防爆穿孔系統的製作方法
2023-05-23 08:30:11 1
防爆穿孔系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及雷射加工製造領域，具體涉及防爆穿孔系統。其包括雷射束、聚焦裝置、切割頭和噴油嘴，聚焦裝置設置於切割頭內，所述的雷射束直射到聚焦裝置上，經聚焦後的雷射束穿過切割頭中間的通孔照射在被加工件的穿孔位置上，所述的噴油嘴設置兩個進口和一個出口，一個進口通入冷卻油，另一個進口通入高壓氣體，所述的出口對著被加工件的穿孔位置。該系統採用連續波穿孔，具有穿孔速度快，同時又能實現小孔徑穿孔和提升穿孔質量，減少爆孔和熔渣堆積，有利於連續穩定切割。
【專利說明】防爆穿孔系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及雷射加工製造領域，具體涉及防爆穿孔系統。
【背景技術】
[0002]穿孔是雷射切割的頭道工序，穿孔的速度影響工具機的加工效率，而孔徑的大小和光潔度影響切割產品的質量。
[0003]雷射穿孔的基本原理為:當一定能量的雷射束照射在金屬板材表面時，除一部分被反射以外，被金屬吸收的能量使金屬熔化形成金屬熔融池。而熔融的金屬相對金屬表面的吸收率增加，即能夠更多地吸收能量加速金屬的熔融，此時適當地控制能量和氣壓就能除去熔池內的熔融金屬，並不斷地加深熔池，直至穿透金屬。基於雷射穿孔的這種原理，在實際應用中採用脈衝波穿孔和連續波穿孔兩種方式。
[0004]①脈衝波穿孔原理:用高峰值、低佔空比的雷射波擊打被加工物，由於雷射照射的時間嚴格說是斷續的，同時其使用的平均能量比較低，因此被加工材料全體所吸收的熱量相對較少。同時，被高峰值雷射束照射熔融的金屬殘渣也會在不斷擊打與輔助氣體的共同作用之下被排出所穿孔徑。這樣的不斷循序漸進直至孔徑穿透被加工件。
[0005]隨著高峰值雷射脈衝波的不斷擊打和輔助氣體的吹拂，被加工工件經過了受熱、熔融以及排出熔渣的過程。穿孔周圍的殘熱影響較少，在穿孔部位殘留的殘渣也較少。這樣穿出的孔也比較規則且尺寸較小，對開始的切割也基本不會產生影響。
[0006]脈衝波穿孔的特點是工件成功率高，對工件中小孔加工不會產生影響，適合精密加工，另外由於給工件材料的輸入的融熱較少，對切割工件的穩定性有一定幫助。其不足之處是穿孔時間相對較長，對加工效率有一定影響。
[0007]②連續波穿孔原理:用一定能量的連續波雷射束，伴隨相應的輔助氣體，作用於被加工物體，使其大量的吸收能量而熔融，達到快速穿透的目的。高能量的連續照射形成了較大熔融面積，在輔助氣體的不斷吹拂下排出熔渣，直至穿透被加工物，穿孔周圍的殘熱影響較大。這樣穿出的孔尺寸也較大，因而在穿孔部位殘留的殘渣也較多。
[0008]連續波穿孔的特點是穿孔速度快，加工效率高，其不足之處是由於所穿孔徑較大，所排出的熔渣在穿孔處堆積；有時熔融池由於局部過熱，產生爆炸式噴濺(又稱爆孔)，爆孔孔徑呈漏鬥狀，會對切割產生影響。另外輸入的融熱較大，如果所加工工件不夠大的話，力口工中會有不穩定情況出現，因此使用這種穿孔方式不僅要考慮材質，還要考慮工件形狀。
【發明內容】
[0009]針對現有技術上存在的不足，本發明提供一種穿孔速度快、孔徑小而規則、減少噴濺、避免爆孔的防爆穿孔系統。
[0010]為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現:
[0011]防爆穿孔系統，其包括雷射束、聚焦裝置、切割頭和噴油嘴，聚焦裝置設置於切割頭內，所述的雷射束直射到聚焦裝置上，經聚焦後的雷射束穿過切割頭中間的通孔照射在被加工件的穿孔位置上，所述的噴油嘴設置兩個進口和一個出口，一個進口通入冷卻油，另一個進口通入高壓氣體，所述的出口對著被加工件的穿孔位置。
[0012]上述的防爆穿孔系統，其所述的聚焦裝置包括變曲率反射鏡、聚焦鏡。
[0013]上述的防爆穿孔系統，其所述噴油嘴的一個進口通過往復式柱塞泵通入冷卻油。
[0014]上述的防爆穿孔系統，其所述噴油嘴的另一個進口通過電磁閥通入高壓氣體。
[0015]有益效果:
[0016]本發明通過調整聚焦裝置調整焦點的位置，使焦點隨著孔深度的增加相應下降，使熔池的各項指標在穿孔過程中保持穩定，避免局部過熱發生爆孔。通過噴油嘴在穿孔前，向被加工板材的穿孔位置噴冷卻油形成油膜，利用油的冷卻作用減少熔融池大小和熱影響區，從而減小孔徑和爆孔的發生。冷卻油噴出後，噴油嘴輸出的高壓氣體在穿孔位置形成側吹，減少排出的熔渣在穿孔處堆積，減小爆孔的發生。從而實現穿孔速度快、孔徑小而規則、減少噴濺、避免爆孔的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]下面結合附圖和【具體實施方式】來詳細說明本發明；
[0018]圖1為本發明的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合【具體實施方式】，進一步闡述本發明。
[0020]參照圖1，本發明包括雷射束1、聚焦裝置、切割頭4和噴油嘴8，聚焦裝置包括變曲率反射鏡2和聚焦鏡3，聚焦裝置設置於切割頭4內，所述的雷射束I直射到聚焦裝置上，經聚焦後的雷射束I穿過切割頭4中間的通孔照射在被加工件7的穿孔位置上，所述的噴油嘴8設置兩個進口和一個出口，一個進口通過往復式柱塞泵9通入冷卻油，另一個進口通過電磁閥6通入高壓氣體，所述的出口對著被加工件7的穿孔位置。
[0021]整個過程是:往復式柱塞泵9往復一次，噴油嘴8充滿冷卻油，電磁閥6打開，冷卻油噴出在被加工件7表面形成油膜，此時雷射束焦點位置相對被加工件處於偏上位置，同時通過噴油嘴8側吹高壓氣體，變曲率反射鏡2調整焦點位置隨孔深增加而下降，保持高壓氣體側吹，直到穿孔完成，雷射束I停止輸出，電磁閥6關閉。下一個循環開始，往復式柱塞泵9往復一次，重複上述過程。
[0022]該系統採用連續波穿孔，具有穿孔速度快，同時又能實現小孔徑穿孔和提升穿孔質量，減少爆孔和熔渣堆積，有利於連續穩定切割。
[0023]以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.防爆穿孔系統，其特徵在於，包括雷射束、聚焦裝置、切割頭和噴油嘴，所述聚焦裝置設置於切割頭內，所述的雷射束直射到聚焦裝置上，經聚焦後的雷射束穿過切割頭中間的通孔照射在被加工件的穿孔位置上，所述的噴油嘴設置兩個進口和一個出口，一個進口通入冷卻油，另一個進口通入高壓氣體，所述的出口對著被加工件的穿孔位置。
2.根據權利要求1所述的防爆穿孔系統，其特徵在於，所述的聚焦裝置包括變曲率反射鏡、聚焦鏡。
3.根據權利要求1所述的防爆穿孔系統，其特徵在於，所述噴油嘴的一個進口通過往復式柱塞泵通入冷卻油。
4.根據權利要求1所述的防爆穿孔系統，其特徵在於，所述噴油嘴的另一個進口通過電磁閥通入高壓氣體。
【文檔編號】B23K26/70GK103769753SQ201410046652
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年2月10日 優先權日:2014年2月10日
【發明者】沈暉, 張鵬程 申請人:蘇州領創雷射科技有限公司