光源内部结构剖视图。
35.图9是本技术实施例2的激光源另一视角结构剖视图。
36.图10是图9中a的局部放大图。
37.图11是本技术激光切割方法流程图。
38.附图标记说明：1、工作台；2、安装架；21、安装板；211、穿射孔；22、遮光板；23、第一驱动件；3、工件定位盘；31、定位架；32、通气口；33、排烟口；4、驱动组件；41、第一直线电机；42、第二直线电机；43、驱动箱；44、滑移座；45、调节螺杆；46、蜗轮；47、蜗杆；48、伺服电机；5、数字振镜；51、壳体；511、射入孔；52、透镜；53、第一反光镜；54、第一调节电机；55、第二反光镜；56、第二调节电机；6、传输组件；61、扩束镜；62、波片；63、反射镜；7、激光源；71、外壳；711、激光口；712、第一散热孔；72、本体；73、降温槽；74、分流槽；75、入水口；76、储水箱；761、水泵；77、输水管；78、喷头；79、滑移槽；791、挡水板；7911、通孔；792、温度传感器；793、驱动气缸；794、连接杆；795、避位槽；796、滑杆；797、扇风板；8、散热箱；81、第二散热孔；82、散热扇；83、进水管；84、出水管。
具体实施方式
39.以下结合附图1
‑
11对本技术作进一步详细说明。
40.本技术实施例公开一种激光切割装置。
41.实施例1参照图1，激光切割装置包括工作台1和工件定位盘3，工件定位盘3位于工作台1的台面正上方，工件定位盘3上方开口，工件定位盘3与工作台1之间的位置设有驱动组件4，驱动组件4用于驱动工件定位盘3朝x/y/z轴的方向移动；工作台1的台面固定安装有安装架2，安装架2为龙门架，安装架2位于工件定位盘3正上方的位置设有安装板21，安装板21朝下且位于工件定位盘3的正上方位置固定安装有数字振镜5，在本实施例中数字振镜5为两轴扫描振镜安装板21朝上的一侧固定安装有激光源7，在本实施例中激光源7为飞秒激光器；安装板21还设置有用于将光束从激光源7传递至数字振镜5的传输组件6，使得激光能向下照射至工件定位盘3中；当将金属薄片定位在工件定位盘3上时即可对其进行切割。
42.参照图2和图3，驱动组件4包括第一直线电机41和第二直线电机42，第一直线电机41固定安装在工作台1的台面，第一直线电机41的动子座朝x轴方向滑动，第二直线电机42固定安装在第一直线电机41的动子座上，第二直线电机42的动子座朝y轴方向滑动。
43.驱动组件4还包括驱动箱43、滑移座44和调节螺杆45，驱动箱43为中空设置且上方开口的箱体，驱动箱43固定安装在第二直线电机42的动子座，滑移座44的一端朝竖直方向滑移式安装在驱动箱43内、另一端朝竖直向上延伸出驱动箱43外且固定安装在工件定位盘3的盘底中间位置；滑移座44中空设置，调节螺杆45的一端转动式安装在驱动箱43内的箱底中间位置、另一端穿设于滑移座44的底部且延伸入滑移座44内，调节螺杆45与滑移座44螺
纹连接；驱动组件4还包括用于驱动调节螺杆45转动的第二驱动件，通过第二驱动件驱动调节螺杆45转动，从而即可带动滑移座44朝竖直方向滑动。
44.参照图3，第二驱动件包括蜗轮46、蜗杆47和伺服电机48，蜗轮46套设于调节螺杆45，蜗杆47朝垂直于调节螺杆45的方向延伸，蜗杆47的两端转动式安装在驱动箱43，蜗轮46和蜗杆47相啮合，伺服电机48固定安装在驱动箱43外，伺服电机48的输出轴固定连接于蜗杆47，从而即可达到驱动调节螺杆45。
45.参照图2和图3，工件定位盘3内的盘底位置设有定位架31，定位架31由若干薄钢片呈网状排列构成的定位架31，可将待加工的金属薄片架设在定位架31上；定位架31相邻的两个网格之间均相连通，工件定位盘3的盘底均匀设置有若干个通气口32，每个通气口32均通过管道连通气泵，从而可对金属薄片吸附在定位架31上；并且，工件定位盘3的侧壁设有排烟口33，排烟口33通过管道连通有抽风机，从而当金属薄片在切割的过程中可使烟排离。
46.参照图4，传输组件6包括扩束镜61、波片62和多个反射镜63，扩束镜61和波片62均固定安装在安装板21朝上的一侧，扩束镜61的进光端与激光源7的出光口相对设置，从而可对从激光源7中射出的光束调节其光斑大小；扩束镜61的光束经过方向与波片62的光束经过方向在水平方向相垂直，扩束镜61与波片62之间设置一个反射镜63，使得从扩束镜61射出的光束方向转90
°
射入波片62，改善光束的偏振；安装板21上设置有供光束从安装板21朝上的一侧射至安装板21朝下的一侧的穿射孔211，安装板21朝上的一侧且靠近穿射孔211的位置固定安装一个反射镜63，从波片62传出的光束经反射镜63的作用竖直朝下传导至安装板21朝下的一侧；安装架2位于安装板21朝下一侧且靠近穿射孔211的位置固定安装一个反射镜63，传导至安装板21朝下一侧的光束通过反射镜63的作用使其朝水平方向照射；数字振镜5包括壳体51，壳体51的外侧壁设有供光束射入的射入孔511。
47.靠近穿射孔211的位置设置有遮光板22和第一驱动件23，第一驱动件23为电机，第一驱动件23固定安装在安装板21，第一驱动件23的输出轴竖直朝上设置，遮光板22的一端固定安装在第一驱动件23的输出轴、另一端延伸穿射孔211的正上方位置，遮光板22的水平高度低于反射镜63，从而即可当激光源7关闭时将穿射孔211进行遮挡，提高安全性。
48.参照图4和图5，数字振镜5还包括透镜52、第一反光镜53、第一调节电机54、第二反光镜55和第二调节电机56，透镜52固定安装在壳体51朝下的一侧，第一反光镜53、第一调节电机54、第二反光镜55和第二调节电机56均位于壳体51内，第一反光镜53和第二反光镜55在同一竖直方向自上而下依次排列，并且第一反光镜53与射入孔511相对设置，第一调节电机54的输出轴和第二调节电机56的输出轴之间在水平上相互垂直设置，第一调节电机54的输出轴与第一反光镜53固定连接，第二调节电机56的输出轴与第二反光镜55固定连接，从而即可使得从射入孔511中照射入壳体51内的激光依次经过第一反光镜53、第二反光镜55和透镜52向下射出；并且可通过调节第一反光镜53和第二反光镜55的角度调节控制激光射出的位置。
49.实施例1的实施原理为：先将金属薄片放置在定位架31上，启动气泵将其稳定吸附在定位架31；然后通过启动第一直线电机41、第二直线电机42和伺服电机48，带动工件定位盘3的位置发生移动，直至使金属薄片待加工的位置对应激光射出的位置；接着启动激光源7，光束依次经过扩束镜61、波片62、第一反光镜53、第二反光镜55和透镜52后，射至金属薄片，启动第一调节电机54和第二调节电机56，微调第一反光镜53和第二反光镜55的角度，使
金属薄片上切割出一个微孔；然后停止激光源7，再启动第一调节电机54和第二调节电机56，更大幅度调节第一反光镜53和第二反光镜55的角度，使得金属薄片上在该小范围中的另一个微孔；切割完该小范围的微孔后，再次启动第一直线电机41、第二直线电机42和伺服电机48调节金属薄片移动至下一范围进行切割。
50.实施例2参照图6和图7，本实施例与实施例1的不同之处在于，激光源7包括外壳71和本体72，外壳71固定安装在安装板21，本体72固定安装在外壳71内，外壳71的外侧壁与扩束镜61相对的位置设有供本体72产生的光束射出外壳71外的激光口711；外壳71远离激光口711的一侧设有第一散热孔712，外壳71位于第一散热孔712的一侧固定安装有散热箱8，第一散热孔712连通于散热箱8内，散热箱8的一侧设置有第二散热孔81、另一侧固定安装有散热扇82，从而即可将本体72所产生的热量更加快速地排出。
51.参照图6和图7，本体72位于外壳71内的中间位置，外壳71内的壳底位置开设有降温槽73，降温槽73开口朝上，降温槽73沿本体72的外围延伸，降温槽73的两端均从外壳71设置第一散热孔712的一侧连通于散热箱8，并且降温槽73与散热箱8连通的端部分别为进水孔和出水孔，进水孔和出水孔处分别设置有进水管83和出水管84，冷水从进水管83输送入降温槽73，然后沿着降温槽73流至出水管84处，再通过出水管84将水排出，其中冷水在降温槽73内流动的过程中即可吸收外壳71内的热量，达到进一步的降温效果。
52.参照图8和图9，外壳71内的壳底且远离散热箱8的一侧设置有分流槽74，分流槽74的一端连通于降温槽73、另一端延伸至外壳71的侧壁，外壳71远离散热箱8的一侧且对应分流槽74的位置开设有入水口75，入水口75与分流槽74相连通；外壳71的外侧壁固定安装有储水箱76，入水口75连通于储水箱76侧壁靠近箱顶的位置，储水箱76内的箱底位置固定安装有水泵761；外壳71的外侧壁固定安装有输水管77，输水管77的一端连通于水泵761的出水口、另一端延伸至外壳71的壳顶且伸入外壳71内，输水管77远离水泵761的一端延伸至本体72的正上方且固定安装有喷头78；外壳71设置有用于控制入水口75启闭的控制组件，从而当外壳71内的温度过高至临界点时，可开启入水口75，使得降温槽73中的水流入储水箱76内，接着通过水泵761将水泵761至喷头78，达到对本体72大范围降温，提高安全性。
53.参照图9和图10，外壳71的侧壁内且靠近入水口75位置开设有滑移槽79，滑移槽79朝水平方向延伸，滑移槽79与入水口75相连通，控制组件包括挡水板791、温度传感器792和驱动气缸793，挡水板791通过滑移槽79滑移式安装在外壳71，挡水板791上设置有通孔7911，通孔7911与入水口75相连通；驱动气缸793固定安装在外壳71的外侧壁，驱动气缸793的活塞杆延伸入滑移槽79且固定连接于挡水板791，温度传感器792固定安装在外壳71的内壁，温度传感器792与驱动气缸793电连接，从而当温度传感器792感应到外壳71内的温度过高时，即可通过驱动挡水板791滑动使得对入水口75进行阻挡或连通。
54.挡水板791远离驱动气缸793的一端固定安装有连接杆794，外壳71内侧壁且对应连接杆794的位置设有避位槽795，连接杆794远离挡水板791的一端固定安装有滑杆796，滑杆796远离连接杆794的一端穿设出避位槽795且固定安装有扇风板797，扇风板797与分流槽74分别位于外壳71的两侧，从而当挡水板791在滑动的过程中可带动扇风板797一同移动，从而达到对外壳71内的降温效果。
55.本技术实施例还公开一种激光切割方法，参照图11，方法步骤如下：
s1：将待加工金属薄片放置在定位架31上，启动气泵，使金属薄片稳定在定位架31；s2：启动第一直线电机41、第二直线电机42和伺服电机48，调节工件定位盘3使金属薄片移动至待加工位置；s3：开启激光源7发射出光束，同时开启散热扇82，并且将冷水通入进水管83；s4：扩束镜61接收光束，扩束后经反射镜63反射传导至波片62；s5：波片62接收光束，经反射镜63从射入孔511射入，最后依次经过第一反光镜53、第二反光镜55和透镜52射至金属薄片；s6：启动第一调节电机54和第二调节电机56，微调第一反光镜53和第二反光镜55相互角度，切割出一个微孔；s7：停止激光源7，启动第一驱动件23，再启动第一调节电机54和第二调节电机56，更大幅度调节第一反光镜53和第二反光镜55相互角度，切割出下一个微孔；s8：重复s6和s7的操作切割出小范围的多个微孔；s9：停止激光源7，启动第一驱动件23，再启动第一直线电机41、第二直线电机42和伺服电机48，调节金属薄片至下一待加工位置。
56.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。