CN103212801A - 一种利用气流稳定焦点位置的切割嘴 - Google Patents

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魏志凌
宁军
程晔
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Abstract

本发明涉及激光切割技术领域，具体涉及一种切割嘴。一种利用气流稳定焦点位置的切割嘴，包括一切割嘴，切割嘴内设有一气流腔，切割嘴设有进气口和出气口，进气口和出气口分别联通气流腔，出气口设置在切割嘴的底部，出气口的口径不大于3mm。由于采用上述技术方案，采用本发明进行激光切割时，能使激光焦点位置始终稳定在待切割工件材料表面上。

Description

一种利用气流稳定焦点位置的切割嘴
 
技术领域
本发明涉及激光切割技术领域，具体涉及一种切割嘴。
 
背景技术
激光切割的原理是激光束聚焦在被切割材料表面，利用焦点处极高的能量密度使材料融化或者汽化，同时通过切割嘴喷出的高速气体辅助切割。要实现良好的连续切割，必须满足焦点始终位于被切割材料的表面。当切割材料面积较大时，由于材料本身的不平整度或装夹工具的不平整度，要保证焦点始终位于被切割材料表面变得很困难，从而影响激光切割的效果。目前通常使用的技术有两种：一种是接触式方法，采用压住或者夹住金属薄板的方法，来达到激光切割过程中焦点在材料表面位置恒定的目的；另一种通过电容传感器方式，利用金属切割嘴与被切割材料之间的电容效应，实时调整切割嘴与被切割材料的距离。这两种方法都有其局限性：方法一必须与材料保持接触，可能会破坏材料，同时也会因为必须保持接触而导致使用上的一些限制；方法二必须适用于导体材料切割，同时必须有电动的Z轴来实时调整切割嘴与被切割材料距离，电容传感器及其配套装置成本高，容易受到干扰。
 
发明内容
本发明的目的在于，提供一种利用气流稳定焦点位置的切割嘴，解决以上技术问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种利用气流稳定焦点位置的切割嘴，包括一切割嘴，所述切割嘴内设有一气流腔，所述切割嘴设有进气口和出气口，所述进气口和所述出气口分别联通所述气流腔，其特征在于，所述出气口设置在所述切割嘴的底部，所述出气口的口径不大于3mm。。
本发明的切割嘴的出气口比传统的切割嘴的出气口大，致使本发明的切割嘴具有一个较大的平面，当高压气体通过切割嘴吹向材料表面时，切割嘴与材料之间的空气高速流动，由流体力学的伯努利方程可知，对于重力场中的不可压缩均质流体，当流速高处压力低，流速低处压力高。因此高速流动的气体压力比静止的气体压力低，从而导致材料下表面所受气体压力大于材料上表面所受气体压力，使材料贴近切割嘴，与切割嘴向外吹出的气体压力保持平衡，从而保持切割嘴与被切割材料距离恒定，达到焦距稳定在被切割材料表面的目的。本发明采用上述设计，结构简单、成本低廉、可靠性高，同时又能达到有效稳定材料表面的目的。
所述气流腔的内壁呈弧形，所述气流腔的横截面呈锥形，所述气流腔的顶部口径大于底部口径，所述气流腔的底部设有所述出气口。锥形的气流腔进一步能在出气口产生高压气体，实现稳定材料表面的目的。
所述气流腔的顶部口径不小于3mm，所述气流腔的底部口径不大于3mm。
所述气流腔的内表面可以采用紫铜或陶瓷制成。
有益效果：由于采用上述技术方案，采用本发明进行激光切割时，能使激光焦点位置始终稳定在待切割工件材料表面上。
 
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
 
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。
参照图1，一种利用气流稳定焦点位置的切割嘴，包括一切割嘴1，切割嘴1内设有一气流腔2，切割嘴1设有进气口和出气口3，进气口和出气口3分别联通气流腔2，出气口3设置在切割嘴1的底部，出气口3的口径不大于3mm。本发明的切割嘴1的出气口3比传统的切割嘴1的出气口3大，致使本发明的切割嘴1具有一个较大的平面，当高压气体通过切割嘴1吹向材料4表面时，切割嘴1与材料4之间的空气高速流动，由流体力学的伯努利方程可知，对于重力场中的不可压缩均质流体，当流速高处压力低，流速低处压力高。因此高速流动的气体压力比静止的气体压力低，从而导致材料3下表面所受气体压力大于材料3上表面所受气体压力，使材料3贴近切割嘴1，与切割嘴1向外吹出的气体压力保持平衡，从而保持切割嘴1与被切割材料3距离恒定，达到焦距稳定在被切割材料3表面的目的。本发明采用上述设计，结构简单、成本低廉、可靠性高，同时又能达到有效稳定材料3表面的目的。
气流腔2的内壁呈弧形，气流腔2的横截面呈锥形，气流腔2的顶部口径大于底部口径，气流腔2的底部设有出气口3。锥形的气流腔2进一步能在出气口3产生高压气体，实现稳定材料3表面的目的。气流腔2的顶部口径不小于3mm，气流腔2的底部口径不大于3mmm。气流腔2的内表面可以采用紫铜或陶瓷制成。切割嘴1的进气口可以设置在气流腔2的顶部，也可以设置在气流腔2上部的内壁上。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种利用气流稳定焦点位置的切割嘴，包括一切割嘴，所述切割嘴内设有一气流腔，所述切割嘴设有进气口和出气口，所述进气口和所述出气口分别联通所述气流腔，其特征在于，所述出气口设置在所述切割嘴的底部，所述出气口的口径不大于3mm。
2.根据权利要求1所述的一种利用气流稳定焦点位置的切割嘴，其特征在于，所述气流腔的内壁呈弧形，所述气流腔的横截面呈锥形，所述气流腔的顶部口径大于底部口径，所述气流腔的底部设有所述出气口。
3.根据权利要求2所述的一种利用气流稳定焦点位置的切割嘴，其特征在于，所述气流腔的顶部口径不小于3mm，所述气流腔的底部口径不大于3mm。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种利用气流稳定焦点位置的切割嘴，其特征在于，所述气流腔的内表面采用紫铜制成。
5.根据权利要求1、2或3所述的一种利用气流稳定焦点位置的切割嘴，其特征在于，所述气流腔的内表面采用陶瓷制成。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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