[发明专利]一种激光切割装置

说明书

技术领域

本发明涉及用自动对正、瞄准或聚焦的激光束切割加工，尤其是涉及一种激光切割装置。

背景技术

激光切割技术与传统的切割加工方法相比，具有高的切割质量包括切口宽度窄、热影响区小、切口光洁，以及切割速度高、可随意切割任意形状、适应材料广泛包括金属和非金属材料的优点。激光切割是应用激光聚焦后产生的高功率密度能量来实现的。控制系统通过脉冲使激光器放电，从而输出受控的重复高频率的脉冲激光，形成一定频率、一定脉宽的光束，该脉冲激光束经过光路传导及反射并通过聚焦透镜组聚焦在加工物体即工件的表面，形成一个个细微的、高能量密度光斑，光斑位于待加工面附近，以瞬间高温熔化或气化工件材料。激光切割头的每个高能量的激光脉冲瞬间在工件表面溅射出一个细孔，并按预先设计的图形进行连续相对运动的溅射加工，将工件切割成想要的形状。现有激光切割装置一般是采用气浮式轴承设计结构的运动平台，单一轴向的设计至少需要八个昂贵的气浮式轴承，致使制造成本过高。此外，切割sus304钢板的激光切割装置，须选用1060nm波段的激光源，大多采用Nd:YAG激光器，存在灯管寿命短、转换效率低，消耗能量大、使用成本高、光路校正复杂以及须采取严格的温控措施难以实现小型化的缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提出一种制造成本低、使用成本低、光路校正简单、便于实现小型化的激光切割装置。

本发明的技术问题通过以下技术方案予以解决。

这种激光切割装置，包括激光切割头系统、可以在水平方向移动的X-Y工作台及其配重的花岗岩平台、设置在X-Y工作台上的工件夹持机构(部分华人地区俗称治具)，所述激光切割头系统包括激光发生器、可以在垂直方向移动的Z工作台，还包括设有X-Y工作台与Z工作台的运动控制部件、激光发生器控制部件及系统控制部件的控制柜。

这种激光切割装置的特点是：

所述X-Y工作台是采用滑块在线性滑轨通过它们之间的钢珠作无限循环的受限制直线运动的工作台。直线运动精度高，磨耗少，能长时间维持精度至少为±4μm，组装容易并具有互换性。

所述激光发生器是光纤激光发生器。光纤激光发生器将多个半导体激光器的光导入光纤，在光纤中再次振荡增益，形成新的激光。其光束质量好，电-光转换效率高、使用寿命极长，结构简单，组装方便，光路校正简单，便于实现小型化，减少占地空间，尤其是可以降低包括电力、耗材和保养的使用成本，还可以通过RS232接口直接联机控制，方便修改激光参数，提高切割密度和侧壁切割效果，缩短切割时间。

所述激光切割头系统还包括位于激光束周边的高压氧气喷头，切割时与激光束基本同轴的氧气流都由切割头喷出，增加将熔化或气化的渣材由切口底部吹出的效率，与工件材料产生热效反应，提供切割所需的附加能源，使切割处加速燃烧，切面平整，氧气流还有冷却已切割面，减少热影响区，使切割品质稳定且产品热变型量小。和保证导光镜组和CCD摄像头不受污染的作用，进一步节约成本及提高切割效率。

本发明的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。

所述运动控制部件是基于PMAC运动控制卡的机床数控系统，即采用美国Delta Tau公司出品的开放式可编程多轴运动控制器(programmable multi-axes controller，简称PMAC)构成的NCin PC结构的数控系统，所述PMAC运动控制卡分别与X轴的前极限、后极限和原点感应器、Y轴的前极限、后极限和原点感应器、Z轴的前极限、后极限和原点感应器相连接，实现高精密的激光切割。

所述激光切割头系统的激光发生器与Z工作台之间设有包括将激光导达工件表面的可调焦导光镜组。

所述激光切割头系统还设有包括CCD摄像头的影像光学系统，用于提高检查切割质量。

还设有通过降压稳压器与PMAC运动控制卡相连接的冰水机，作为激光冷却部件，接受PMAC运动控制卡的控制。

所述运动控制部件包括X轴马达驱动器、Y轴马达驱动器、Z轴马达驱动器，所述X轴马达驱动器、Y轴马达驱动器、Z轴马达驱动器分别通过各自相应的编码器与X轴线性马达、Y轴线性马达、Z轴伺服马达相连接。

所述X轴、Y轴马达驱动器是美国Copley公司出品的Xenus800-1513驱动器。

所述Z轴马达驱动器是日本SANYO公司出品的PY2驱动器。