專利名稱：光纖激光切割不銹鋼薄板的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖激光切割技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光纖激光切割不銹鋼薄板的方 法及裝置。
背景技術(shù)：
隨著激光器技術(shù)的發(fā)展，光纖激光器以其特有的優(yōu)點應(yīng)用在激光加工的各個領(lǐng) 域。尤其是其具有優(yōu)良的光束質(zhì)量，完美的高斯光束更易于應(yīng)用在薄板切割領(lǐng)域。目前的 光纖激光切割設(shè)備，切割系統(tǒng)控制程序一般由專業(yè)的軟件開發(fā)公司開發(fā)設(shè)計，開發(fā)的控制 程序有一定的不足。工程應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)當(dāng)前所應(yīng)用的光纖激光切割系統(tǒng)存在以下缺點。1.控 制軟件方面①在設(shè)定好各種工藝參數(shù)以保證直線切割效果很好的情況下，切割轉(zhuǎn)角時就 會過度燒蝕，使轉(zhuǎn)角質(zhì)量降低；特別是小角度銳角切割，由于切割路徑重疊，造成激光能量 集中，導(dǎo)致轉(zhuǎn)角處一般會過度燒蝕；為了保證整體切割質(zhì)量，在不同位置就要設(shè)定不同的參 數(shù)進行切割，參數(shù)修改較為繁瑣；②在設(shè)定好各種工藝參數(shù)保證切割效果很好時，往往在切 割起始部分出現(xiàn)切不透的現(xiàn)象，還會導(dǎo)致周圍板材過熱變形；③現(xiàn)有的控制程序能夠控制 輔助氣體是否吹氣但不能判斷是否出光，不能控制輔助氣體在出激光時吹氣、閉激光時不 吹氣。2.工程應(yīng)用中對切割初始時的工件定位一般是采用紅光定位，但是現(xiàn)有的加工設(shè)備 只能憑操作人員眼睛從側(cè)面觀察是否定位準(zhǔn)確，這樣定位精確度不高。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種提高切割質(zhì)量的光纖激光切割不銹鋼薄板的方 法及裝置。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種光纖激光切割不銹鋼薄板的方法，包括步驟1.在切割的初始階段相較于預(yù)定的切割速度降低切割速度；步驟2.切割進程中通過實時判斷切割轉(zhuǎn)角大小，相應(yīng)調(diào)整激光的切割參數(shù)；步驟3.控制激光器在出光前自動吹輔助氣體，關(guān)光后自動關(guān)閉輔助氣體。其中，步驟2中，相較于初始設(shè)置的用于切割直線的激光脈沖頻率，在切割小轉(zhuǎn)角 時降低激光脈沖頻率。其中，如果轉(zhuǎn)角小于90度并大于30度，將激光脈沖頻率降低到設(shè)置值的85% ；如 果轉(zhuǎn)角小于等于30度大于0度，將激光脈沖頻率降低到設(shè)置值的70%。其中，步驟2中，相較于初始設(shè)置的用于切割直線的激光脈沖頻率，在切割大轉(zhuǎn)角 時保持激光的脈沖頻率為初始的設(shè)置值。其中，如果轉(zhuǎn)角大于等于90度并小于360度，保持激光的脈沖頻率為初始的設(shè)置值。其中，在工作臺的切割面的豎直方向設(shè)置圖像傳感器，把切割面的實時圖像傳到 顯示器，通過由顯示器觀察到的圖像調(diào)整工作臺的起始位置及實時監(jiān)控切割過程。本發(fā)明還提供一種光纖激光切割不銹鋼薄板的裝置，包括工作臺、激光器、光纖、準(zhǔn)直器、圖像傳感器、顯示器及控制單元，該準(zhǔn)直器位于工作臺的切割面的豎直方向上，該 準(zhǔn)直器設(shè)有開口以供光纖和輔助氣體引入，激光器所發(fā)出激光經(jīng)由光纖導(dǎo)入準(zhǔn)直器并通過 準(zhǔn)直器豎直照射切割面，該圖像傳感器位于切割面的豎直方向上以把切割面的實時圖像傳 至顯示器，該控制單元與工作臺和激光器通信連接以實時控制工作臺的機械運動和激光器 的輸出參數(shù)。其中，所述圖像傳感器為CXD成像裝置。其中，所述圖像傳感器位于該準(zhǔn)直器正上方，對準(zhǔn)激光的照射方向。綜上所述，本發(fā)明的光纖激光切割不銹鋼薄板的方法及裝置可應(yīng)用在各類不銹鋼 薄板的光纖激光切割過程，使切割獲得良好的質(zhì)量；不易出現(xiàn)切不透現(xiàn)象；使不銹鋼薄板 散熱均勻，不易出現(xiàn)過度燒蝕現(xiàn)象；節(jié)省保護氣體的使用，降低切割成本；提高了定位精度 以及可以實時監(jiān)控切割過程。
下面結(jié)合附圖，通過對本發(fā)明的具體實施方式
詳細描述，將使本發(fā)明的技術(shù)方案 及其他有益效果顯而易見。附圖中，圖1為本發(fā)明光纖激光切割不銹鋼薄板的方法一較佳實施例的控制程序的流程 示意圖；圖2為本發(fā)明光纖激光切割不銹鋼薄板的方法一較佳實施例的控制程序?qū)Σ煌?切割角度的區(qū)分；圖3為本發(fā)明光纖激光切割不銹鋼薄板的裝置一較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為實現(xiàn)自動化，光纖激光切割通常采用數(shù)控方式來操作，數(shù)控(NC——Numerical Control，數(shù)字控制)是指用數(shù)字、文字和符號組成的數(shù)字指令來實現(xiàn)一臺或多臺機械設(shè)備 動作控制的技術(shù)，數(shù)控代碼所控制的通常是位置、角度、速度等機械量和與機械能量流向有 關(guān)的開關(guān)量。因此，本發(fā)明的光纖激光切割不銹鋼薄板的方法的具體應(yīng)用，可以通過數(shù)控程 序的形式表現(xiàn)出來。圖1為一較佳實施例的控制程序的流程示意圖。控制系統(tǒng)按照預(yù)先輸入的NC切割 程序執(zhí)行數(shù)控代碼，以完成切割操作。如圖1所示，NC切割程序啟動后，首先讀取NC切割代 碼，判斷讀到的代碼是否為出光代碼，然后根據(jù)判斷結(jié)果采取降低切割速度的操作或不降 低切割速度的操作。圖1所示僅為該實施例中的控制程序的流程示意圖，用以對本發(fā)明的 方法舉例說明，對于根據(jù)不同切割工作所作出的具體切割控制程序，該流程也可相應(yīng)改變。相較于現(xiàn)有的光纖激光切割不銹鋼板的方法，應(yīng)用本發(fā)明的方法改進后的數(shù)控控 制系統(tǒng)的控制程序，包括在切割的初始階段相較于預(yù)定的切割速度降低切割速度。增加控制程序的切割速 度實時改變功能，為控制程序添加速度調(diào)整函數(shù)，讀到數(shù)控代碼中出激光的代碼時，調(diào)用速 度調(diào)整函數(shù)，減小設(shè)定好的切割速度，當(dāng)切割進行一段時間后恢復(fù)設(shè)定好的切割速度。也就 是說，在切割初始階段，由于激光還不夠穩(wěn)定，相較于工藝參數(shù)中預(yù)定的切割速度，降低初始階段的切割速度可以使不銹鋼薄板吸收足夠激光能量，不至于出現(xiàn)切不透現(xiàn)象。切割進程中通過實時判斷切割轉(zhuǎn)角大小，相應(yīng)調(diào)整激光的切割參數(shù)。增加控制程 序的激光參數(shù)實時改變功能，當(dāng)切割程序讀到轉(zhuǎn)角代碼時，判斷切割轉(zhuǎn)角大小，調(diào)整不同的 切割參數(shù)，也就是說，相較于直線切割的激光脈沖頻率，根據(jù)轉(zhuǎn)角大小降低轉(zhuǎn)角處的激光脈 沖頻率。在切割較小角度時降低激光脈沖頻率，使不銹鋼薄板散熱均勻，不易出現(xiàn)過度燒蝕 現(xiàn)象。這樣就不至于在較小的轉(zhuǎn)角處，激光能量過于集中造成尖角過度燒蝕。對于轉(zhuǎn)角角度與激光脈沖頻率的對應(yīng)，可根據(jù)實際需要具體選定，例如如果轉(zhuǎn)角 大于等于90度并小于360度，控制程序不改變激光參數(shù)，繼續(xù)執(zhí)行下一代碼；如果轉(zhuǎn)角小于 90度并大于30度，控制程序自動將激光脈沖頻率降低到設(shè)置值的85% ；如果轉(zhuǎn)角小于30 度大于0度，控制程序自動將激光脈沖頻率降低到設(shè)置值的70%。圖2為本發(fā)明光纖激光切割不銹鋼薄板的方法一較佳實施例的控制程序?qū)Σ煌?切割角度的區(qū)分，圖2中陰影部分表示須去除的材料，空白部分表示所需的工件，也可按照 圖2中區(qū)分切割角度的方式來對應(yīng)改變激光參數(shù)。自動控制激光器出光前吹輔助氣體，關(guān)光后關(guān)閉輔助氣體。為控制程序添加代碼 預(yù)讀功能，在執(zhí)行切割代碼之前，控制程序預(yù)先讀取一遍切割代碼，在出光代碼之前自動加 入吹起代碼，在閉光代碼之后自動加入關(guān)氣代碼；控制激光器出光前吹輔助氣體，關(guān)光后關(guān) 閉輔助氣體。這樣就不至于輔助氣體一直在吹或者一直不吹，也減少切割操作員的代碼書 寫工作。節(jié)約輔助氣體的使用，降低切割成本。更進一步，在工作臺的切割面的豎直方向設(shè)置圖像傳感器，把切割面的實時圖像 傳到顯示器，通過由顯示器觀察到的圖像調(diào)整工作臺的起始位置及實時監(jiān)控切割過程。在 顯示器的屏幕上顯示定位紅光在不銹鋼薄板上的點，相應(yīng)調(diào)整工作平臺位置，精確定位切 割起點。這樣可使定位精度提高，并能節(jié)約薄板原料的使用。相較于現(xiàn)有的光纖激光切割 不銹鋼薄板的方法，增加的圖像傳感器可以更容易的精確定位及實時監(jiān)控切割過程。圖3為本發(fā)明光纖激光切割不銹鋼薄板的裝置一較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，該光 纖激光切割不銹鋼薄板的裝置包括工作臺1、激光器2、光纖3、準(zhǔn)直器4、圖像傳感器5、顯 示器6及控制單元7，該準(zhǔn)直器4位于工作臺1的切割面的豎直方向上，該準(zhǔn)直器4設(shè)有開 口以供光纖3和輔助氣體引入，激光器2所發(fā)出激光經(jīng)由光纖3導(dǎo)入準(zhǔn)直器4并通過準(zhǔn)直 器4豎直照射切割面，該圖像傳感器5位于切割面的豎直方向上以把切割面的實時圖像傳 至顯示器6，該控制單元7與工作臺1和激光器2通信連接以實時控制工作臺1的機械運動 和激光器2的輸出參數(shù)。本發(fā)明所提供的光纖激光切割不銹鋼薄板的方法可應(yīng)用于該較佳 實施例的光纖激光切割不銹鋼薄板的裝置。該較佳實施例中，圖像傳感器5為CXD成像裝置；圖像傳感器5位于準(zhǔn)直器4正上 方，對準(zhǔn)激光的照射方向；工作臺1為X-Y機械運動平臺。工作臺1由控制單元7控制實現(xiàn) 切割過程中改變速度；控制單元7在切割過程中能夠控制激光器2輸出參數(shù)改變；控制單 元7在切割前自動添加吹閉氣NC代碼；圖像傳感器5可以更容易的精確定位及實時監(jiān)控切 割過程。本發(fā)明的光纖激光切割不銹鋼薄板的裝置具有定位精度高，切割精度高，維護成本 低，整機設(shè)備體積小等特點。綜上所述，本發(fā)明的光纖激光切割不銹鋼薄板的方法及裝置可應(yīng)用在各類不銹鋼 薄板的光纖激光切割過程，使切割獲得良好的質(zhì)量；不易出現(xiàn)切不透現(xiàn)象；使不銹鋼薄板散熱均勻，不易出現(xiàn)過度燒蝕現(xiàn)象；節(jié)省保護氣體的使用，降低切割成本；提高了定位精度 以及可以實時監(jiān)控切割過程。 以上所述，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案和技術(shù) 構(gòu)思作出其他各種相應(yīng)的改變和變形，而所有這些改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明后附的權(quán)利 要求的保護范圍。
權(quán)利要求
一種光纖激光切割不銹鋼薄板的方法，其特征在于，包括步驟1.在切割的初始階段相較于預(yù)定的切割速度降低切割速度；步驟2.切割進程中通過實時判斷切割轉(zhuǎn)角大小，相應(yīng)調(diào)整激光的切割參數(shù)；步驟3.控制激光器在出光前自動吹輔助氣體，關(guān)光后自動關(guān)閉輔助氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖激光切割不銹鋼薄板的方法，其特征在于，步驟2中，相 較于初始設(shè)置的用于切割直線的激光脈沖頻率，在切割小轉(zhuǎn)角時降低激光脈沖頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖激光切割不銹鋼薄板的方法，其特征在于，如果轉(zhuǎn)角小 于90度并大于30度，將激光脈沖頻率降低到設(shè)置值的85% ；如果轉(zhuǎn)角小于等于30度大于 0度，將激光脈沖頻率降低到設(shè)置值的70%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖激光切割不銹鋼薄板的方法，其特征在于，步驟2中，相 較于初始設(shè)置的用于切割直線的激光脈沖頻率，在切割大轉(zhuǎn)角時保持激光的脈沖頻率為初 始的設(shè)置值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光纖激光切割不銹鋼薄板的方法，其特征在于，如果轉(zhuǎn)角大 于等于90度并小于360度，保持激光的脈沖頻率為初始的設(shè)置值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的光纖激光切割不銹鋼薄板的方法，其特征在于，還包 括，在工作臺的切割面的豎直方向設(shè)置圖像傳感器，把切割面的實時圖像傳到顯示器，通過 由顯示器觀察到的圖像調(diào)整工作臺的起始位置及實時監(jiān)控切割過程。
7.一種光纖激光切割不銹鋼薄板的裝置，其特征在于，包括工作臺、激光器、光纖、準(zhǔn) 直器、圖像傳感器、顯示器及控制單元，該準(zhǔn)直器位于工作臺的切割面的豎直方向上，該準(zhǔn) 直器設(shè)有開口以供光纖和輔助氣體引入，激光器所發(fā)出激光經(jīng)由光纖導(dǎo)入準(zhǔn)直器并通過準(zhǔn) 直器豎直照射切割面，該圖像傳感器位于切割面的豎直方向上以把切割面的實時圖像傳至 顯示器，該控制單元與工作臺和激光器通信連接以實時控制工作臺的機械運動和激光器的 輸出參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光纖激光切割不銹鋼薄板的裝置，其特征在于，所述圖像傳 感器為CXD成像裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光纖激光切割不銹鋼薄板的裝置，其特征在于，所述圖像傳 感器位于該準(zhǔn)直器正上方，對準(zhǔn)激光的照射方向。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光纖激光切割不銹鋼薄板的方法及裝置。該方法包括步驟1.在切割的初始階段相較于預(yù)定的切割速度降低切割速度；步驟2.切割進程中通過實時判斷切割轉(zhuǎn)角大小，相應(yīng)調(diào)整激光的切割參數(shù)；步驟3.自動控制激光器出光前吹輔助氣體，關(guān)光后關(guān)閉輔助氣體。該光纖激光切割不銹鋼薄板的裝置包括工作臺、激光器、光纖、準(zhǔn)直器、圖像傳感器、顯示器及控制單元。本發(fā)明的光纖激光切割不銹鋼薄板的方法及裝置可應(yīng)用在各類不銹鋼薄板的光纖激光切割過程，使切割獲得良好的質(zhì)量；不易出現(xiàn)切不透現(xiàn)象；使不銹鋼薄板散熱均勻，不易出現(xiàn)過度燒蝕現(xiàn)象；節(jié)省保護氣體的使用，降低切割成本；提高了定位精度以及可以實時監(jiān)控切割過程。
文檔編號B23K26/42GK101920399SQ20101025802
公開日2010年12月22日 申請日期2010年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月19日
發(fā)明者卓勁松, 唐鳳, 宋義方 申請人:廣東大族粵銘激光科技股份有限公司