[发明专利]一种避免过烧的激光切割装置及切割方法

说明书

本发明提供的一种避免过烧的激光切割装置的机台上设置x伺服轴，所述x伺服轴上滑动设置y伺服轴，所述y伺服轴上滑动设置z伺服轴，所述z伺服轴上设置激光切割头，所述机台上设至控制机构，所述控制机构能够进行图形处理，所述控制机构控制所述x伺服轴、y伺服轴、z伺服轴和所述激光器。一种避免过烧的激光切割方法包括获取工件图形处理生成切割轨迹、对轨迹优化处理，通过模型建立切割速度功率的线性关系，根据轨迹曲率半径建立曲率半径切割速度线性关系，从而初步建立切割轨迹中弧线部分与切割速度，功率的关系，建立直线与弧线的过滤，确定切割轨迹、切割速度、功率之间关系。上述关系保证切割时切割轨迹上激光能量分布均匀，避免过烧。

技术领域

本发明涉及激光切割装置领域，尤其涉及一种避免过烧的激光切割装置及切割方法。

背景技术

激光切割是利用高功率密度的聚焦激光束扫描过材料表面，在极短时间内将材料加热到几千甚至上万摄氏度，使材料瞬间熔化或汽化，再用高压气体将熔化或汽化物质从切缝中吹走，从而达到切割材料的目的。

由于激光光束照射到物体表面时，物体局部产生高温，如果光束与物体之间的相对移动速度够快的话，对于非照射部位几乎没有影响，激光加工的热影响区域小，对材料的破坏较小，一般来说可以达到很好的加工效果，但是，在实际切割过程中，激光光束的移动路径中需要有曲率变化较大的拐点时，一般情况下，会造成激光光束的失速，激光光束与物体之间的相对移动速度会降低，这样激光作用于物体产生的热量多，热影响区域会变大，导致在曲率变化大的拐点处往往会形成过烧的现象，影响切割质量。

现有技术中，有一种速度功率调整的方式来解决过烧问题，通过测量x伺服轴速度和y伺服轴速度来确定光束的切割速度，然后根据光束的切割速度控制激光器输出相应的功率，但是实际生产中速度测量到功率输出过程中有时间延迟，对于高度移动的激光切割头来说时间延迟内可能早已走出需要激光功率改变的区域，改良的效果有限。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明一种避免过烧的激光切割装置及切割方法。

本发明提供的避免过烧的激光切割装置包括机台，其中，

所述机台的两侧沿长度方向设置有x伺服轴，所述x伺服轴上滑动设置有y伺服轴，所述y伺服轴垂直于所述x伺服轴，所述y伺服轴上滑动设置z伺服轴，所述z伺服轴上设置有激光切割头；所述激光切割头连接设置于所述机台内的激光器；

所述机台上设置能够进行图形处理的控制机构，所述控制机构包括运动控制模块和激光控制模块，所述运动控制模块电性连接所述激光切割头所述x伺服轴、y伺服轴以及z伺服轴，所述激光控制模块控制所述激光器的功率输出，所述控制机构还包括存储模块、图形处理模块、轨迹优化模块、模型模块、速度功率分配模块以及速度功率优化模块。

优选的，所述运动控制模块为PMAC多轴运动控制卡，所述激光控制模块为LPC-1激光功率控制模块。

本发明还提供一种应用于所述避免过烧的激光切割装置的避免过烧的激光切割方法，包括以下步骤：

S1：将工件图形导入存储模块；

S2：控制机构的图形处理模块从存储模块读取工件图形，并将工件图形建立于机械坐标系中，使得工件图形的点与机械坐标对应；

S3：图形处理模块根据工件图形生成切割轨迹，图形处理模块通过切割轨迹的机械坐标找出切割轨迹中拐角位置；

S4：轨迹优化模块针对步骤S3中拐角的位置进行切割轨迹优化，优化的切割轨迹数据传递给图形处理模块进行切割轨迹曲率半径计算，确定曲率半径的变化范围；

S5：向模型模块输入工件的材质类型、厚度、切缝的宽度，模拟得出复合参数设置的切割速度与激光功率之间的线性关系，根据激光器性能，选取适当的激光功率范围，获取对应的速度范围；