CN103143842B - 一种用于软材料切割的激光切割系统及其切割方法 - Google Patents
一种用于软材料切割的激光切割系统及其切割方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种用于软材料切割的激光切割系统及其切割方法。其技术方案是：工作台(5)的正上方依次装有透镜(3)和反射镜(1)，反射镜(1)的镜面一侧装有激光谐振器(19)。激光电源(17)、激光谐振器(19)、冷却水装置(18)和数控装置(15)与主控计算机(16)对应的接口相连。透镜(3)的正下方固定的辅助气体喷嘴(4))的正对着工作台(5)。工作台(5)的上平面设有图案槽(6)，工作台(5)下平面固定的横向滑块和纵向滑块安装在各自对应的纵向滑槽和横向滑槽内，纵向滑槽和横向滑槽固定在工作台基座(7)上。横向伺服电机(14)和纵向伺服电机(9)通过对应的横向丝杆(13)和纵向丝杆(8)带动各自的横向滑块和纵向滑块。本发明具有环境友好、能提高切割效率和切割精度的特点。
Description
技术领域
本发明属于激光切割机技术领域。具体涉及一种用于软材料切割的激光切割系统及其切割方法。
背景技术
目前，用于软材料如皮革、服装面料、柔性电路板、软基陶瓷片等切割所采用的CO2激光器的功率在20~150W的范围内(肖豪，论我国激光切割技术的现状与发展，http//wenku.baidu.com）。精度要求高的激光器为固体紫外激光，但是这类激光器(高海瑞，紫外激光器的发展与应用，中国新技术新产品，2010.NO8) 价格昂贵。因此，如何在现有中小功率的CO2激光器的基础上对工装进行改进，使其精度得到进一步的提高，有很大的实际应用价值。这类激光切割的优点是无应力切割，图案可以设计的灵活多样（陈凌志，激光机的原理说明及部分配件的功能，www.laserzg.com ），但存在的问题是切口宽，灰尘大。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种环境友好、能提高切割效率和切割精度的用于软材料切割的激光切割系统及其切割方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：用于软材料切割的激光切割系统包括激光谐振器、主控计算机、数控装置、横向伺服电机、纵向伺服电机、透镜和工作台。
工作台的正上方装有透镜，透镜的正上方装有反射镜，反射镜的镜面一侧装有激光谐振器，反射镜与激光谐振器位于同一水平线上。激光谐振器与激光电源电连接，激光谐振器的冷却水接头通过冷却水管与冷却水装置的接口连接，激光电源、激光谐振器、冷却水装置和数控装置通过各自的信号电缆与主控计算机对应的接口相连。透镜的正下方固定有辅助气体喷嘴，辅助气体喷嘴正对着工作台，辅助气体喷嘴通过软管与辅助气源联接。
辅助气体喷嘴、透镜、反射镜和激光谐振器都固定在激光管座内。
工作台的上平面设有图案槽，工作台的下平面固定装有横向滑块和纵向滑块，横向滑块和纵向滑块安装在各自对应的纵向滑槽和横向滑槽内，纵向滑槽和横向滑槽固定在工作台基座上。横向滑块与横向丝杆螺纹连接，纵向滑块与纵向丝杆螺纹连接，横向伺服电机驱动横向丝杆，纵向伺服电机驱动纵向丝杆；数控装置通过电源电缆与横向伺服电机和纵向伺服电机分别连接。
在工作台的下平面固定有吸风罩，吸风罩通过吸风软管与吸风泵连接。
所述的图案槽是根据待切割工件的图案而在对应切缝的正下方所开出的沟槽，所述沟槽与待切割工件的图案完全重合，沟槽宽度为0.2~1.0mm，沟槽两侧或沟槽一侧或沟槽底部设有排气道，排气道与吸风罩连通。
所述的用于软材料的激光切割系统的切割方法是：
第一步：先开启主控计算机和冷却水装置，再依次开启激光电源和数控装置；
第二步：在主控计算机上装入切割图案用控制软件，校对切割零点；根据待切割工件的厚度，设置激光切割的功率和切割速度；
第三步：放置待切割工件，打开辅助气源和吸风泵，调节吹气压力和吸风泵风量；
第四步：开启激光谐振器、横向伺服电机和纵向伺服电机，开始切割；根据切割状态进一步调节吹气压力和吸气泵风量；
第五步，切割完毕。
在上述切割方法中：所述待切割工件为软材料，其材质为皮革、服装面料、柔性电路板和软基陶瓷片中的一种；所述辅助气源为压缩空气、瓶装氮气和氩气中的一种，辅助气源的压力为0.2~0.8Mpa；所述吸风泵的吸风量为50~500M3/min。
本激光切割系统在切割时，激光谐振器产生的激光束通过反射镜达到透镜再到工作台5，辅助气体喷嘴与激光束同轴向下吹气，主控计算机发出的指令通过数控装置指挥置于工作台下方的横向伺服电机和纵向伺服电机驱动相应的横向丝杆和纵向丝杆带动工作台平面移动，激光束扫过图案槽，在待切割工件上切割出与图案一致的图形。切割时吸风泵工作，将切割时产生的灰尘吸走。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下积极效果：
本发明采用激光束出口同轴吹气，吹气量可通过辅助气体管道的压力调节装置调节，辅助气源的压力为0.2~0.8Mpa，辅助气体为压缩空气、瓶装氮气和氩气中的一种，根据待切割工件的材质而选择气体。切割时在被切割工件上面吹气，切割所产生的灰尘通过与沟槽连通的吸风罩吸走，减少了灰尘对工件和环境的污染。
本发明的工作台面根据要待切割工件的图案开出沟槽，对应切缝的正下方就是图案槽。该图案槽与带切割的图案完全重合，沟槽的宽度略大于切缝宽度，以保证产品的切割精度，图案槽的宽度根据待切割工件的材质不同以及精度要求不同而不同。和吸风系统的联通是通过沟槽的底部或侧面的排气道实现，以避免工作台的上平面因开沟槽失去支撑而陷落，同时灰层又能顺利排出而不堵塞吸风通道。
本发明的吸风罩具有足够的吸风量，不仅提高了切割效率和切割精度，且避免了污染环境，故风量调整到以激光切割待切割工件时以不出现燃烧的火光为宜。本发明与现有技术相比，切割宽度由原来的0.35mm变成0.15~0.2mm，切割效率提高50%以上，工件表面不再有灰尘。
因此，本发明具有环境友好、能提高切割效率和切割精度的特点。
附图说明
图1是本发明的激光切割系统结构示意图
图2是本发明的激光切割方法示意图
具体实施例
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对其保护范围的限制：
实施例1
一种用于软材料切割的激光切割系统及其切割方法。
本实施例所述的激光切割系统如图1所示，包括激光谐振器19、主控计算机16、数控装置15、横向伺服电机14、纵向伺服电机9、透镜3和工作台5。
工作台5的正上方装有透镜3，透镜3的正上方装有反射镜1，反射镜1的镜面一侧装有激光谐振器19，反射镜1与激光谐振器19位于同一水平线上。激光谐振器19与激光电源17电连接，激光谐振器19的冷却水接头通过冷却水管与冷却水装置18的接口连接，激光电源17、激光谐振器19、冷却水装置18和数控装置15通过各自的信号电缆与主控计算机16对应的接口相连。透镜3的正下方固定有辅助气体喷嘴4，辅助气体喷嘴4的喷嘴对着工作台5，辅助气体喷嘴4通过软管与辅助气源联接。
辅助气体喷嘴4、透镜3、反射镜1和激光谐振器19都固定在激光管座20内。
工作台5的上平面设有图案槽6，工作台5的下平面固定装有横向滑块和纵向滑块，横向滑块和纵向滑块安装在各自对应的纵向滑槽和横向滑槽内，纵向滑槽和横向滑槽固定在工作台基座7上。横向滑块与横向丝杆13螺纹连接，纵向滑块与纵向丝杆8螺纹连接，横向伺服电机14驱动横向丝杆13，纵向伺服电机9驱动纵向丝杆8；数控装置15通过电源电缆与横向伺服电机14和纵向伺服电机9分别连接。
在工作台5的下平面固定有吸风罩10，吸风罩10通过吸风软管11与吸风泵12连接。
所述的图案槽6是根据待切割工件21的图案而在对应切缝的正下方所开出的沟槽，所述沟槽与待切割工件21的图案完全重合，沟槽宽度为0.2~0.7mm。如图2所示，沟槽两侧设有排气道22，排气道22与吸风罩10连通。
本实施例所述的用于软材料切割的激光切割系统及其切割方法是：
第一步：先开启主控计算机16和冷却水装置18，再依次开启激光电源17和数控装置15；
第二步：在主控计算机16上装入切割图案用控制软件，校对切割零点；根据待切割工件21的厚度，设置激光切割的功率和切割速度；
第三步：放置待切割工件21，打开辅助气源和吸风泵12，调节吹气压力和吸风泵12风量；
第四步：开启激光谐振器19、横向伺服电机14和纵向伺服电机9，开始切割；根据切割状态进一步调节吹气压力和吸风泵12风量；
第五步，切割完毕。
本实施例所述切割方法中：辅助气源为压缩空气，压力为0.2~0.5Mpa；吸风泵12的吸风量为50~200M3/min；待切割工件为服装面料。
实施例2
一种用于软材料切割的激光切割系统及其切割方法。
本实施例除下述技术参数外，其余同实施例1：
所述图案槽6的沟槽宽度为0.3~0.8mm，沟槽两侧设有排气道22；
所述切割方法中：辅助气源为压缩空气，压力为0.3~0.6Mpa；吸风泵12的吸风量为50~500M3/min；待切割工件为皮革。
实施例3
一种用于软材料切割的激光切割系统及其切割方法。
本实施例除下述技术参数外，其余同实施例1：
所述图案槽6的沟槽宽度为0.4~0.9mm，沟槽一侧设有排气道22；
所述切割方法中：辅助气源为瓶装氮气，压力为0.4~0.7Mpa；吸风泵12的吸风量为200~400M3/min；待切割工件为柔性电路板。
实施例4
一种用于软材料切割的激光切割系统及其切割方法。
本实施例除下述技术参数外，其余同实施例1：
所述图案槽6的沟槽宽度为0.5~1mm，沟槽底部设有排气道22；
所述切割方法中：辅助气源瓶装氩气，压力为0.5~0.8Mpa；吸风泵12的吸风量为300~500M3/min；待切割工件为软基陶瓷片。
本具体实施方式所述激光切割系统在切割时，激光谐振器19产生的激光束2通过反射镜1达到透镜3再到工作台5，辅助气体喷嘴4与激光束2同轴向下吹气，主控计算机16发出的指令通过数控装置15指挥置于工作台5下方的横向伺服电机14和纵向伺服电机9驱动相应的横向丝杆13和纵向丝杆8带动工作台5平面移动，激光束2扫过图案槽6，在待切割工件21（见图2）上切割出与图案一致的图形。切割时吸风泵12工作，将切割时产生的灰尘吸走。
由于采用上述技术方案，本具体实施方式与现有技术相比具有以下积极效果：
本具体实施方式采用激光束2出口同轴吹气，吹气量可通过辅助气体管道的压力调节装置调节，辅助气源的压力为0.2~0.8Mpa，辅助气体为压缩空气、瓶装氮气和氩气中的一种，根据待切割工件21的材质而选择气体。切割时在工作台5上对应的切割线位置开沟槽，在被切割的工件21上面吹气，切割所产生的灰尘通过与沟槽连通的吸风罩10吸走，减少了灰尘对工件和环境的污染。
本具体实施方式的工作台面5根据待切割工件21的图案开出沟槽6，对应切缝的正下方就是图案槽6。该图案槽6与带切割的图案完全重合，沟槽6的宽度略大于切缝宽度，以保证产品的切割精度，图案槽6的宽度根据待切割工件21的材质不同以及精度要求不同而不同。和吸风系统的联通是通过沟槽的底部或侧面的排气道22实现，以避免工作台5的上平面因开沟槽失去支撑而陷落，同时灰层又能顺利排出而不堵塞吸风通道。
本具体实施方式的吸风罩10具有足够的吸风量，不仅提高了切割效率和切割精度，且避免了在污染环境；故风量调整到以激光切割待切割工件时以不出现燃烧的火光为宜。本具体实施方式与现有技术相比，切割宽度由原来的0.35mm变成0.15~0.2mm，切割效率提高50%以上，工件表面不再有灰尘。因此，本具体实施方式具有环境友好、能提高切割效率和切割精度的特点。
因此，本具体实施方式具有环境友好、能提高切割效率和切割精度的特点。
Claims (5)
1.一种用于软材料的激光切割系统的切割方法，其特征在于：
所述的激光切割系统包括激光谐振器(19)、主控计算机(16)、数控装置(15)、横向伺服电机(14)、纵向伺服电机(9)、透镜(3)和工作台(5)；
工作台(5)的正上方装有透镜(3)，透镜(3)的正上方装有反射镜(1)，反射镜(1)的镜面一侧装有激光谐振器(19)，反射镜(1)与激光谐振器(19)位于同一水平线上；激光谐振器(19)与激光电源(17)电连接，激光谐振器(19)的冷却水接头通过冷却水管与冷却水装置(18)的接口连接，激光电源(17)、激光谐振器(19)、冷却水装置(18)和数控装置(15)通过各自的信号电缆与主控计算机(16)对应的接口相连；透镜(3)的正下方固定有辅助气体喷嘴(4)，辅助气体喷嘴(4)正对着工作台(5)，辅助气体喷嘴(4)通过软管与辅助气源联接；辅助气体喷嘴(4)、透镜(3)、反射镜(1)和激光谐振器(19)都固定在激光管座(20)内；
工作台(5)的上平面设有图案槽(6)，工作台(5)的下平面固定装有横向滑块和纵向滑块，横向滑块和纵向滑块安装在各自对应的横向滑槽和纵向滑槽内，纵向滑槽和横向滑槽固定在工作台基座(7)上；横向滑块与横向丝杆(13)螺纹连接，纵向滑块与纵向丝杆(8)螺纹连接，横向伺服电机(14)驱动横向丝杆(13)，纵向伺服电机(9)驱动纵向丝杆(8)，数控装置(15)通过电源电缆与横向伺服电机(14)和纵向伺服电机(9)分别连接；
在工作台(5)的下平面固定有吸风罩(10)，吸风罩(10)通过吸风软管(11)与吸风泵(12)连接；
所述的用于软材料的激光切割系统的切割方法是：
第一步：先开启主控计算机(16)和冷却水装置(18)，再依次开启激光电源(17)和数控装置(15)；
第二步：在主控计算机(16)上装入切割图案用控制软件，校对切割零点；根据待切割工件(21)的厚度，设置激光切割的功率和切割速度；
第三步：放置待切割工件(21)，打开辅助气源和吸风泵(12)，调节吹气压力和吸风泵(12)风量；
第四步：开启激光谐振器(19)、横向伺服电机(14)和纵向伺服电机(9)，开始切割；根据切割状态进一步调节吹气压力和吸风泵(12)风量；
第五步，切割完毕。
2.根据权利要求1所述用于软材料的激光切割系统的切割方法，其特征在于所述图案槽(6)是根据待切割工件(21)的图案而在对应切缝的正下方所开出的沟槽，所述沟槽与待切割工件(21)的图案完全重合，沟槽宽度为0.2~1.0mm，沟槽底部或沟槽两侧或沟槽一侧设有排气道(22)，排气道(22)与吸风罩(10)连通。
3.根据权利要求1所述用于软材料的激光切割系统的切割方法，其特征在于所待切割工件(21)为软材料，其材质为皮革、服装面料、柔性电路板和软基陶瓷片中的一种。
4.根据权利要求1所述用于软材料的激光切割系统的切割方法，其特征在于所述辅助气源为压缩空气、瓶装氮气和氩气中的一种，辅助气源的压力为0.2~0.8Mpa。
5.根据权利要求1所述用于软材料的激光切割系统的切割方法，其特征在于所述吸风泵(12)的吸风量为50~500M3/min。
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