一種高效循環利用輔助氣體的雷射加工裝置的製作方法

2023-11-11 07:33:52

本發明涉及利用雷射加工技術，具體涉及到一種高效循環利用輔助氣體的雷射加工裝置。

背景技術：

雷射加工技術目前在很多行業都應用廣泛。由於雷射打孔具有速度快,效率高,經濟效益好等優點,已經成為雷射加工的主要應用領域之一。但是許多大型企業由於工藝要求的需要，就需要加工微米級、甚至納米級的小孔就必須要求用雷射進行打孔，所以要打出高質量的小孔就不得不研究雷射打孔的原理以及影響雷射打孔過程中小孔形成的因素，其中輔助氣體的使用及其壓力大小對雷射打孔的質量就有一定的影響。

隨著雷射技術的發展，運用於機械加工領域的雷射技術也越來越廣泛，比如雷射打孔、雷射切割、雷射除鏽、雷射焊接等等，比起傳統機械加工的方法，雷射加工具有效率高、精度高、經濟效益好以及無刀具損耗等優點。如今雷射加工中心也越來越普及，加工中心進行雷射加工的時候都是需要使用輔助氣體的，由於輔助氣體的價格相對比較昂貴，而且在加工的時候輔助氣體直接吹向工件表面，這樣會造成資源和資金的浪費，同時在加工過程中產生的金屬離子隨著輔助氣體的吹送也懸浮在工具機的艙內，當打開艙門取工件時，這些金屬離子懸浮在實驗室內，對實驗室內的人產生了安全隱患。目前國外的雷射加工工具機大多沒有這樣的裝置，所以如何避免金屬離子對人體的傷害，以及提高輔助氣體的使用效果和效率是以後雷射加工中心的一個發展趨勢。

技術實現要素：

本發明的目的是為了通過該裝置來高效循環利用雷射加工時所需要的輔助氣體；通過增加高透玻璃容器、吸氣機、空氣過濾器、壓縮機等裝置，避免了將雷射加工時產生的金屬離子及其固體微粒直接排到空氣中，從而減少了金屬離子對人體的危害，同時減少昂貴的輔助氣體費用。針對雷射加工時輔助氣體未完全覆蓋金屬表面所導致的問題(例如鋁合金在雷射加工時若沒有輔助氣體的保護作用易發生氧化)，在原有雷射加工工具機的基礎上，增加了高透玻璃容器、吸氣機、空氣過濾器、壓縮機等裝置，來提高雷射加工的質量和輔助氣體的利用效率。

本發明的技術方案如下：

一種高效循環利用輔助氣體的雷射加工裝置，其特徵在於，包括雷射器、電源箱、輔助氣體罐、吸氣機、空氣過濾器、壓縮機、氣體儲存罐、高透玻璃容器、x-y移動工作檯、雷射頭、ccd攝像機和導光管；

所述雷射頭正上方上安裝有ccd攝像機，雷射頭的正下方設置有高透玻璃容器；雷射頭與雷射器通過導光管相連接，雷射器安裝在電源箱上；所述x-y移動工作檯置於高透玻璃容器設置在內部下表面上；

所述吸氣機的輸入端通過導管與高透玻璃容器側面上的小口相連通，吸氣機用於吸走高透玻璃容器中含有金屬離子及固體微粒的輔助氣體；

吸氣機的輸出端通過導管連接空氣過濾器的輸入端，空氣過濾器的輸出端通過導管與壓縮機的輸入端相連接，壓縮機的輸出端通過導管與氣體儲存罐連接；

所述高透玻璃容器包括密封條、容器外殼、螺釘、容器上蓋、氣體濃度感應器、輔助氣體噴嘴、環形密封圈；

所述容器外殼通過容器上蓋密封，容器外殼的內壁上設置有氣體濃度感應器和輔助氣體噴嘴，其中，氣體濃度感應器，用於檢測容器外殼內的氣體濃度；輔助氣體噴嘴與容器外殼上伸出的一段導管相連通，該導管與輔助氣體罐的輸出導管相連通；

所述x-y移動工作檯包括工作檯、y方向的導軌、絲槓支撐架、聯軸器、第一伺服電機、第一電機支撐塊、y方向的導軌支撐架、y方向的絲槓、x方向的底板、x方向的導軌支撐架、第二伺服電機、x方向的導軌、第二電機支撐塊、x方向的絲槓和y方向的底板；

所述x-y移動工作檯的最下方為x方向的底板，x方向的底板上設置有x方向的絲槓，x方向的絲槓通過聯軸器與第二伺服電機相連接，第二伺服電機通過第二電機支撐塊來支撐，x方向的底板上表面上平行於x方向的絲槓的左右兩側平行設置有x方向的導軌，y方向的底板下表面可沿x方向的導軌滑動，y方向的底板上表面通過絲槓支撐架支撐y方向的絲槓，所述y方向的絲槓通過聯軸器與第一伺服電機相連接，第一伺服電機通過第一電機支撐塊支撐，y方向的底板的上表面上平行於y方向的絲槓的左右兩側平行方向上設置有y方向的導軌，y方向的導軌上連接有工作檯。

進一步的，所述容器上蓋與容器外殼接觸處安裝有密封條；容器上蓋的前端通過兩個螺釘固定在容器外殼上。

進一步的，所述輔助氣體噴嘴焊接在容器外殼。

進一步的，所述高透玻璃容器的容器外殼的材料是不鏽鋼，容器上蓋的材料是高透明材料。

進一步的，所述容器上蓋的材料高透玻璃。

進一步的，所述容器上蓋為抽拉式結構，通過密封條連接容器外殼和容器上蓋。

進一步的，所述高透玻璃容器側面上的小口設置有環形密封圈，防止漏氣。

進一步的，所述的輔助氣體為氬氣或者氧氣或者氮氣

本發明的有益效果是：

一、雷射加工產生的金屬離子被吸氣機收集，並經過空氣過濾器的淨化作用，減少以往雷射加工後懸浮在空氣中的金屬離子及固體微粒對人體的傷害。

二、x-y移動工作檯是在高透玻璃容器這個封閉的容器中，這樣工件上下都被輔助氣體覆蓋，解決了以往雷射加工過程出現的由於輔助氣體未完全覆蓋工件上下表面，導致工件在雷射加工時金屬發生氧化，降低加工的質量。

三、此外高透玻璃容器裝置的製造和使用成本較低，通過安裝該裝置對現有雷射加工中心進行改進可以取得較好的經濟效益。

四、輔助氣體罐是氣體存儲的地方，輔助氣體罐為雷射加工提供輔助氣體，氣體經過高透玻璃容器、吸氣機、空氣過濾器、壓縮機，最終被收集到氣體儲存罐中，有利於下次循環使用。

附圖說明

圖1為高效循環利用輔助氣體的雷射加工裝置的結構示意圖；

圖2為高效循環利用輔助氣體的雷射加工裝置去掉高透玻璃容器的結構示意圖；

圖3為x-y移動工作檯的結構示意圖；

圖4為高透玻璃容器的結構示意圖；

附圖標記如下：雷射器1、電源箱2、輔助氣體罐3、吸氣機4、空氣過濾器5、壓縮機6、氣體儲存罐7、高透玻璃容器8、x-y移動工作檯9、雷射頭10、ccd攝像機11、導光管12、密封條8.1、容器外殼8.2、螺釘8.3、容器上蓋8.4、氣體濃度感應器8.5、輔助氣體噴嘴8.6、環形密封圈8.7、工作檯9.1、y方向的導軌9.2、絲槓支撐架9.3、聯軸器9.4、第一伺服電機9.5、第一電機支撐塊9.6、y方向的導軌支撐架9.7、y方向的絲槓9.8、x方向的底板9.9、x方向的導軌支撐架9.10、第二伺服電機9.11、x方向的導軌9.12、第二電機支撐塊9.13、x方向的絲槓9.14、y方向的底板9.15。

具體實施方式

為了更好的闡述本發明的實施細節,下面結合附圖對本發明的技術方案作進一步說明。

結合附圖1，一種高效循環利用輔助氣體的雷射加工裝置，包括雷射器1、電源箱2、輔助氣體罐3、吸氣機4、空氣過濾器5、壓縮機6、氣體儲存罐7、高透玻璃容器8、x-y移動工作檯9、雷射頭10、ccd攝像機11、導光管12。

所述雷射頭10上安裝有ccd攝像機11，雷射頭10與雷射器1是通過導光管12相連，雷射器1是安裝在電源箱2上面的；所述的高透玻璃容器8前表面設有一個小口，小口通過導管連接到吸氣機4的輸入端，小口連接處有環形密封環，保證高透玻璃容器的密封性；所述吸氣機4的輸出端通過導管連接到空氣過濾器5的輸入端；所述空氣過濾器5的輸出端通過導管連接到壓縮機6的輸入端，壓縮機6的輸出端通過導管連接到氣體儲存罐7上，以便下一次循環使用。所述的空氣過濾器5具有淨化氣體，除去裡面的固體微粒的功能，避免金屬離子直接懸浮在空氣中對人體產生傷害。所述的輔助氣體為氬氣、氧氣、氮氣等氣體。

結合附圖2，所述的x-y移動工作檯9放在所述高透玻璃容器8內部，可以使工件在x、y方向進行移動，以滿足對不同位置的雷射加工要求。

結合附圖3，所述x-y移動工作檯包括工作檯9.1、y方向的導軌9.2、絲槓支撐架9.3、聯軸器9.4、第一伺服電機9.5、第一電機支撐塊9.6、y方向的導軌支撐架9.7、y方向的絲槓9.8、x方向的底板9.9、x方向的導軌支撐架9.10、第二伺服電機9.11、x方向的導軌9.12、第二電機支撐塊9.13、x方向的絲槓9.14、y方向的底板9.15；通過電機帶動聯軸器轉動，聯軸器帶動絲槓轉動，從而實現了工作檯在x-y方向上的移動。

結合附圖4，所述高透玻璃容器8包括密封條8.1、容器外殼8.2、螺釘8.3、容器上蓋8.4、氣體濃度感應器8.5、輔助氣體噴嘴8.6、環形密封圈8.7；

所述的高透玻璃容器8上表面設有一個小口，小口上端作為輔助氣體的進氣口，進氣口與導管相連，中間有環形密封圈8.7保證其密封性，小口下端連接的為輔助氣體的噴嘴；

所述高透玻璃容器8的容器外殼的材料8.2為不鏽鋼，容器上蓋8.4的材料是高透玻璃或其它高透明材料。

所述高透玻璃容器8的容器上蓋8.4為抽拉式結構，方便工件試樣的換夾，通過密封條8.1與容器外殼8.2形成密封狀態。

本發明裝置的工作過程如下：

第一步：將試樣裝夾在x-y移動工作平臺9上，打開雷射器1和工具機，使得雷射頭10停在需要打孔的位置。

第二步：打開輔助氣體罐3，輔助氣體噴嘴8.6開始噴出輔助氣體，同時打開吸氣機4、吸出裡面的空氣，當高透玻璃容器8裡面氣體濃度感應器8.5感應到的輔助氣體的濃度達到95％以上時，輔助氣體噴嘴8.6停止送氣，同時吸氣機4關閉。

第三步：開始進行雷射加工，在加工的過程中輔助氣體噴嘴8.6繼續送氣，吸氣4同時打開，將高透玻璃容器8裡面的產生的氣體吸出，送到空氣過濾器5裡面進行過濾，空氣過濾器5可以除去氣體裡面的固體微粒，最後將淨化過的輔助氣體輸送到氣體儲存罐7裡面存儲起來，以便下一次循環使用。

第四步，加工結束後，輔助氣體噴嘴8.6停止送氣，吸氣機4繼續工作，將高透玻璃容器8裡面的輔助氣體抽空。

所述實施例為本發明的優選的實施方式，但本發明並不限於上述實施方式，在不背離本發明的實質內容的情況下，本領域技術人員能夠做出的任何顯而易見的改進、替換或變型均屬於本發明的保護範圍。