一种激光切割气路装置

文档序号:123575 发布日期:2021-10-22 浏览:19次 >En<

阅读说明:本技术 一种激光切割气路装置 (Laser cutting gas circuit device ) 是由 卢琳 陈明洁 于 2021-08-13 设计创作,主要内容包括:本发明涉及激光切割技术领域,公开了一种激光切割气路装置。该激光切割气路装置包括切割主通路、辅助切割气路和气阻环,切割主通路包括切割头主体,切割头主体的一端封闭,另一端安装有激光喷嘴,切割激光能够穿过切割头主体的一端,并由激光喷嘴输出;辅助切割气路与切割头主体连通,辅助切割气体由辅助切割气路进入切割头主体并由激光喷嘴排出;气阻环设置于切割主通路或辅助切割气路上,气阻环的最小内径小于激光喷嘴的最小内径,从而减小更换不同直径的激光喷嘴对工艺参数的影响,减小工艺参数的调试难度;同时,气阻环的设置扩大了气压调节的范围,进而提高对气压的调节精度。(The invention relates to the technical field of laser cutting and discloses a laser cutting gas circuit device. The laser cutting gas path device comprises a cutting main path, an auxiliary cutting gas path and a gas resistance ring, wherein the cutting main path comprises a cutting head main body, one end of the cutting head main body is closed, the other end of the cutting head main body is provided with a laser nozzle, and cutting laser can penetrate through one end of the cutting head main body and is output by the laser nozzle; the auxiliary cutting gas path is communicated with the cutting head main body, and auxiliary cutting gas enters the cutting head main body from the auxiliary cutting gas path and is discharged from the laser nozzle; the gas resistance ring is arranged on the cutting main passage or the auxiliary cutting gas passage, and the minimum inner diameter of the gas resistance ring is smaller than that of the laser nozzle, so that the influence of replacing the laser nozzles with different diameters on process parameters is reduced, and the debugging difficulty of the process parameters is reduced; meanwhile, the arrangement of the air resistance ring enlarges the air pressure adjusting range, and further improves the air pressure adjusting precision.)

一种激光切割气路装置

技术领域

本发明涉及激光切割技术领域,尤其涉及一种激光切割气路装置。

背景技术

激光切割是将激光束照射到工件表面,使工件融化,辅助切割气体有助于散热及助燃,并能够将熔融的材料吹走形成切割缝,辅助切割气体的压力变化会影响切割效果,因此,对辅助切割气体压力的精准控制成为提高切割效果的重要因素。

现有激光切割机常用的喷嘴有单层喷嘴和双层喷嘴。流场仿真与实切经验表明,单层喷嘴结构简单,易于生产加工,但气压变化对切割断面的影响较大,不利于操作控制;切厚板时,需要用更大口径的喷嘴,而大口径喷嘴由于口径增大,气阻降低,所需气压也同步降低,而现场调节工艺发现,低气压下,激光切割气压可调节范围较窄,微调气压即导致切割断面变化较大,工艺参数调节困难。若增大激光切割气压的可调节范围,实际上是要增大切割气路的阻力系数,钝化气压对气流量的影响,对应在物理过程上即为增加气路的阻力损失。切割气路中最小阻力位为喷嘴处,然而喷嘴结构、口径非固定,控制难度大,且喷嘴改变会导致切割工艺参数变化较大,现场调试难度增大,因此难以从喷嘴处着手优化气路。

发明内容

本发明的目的在于提出一种激光切割气路装置,能够扩大激光切割工艺中气压的可调节范围、提高对气压的调节精度,从而实现低气压下的稳定切割。

为达此目的,本发明采用以下技术方案:

一种激光切割气路装置,包括:

切割主通路,包括切割头主体,切割头主体的一端封闭,另一端安装有激光喷嘴,切割激光被配置为能够穿过切割头主体的封闭端,并由激光喷嘴输出;

辅助切割气路,与切割头主体连通,辅助切割气体由辅助切割气路进入切割头主体并由激光喷嘴排出;及

气阻环,设置于切割主通路或辅助切割气路上,气阻环的最小内径小于激光喷嘴的最小内径。

可选地,气阻环设置于辅助切割气路上。

可选地,激光切割气路装置还包括:

调节装置,设置于辅助切割气路的前端,被配置为调节进入辅助切割气路的辅助切割气体的气压或流量;及

感应装置,设置于辅助切割气路上,并位于气阻环与调节装置之间,感应装置能够感应辅助切割气路内的气压或流量变化。

可选地,辅助切割气路包括进气管,进气管分别与气阻环和切割头主体相连通。

可选地,进气管包括:

第一进气管,与切割头主体垂直相连;及

第二进气管,与第一进气管呈预设夹角连接。

可选地,第二进气管与第一进气管之间垂直设置。

可选地,气阻环设置于第二进气管上。

可选地,感应装置为气压传感器或流量传感器。

可选地,调节装置为比例阀。

可选地,激光喷嘴与切割头主体可拆卸连接。

本发明的有益效果:

本发明提出的激光切割气路装置,通过在激光切割气路上设置气阻环,并限定气阻环的内径小于激光喷嘴的最小内径,将激光切割气路中的关键阻力位调整到气阻环处,从而减小更换不同直径的激光喷嘴对工艺参数的影响,减小工艺参数的调试难度;同时,气阻环的设置扩大了气压调节的范围,进而提高对气压的调节精度。

附图说明

图1是本发明提供的激光切割气路的结构示意图。

图中:

1、切割头主体;2、激光喷嘴;3、进气管;31、第一进气管;32、第二进气管;4、气阻环;5、调节装置;6、感应装置;

200、切割激光;

300、辅助切割气体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中,术语“上”、“下”、“右”、“左”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述和简化操作,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分,并没有特殊的含义。

激光切割机工作过程中,辅助切割气体的气压大小对切割效果产生极大的影响。目前存在的激光切割机,切割气路中的最小阻力位在激光喷嘴处,最小阻力位对气体流场分布具有关键性影响,因此更换激光喷嘴对工艺参数调节的影响较大;而且,更换大口径激光喷嘴时,气阻降低,所需气压也同步降低,切割气压窗口较窄,微调气压即导致切割断面产生较大的变化。

为了解决以上问题,如图1所示,本实施例提出一种激光切割气路装置,包括切割主通路、辅助切割气路和气阻环4。切割主通路包括切割头主体1,切割头主体1的一端封闭,另一端安装有激光喷嘴2,切割激光200能够穿过切割头主体1的封闭端,并由激光喷嘴2输出,以便于通过切割激光200进行切割。辅助切割气路与切割头主体1连通,辅助切割气体300由辅助切割气路进入切割头主体1并由激光喷嘴2排出。气阻环4设置于切割主通路或辅助切割气路上,气阻环4的最小内径小于激光喷嘴2的最小内径,从而将关键阻力位从可变化的激光喷嘴2转移至气阻环4,且能够增加气路中的阻力损失,拓宽气压工艺窗口。

进一步地,激光喷嘴2与切割头主体1可拆卸连接,方便激光喷嘴2的拆装,以便于根据需求更换不同口径的激光喷嘴2或实现对激光喷嘴2的更换维修。具体地,激光喷嘴2可以通过卡接、插接、连接件连接的方式与切割头主体1可拆卸连接。需要说明的是,激光喷嘴2与切割头主体1的可拆卸连接方式并不限于上述几种,只要能够实现两者的可拆卸连接即可。

由于气阻环4处于最小阻力位,对流场分布有关键影响,这样降低了更换激光喷嘴2的影响,因此,切割头主体1可以可拆卸连接不同内径、不同种类的激光喷嘴2,例如,切割头主体1可拆卸连接的激光喷嘴2的口径可以为1.2mm、1.4mm、1.6mm等等,激光喷嘴2既可以是单层喷嘴,也可以是双层喷嘴。

优选地,气阻环4设置于辅助切割气路上,可有效调整进入切割主通路的气流,防止气流变化引起切割激光200折射率改变而导致切割质量降低。需要说明的是,气阻环4的材料及表面处理方式不限,根据实际需求选定即可。

具体地,辅助切割气路包括进气管3,进气管3与切割头主体1相连通,辅助切割气体300通过进气管3进入切割主通路,辅助切割激光200对待切割物进行切割。本实施例中,气阻环4设置在进气管3上,并与进气管3相连通。

进一步地,进气管3包括第一进气管31和第二进气管32,第一进气管31与切割头主体1垂直相连,如图1所示,第一进气管31与切割头主体1的切割激光200入射的一端相连通;第二进气管32与第一进气管31呈预设夹角连接,预设角度可以根据管路布置需求合理设置。第一进气管31与切割头主体1也不必须是垂直相连,可根据管路布置需求设置成两者之间呈其他角度,在此不做限制。

优选地,第二进气管32与第一进气管31之间垂直设置,气阻环4设置于第二进气管32上,从而最大限度地减缓辅助切割气体300的流速,使其尽量缓和地进入切割头主体1。

进一步地,激光切割气路装置还包括调节装置5和感应装置6,调节装置5设置于辅助切割气路的前端,能够调节进入辅助切割气路的辅助切割气体300的气压或流量。感应装置6设置于辅助切割气路的第二进气管32上,并位于气阻环4与调节装置5之间,感应装置6能够感应辅助切割气路内的气压或流量变化。本实施例中,感应装置6为气压传感器或流量传感器,调节装置5为比例阀。

气阻环4增加了气路的阻力损失,即在出口气流相同的条件下,增大了气阻环4前端气路内的气压值,在不改变调节装置5的前提下,相当于提高了调节装置5对出口气流的控制精度。

本实施例以气压调节为例对气阻环4的作用原理进行说明,具体来说,假设调节装置5的调节精度为0.1bar,激光喷嘴2出口处所需的切割气流气压为0.1bar,没有增加气阻环4之前,受调节装置5的调节精度的限制,可能出现无法精确控制气压值的情况,气流波动较大,影响切割效果。增加气阻环4后,激光喷嘴2出口处所需的切割气流气压为0.1bar,但气阻环4前端即调节装置5处的气压增加为1bar,此时,在调节装置5调节精度为0.1bar的情况下,可稳定控制激光喷嘴2出口处气压为0.1bar。即通过增大调节装置5处的气压值,间接提高了调节装置5对激光喷嘴2处气压的调节精度。同理,感应装置6设置于气阻环4的前端,也提高了感应装置6的检测精度,整体扩宽了气压工艺窗口。当感应装置5为流量传感器时,可将感应到的气体流量换算成对应的气压值,调节原理与气压调节时相同。

其他实施例中,还可以将气阻环4设置在切割主通路上,气阻环4的最小内径小于激光喷嘴2的最小内径,从而将关键阻力位从可变化的激光喷嘴2转移至切割主通路上的气阻环4,且能够增加气路中的阻力损失,拓宽气压工艺窗口。

气阻环4为贯通的管状结构,气压工艺窗口扩大比例与气阻环4的直径、位置、长度等有关。如:激光喷嘴2的最小内径若为1.5mm,可设定气阻环4的最小内径为1.2mm,长度为6mm,进气管3的内径为8mm,气阻环4位置可设于进气管3的前端,可避免与切割主通路内的切割激光200光路产生干涉,仿真与实验表明,操作气压窗口整体上移,且窗口扩大80%以上。气阻环4的内径、长度以及设置位置并不限于上述内容,可以根据实际需求进行设置。

显然,本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

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