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(diǎn)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(diǎn)。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(jìn)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(shí)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(jìn)程中通過實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)時控制工作臺的機(jī)械運(yùn)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(hù)氣體的使用，降低切割成本；提高了定位精度 以及可以實(shí)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(shí)施方式
詳細(xì)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(shí)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(shí)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(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為實(shí)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(shí)現(xiàn)一臺或多臺機(jī)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(jī)械量和與機(jī)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(shí)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(shí)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(jìn)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(shí)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(jìn)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(jìn)程中通過實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(jìn)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(shí)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(shí)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(diǎn)，相應(yīng)調(diào)整工作平臺位置，精確定位切 割起點(diǎn)。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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)時控制工作臺1的機(jī)械運(yùn)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(shí)施例的光纖激光切割不銹鋼薄板的裝置。該較佳實(shí)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(jī)械運(yùn)動平臺。工作臺1由控制單元7控制實(shí)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(shí)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(hù)成本 低，整機(jī)設(shè)備體積小等特點(diǎn)。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(hù)氣體的使用，降低切割成本；提高了定位精度 以及可以實(shí)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(hù)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(jìn)程中通過實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)時控制工作臺的機(jī)械運(yùn)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(jìn)程中通過實(shí)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(hù)氣體的使用，降低切割成本；提高了定位精度以及可以實(shí)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