[实用新型]曝气管表面所敷聚四氟乙烯膜的激光打孔机

说明书

技术领域

本实用新型属于激光加工设备领域，尤其涉及一种用PP、PE复合纤维制成的多孔复合纤维曝气管所敷聚四氟乙烯膜的激光打孔机。 

背景技术

实用新型专利CN201046932公开了一种复合纤维管式微孔曝气器，器体由用PP、PE复合纤维制成的多孔复合纤维曝气管等器件组成，具备多项实用优点和有益效果。为进一步提升该曝气器的曝气效率和质量，在原基础上进行了创新，给出了一种新设计，即在PP、PE复合纤维制成的多孔复合纤维曝气管外表面，用特殊的工艺敷以聚四氟乙烯膜，再在膜上加工出一定规格直径和密度的小孔。在新设计的实施过程中，遇到了新的工艺技术问题，即在膜上加工出一定规格直径和密度的小孔非常困难。曾用机械打孔和群针刺孔等方法进行实验，但都没有成功。其原因是聚四氟乙烯膜是由精细的纤维组成的，在机械打孔或群针刺孔的过程中，很少有材料的去除，而是由钻头或钢针驱使纤维变形而形成了孔，一旦纤维变形恢复，孔态便发生很大的变化，致使打孔失败。然而，聚四氟乙烯膜的熔点很低，用低功率的激光便能经过气化或熔化快速加工出高密度的小孔，而且孔周围的材料经熔化凝固而“锁边”，孔被“定型”而质量很高，这些已通过激光打孔实验和检测得到了验证。不过，常规的低功率激光加工机，多是进行平面加工，包括PP、PE复合纤维制成的多孔复合且敷以聚四氟乙烯膜的板材，但对于PP、PE复合纤维制成的多孔复合纤维曝气管外表面所敷的聚四氟乙烯膜仅能进行单孔或在小面积上做多孔打孔实验，而对整管外表面的打孔乃至大批量的管件打孔便不适应，这正是本实用新型提出的目的。 

发明内容

常规的激光打孔机，激光轴垂直于待打孔表面，能完成定点打孔或多点打孔。实现多点打孔的过程有3种方案：其一，激光加工头固定，待打孔板材完成X、Y二维直线运动，其 间完成打孔；其二，待打孔板材固定，激光加工头完成X、Y二维直线运动，其间完成打孔；其三，激光加工头完成一维直线运动，待打孔板材完成另一维直线运动，其间完成打孔。然而，3种方案完成的多点打孔都是在平面上的打孔，都不能解决PP、PE复合纤维制成的多孔复合纤维曝气管外表面所敷聚四氟乙烯膜的打孔问题。为此，本实用新型提供一种激光打孔机，能完成上述曝气管外表面所敷的聚四氟乙烯膜的打孔加工。本实用新型的整体设计为：该设备由激光器、导光系统、激光加工头、高度传感器和横向传感器、管体夹持支撑装置、电气控制器和程序控制器等组成。激光器为CO₂激光器，可采用封离型激光器或射频激光器。导光系统由激光扩束装置和多块激光反射镜顺序安装组成，保证激光束垂直通过聚焦镜中心到达待打孔膜的表面。为实现本设备的多种功能，本实用新型采用了多项技术方案，其一：激光加工头的光轴垂直并进行一维直线运动，敷聚四氟乙烯膜的曝气管做旋转运动，转轴方向与激光加工头的直线运动方向平行。这种结构在激光加工头一次的扫描中，可加工出管体最高位置母线上所有的孔，随后管体转一个角度，激光加工头反向扫描，又加工出另一条母线上所有的孔，如此，可以加工出管体表面上所有要求的孔。其二：在技术方案中设置了直径可以变化的管体夹持旋转头和支撑面为锥面的管体支撑头，旋转头夹持并带动管体能正、反旋转，而管体支撑头可以在管体轴线方向快速移动并锁紧，这种管体的夹持和支撑机构能适应直径与长度不同的管体，因而扩大了本设备的适用范围；其三：在技术方案中设置了高度传感器与横向传感器，而高度传感器和横向传感器与激光加工头同步运动，在传感器的监控下，激光加工头的焦点始终处在所敷膜的表面而光轴始终处于通过管体轴线的垂面内，因而本设备能适应直径误差和轴线不直度误差较大的管体，大大降低了对被加工管材管坯的要求；其四：本实用新型的布局是将机床的电路、气路、水路和电气元器件等安装在机床基座内，提升了设备的整体性与外观可视性，并缩小了设备的体积。 

本实用新型的有益效果是：成功解决了PP、PE复合纤维制成的多孔复合纤维曝气管外表面所敷的聚四氟乙烯膜的打孔问题，具备显著的特点：聚焦光斑被压缩，可加工Φ0.1mm以下的小孔；可加工不同直径和长度的管材；适应直径误差和轴线不直度误差较大的管材；同时，可实现对其他有机非金属管件表面的快速打孔及雕刻、切割等加工。 

附图说明

本实用新型的结构示意图如图1所示，下面是本实用新型说明书附图中主要附图标记的说 明：