CN103658996A

CN103658996A - 锯片基体氮气激光切割加工装置

Info

Publication number: CN103658996A
Application number: CN201210337988.1A
Authority: CN
Inventors: 潘天浩; 张敏; 韩涛; 范祖华
Original assignee: HEIXUANFENG SAW INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: HEIXUANFENG SAW INDUSTRY Co Ltd
Priority date: 2012-09-13
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2014-03-26

Abstract

一种锯片基体氮气激光切割加工装置，包括激光切割机，激光束经过第一铜反射镜、铜偏振镜、第二铜反射镜和聚焦镜后作用于待切割工件；在待切割工件的一侧设有氮气喷嘴，氮气喷嘴与氮气供应装置连接。本发明具有以下的有益效果：氮气切割中材料完全依靠激光能量熔化，氮气吹出切缝内的熔渣并避免不合适的化学反应。熔点区域温度相对较低，加上氮气的冷却、保护作用，热变形小，反应平稳、均匀，切割质量高。断面细腻光滑，表面粗糙度低，而且无氧化层。氮气激光切割的锯片基体精度高，安装孔无形变，齿部无烧伤，焊接刀头前磨齿余量小或无需磨齿，基体质量得到明显提升。加工过程中无刀具磨损，批量加工过程中产品一致性强。

Description

锯片基体氮气激光切割加工装置

技术领域

本发明涉及激光加工装置，特别是一种锯片基体氮气激光切割加工装置。

背景技术

锯片在切割领域有着广泛的应用。随着锯片应用范围的拓展以及加工对象的多样化、复杂化，对锯片基体的性能提出了更高的要求。为保证锯片具有良好的切削性能，锯片基体须具备较高的质量稳定性和切削重复精度，锯片基体小孔和齿部的加工方式对其精度高低有着明显的影响。

现有技术中，针对锯片基体小孔和齿部成型，通常采用冲齿、线切割、氧气激光切割等方式加工。冲齿存在齿分度不均、齿端面踏边严重、冲磨损耗快，更换频繁等问题，不利于后续工序加工，在使用上存在一定的缺陷；线切割加工效率低、工期长、成本高、质量不稳定，节能降耗控制难度较大，不利于大规模接单生产。在传统的二氧化碳激光束以氧气为辅助气体切割锯片基体的过程中，可能会出现由于加工过程中所出现的过热而使形状发生畸变的情形，而且，光强的空间分布为高斯模式，在加工锐角时，易产生烧角等缺陷。以氧气作为辅助气体加工锯片基体，主要的质量问题表现为：安装孔畸变，精度低；齿尖、齿座易烧伤，导致焊接刀头前磨齿余量变大，如附图2中所示。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种锯片基体氮气激光切割加工装置，可以高质量的切割锯片基体，且加工过程中工件无变形，工件材料无不合适的化学反应，无刀具磨损。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种锯片基体氮气激光切割加工装置，包括激光切割机，激光束经过第一铜反射镜、铜偏振镜、第二铜反射镜和聚焦镜后作用于待切割工件；

在待切割工件的一侧设有氮气喷嘴，氮气喷嘴与氮气供应装置连接。

所述的氮气供应装置内的气压为12～18 bar。

所述的氮气供应装置内的氮气纯度≥99.8%。

所述的氮气喷嘴距离待切割工件0.5～1.5mm。

所述的第一铜反射镜和铜偏振镜位于激光切割机机床的X轴至Y轴转折处，第二铜反射镜位于激光切割机机床的Y轴至Z轴转折处。

所述的激光切割机的激光器输出功率≥2000W，

所述的激光束模式为TEM00或TEM01。

所述的激光束采用脉冲模式加工，脉冲参数为：频率600～1000HZ；占空比:60%～75%。

本发明提供的一种锯片基体氮气激光切割加工装置，通过采用上述的结构，具有以下的有益效果：

1、氮气切割中材料完全依靠激光能量熔化，氮气吹出切缝内的熔渣并避免不合适的化学反应。

2、熔点区域温度相对较低，加上氮气的冷却、保护作用，热变形小，反应平稳、均匀，切割质量高。

3、断面细腻光滑，表面粗糙度低，而且无氧化层。

4、氮气激光切割的锯片基体精度高，安装孔无形变，齿部无烧伤，焊接刀头前磨齿余量小或无需磨齿，基体质量得到明显提升。

5、加工过程中无刀具磨损，批量加工过程中产品一致性强。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的整体结构的示意图。

图2为本发明中待切割工件的主视结构示意图。

图中，内孔1，安装孔2，齿座3，齿尖4，第一铜反射镜5，铜偏振镜6，聚焦镜7，工作台8，待切割工件9，激光束10，氮气喷嘴11，氮气供应装置12，第二铜反射镜13。

具体实施方式

如图1中，一种锯片基体氮气激光切割加工装置，包括激光切割机，激光束10经过第一铜反射镜5、铜偏振镜6、第二铜反射镜13和聚焦镜7后作用于待切割工件9；在待切割工件9的一侧设有氮气喷嘴11，氮气喷嘴11与氮气供应装置12连接。

所述的氮气供应装置12内的气压为12～18 bar，即入口压力为12～18bar。所述的氮气供应装置12内的氮气纯度≥99.8%。喷嘴型号为单层，氮气喷嘴11的出气口直径为1.5～2.5mm。氮气喷嘴11距离待切割工件为0.5～1.5mm。

所述的激光切割机的激光器输出功率≥2000W，所述的激光束10模式为TEM00或TEM01。所述的激光束10采用脉冲加工模式，脉冲参数为：频率600-1000HZ；占空比:60%-75%。

待切割材料采用经调质淬火+回火处理的碳钢，厚度为2.2～3.0mm;

用激光加工成套设备系统进行划线锯基体的加工，该系统包括激光器、导光系统、工作台和控制部分。将激光焦点调节在待切割工件9材料的下表面。

具体切割参数如下表：

材料厚度mm 功率(W) 速度(m/min) 气压(bar) 喷嘴直径(mm)

2.2 2000 3.0 12~18 1.5~2.5

2.5 2000 2.4 12~18 1.5~2.5

3.0 2000 1.8 12~18 2~2.5

具体加工步骤为：

1、首先运用CAD软件绘制锯片基体氮气激光切割图，并应用专用软件将激光切割图转化为数控程序拷入激光切割机床。

2、激光从激光器发射出来后，经激光切割机床上方的导光系统第一铜反射镜—偏振镜—第二铜反射镜—聚焦镜后，汇聚成一个高能量的光斑。

3.在数控系统驱动和控制下，机床根据数控代码指令作X-Y二维运动，光束与Z轴在X-Y平面内的运动轨迹一致。如图1所示，从图中可以看出激光传导过程。

4.将切割头移动到待切割材料上方，调节喷嘴与材料的距离为0.5～1.5mm,根据材料厚度调节好焦距值，并调节好功率、速度、气压等切割参数。

5.执行锯片基体氮气激光切割程序，光束将根据数控程序指令，从起刀点出发，在材料上方运行，通过高能量瞬间溶化移动轨迹内的材料，并通过高压氮气吹走切缝内的熔渣。

所述的第一铜反射镜5和铜偏振镜6位于激光切割机机床的X轴至Y轴转折处，第二铜反射镜13位于激光切割机机床的Y轴至Z轴转折处。有图1中可以看出，激光束10从激光器内发出后，依次经过第一铜反射镜5、铜偏振镜6、第二铜反射镜13和聚焦镜7后汇聚成一个小光斑，上述的结构确保了Z轴在X-Y平面内相对运动过程中，光程改变时，激光束10的方向性相对一致性。激光束10到达待切割碳钢9后，按照程序指令依次切割如图2中所示的内孔1、安装孔2和齿部，加工出锯片基体。

Claims

1.一种锯片基体氮气激光切割加工装置，包括激光切割机，其特征是：激光束（10）经过第一铜反射镜（5）、铜偏振镜（6）、第二铜反射镜（13）和聚焦镜（7）后作用于待切割工件（9）；

在待切割工件（9）的一侧设有氮气喷嘴（11），氮气喷嘴（11）与氮气供应装置（12）连接。

2.根据权利要求1所述的一种锯片基体氮气激光切割加工装置，其特征是：所述的氮气供应装置（12）内的气压为12～18 bar。

3.根据权利要求1所述的一种锯片基体氮气激光切割加工装置，其特征是：所述的氮气供应装置（12）内的氮气纯度≥99.8%。

4.根据权利要求1所述的一种锯片基体氮气激光切割加工装置，其特征是：所述的氮气喷嘴（11）距离待切割工件（9）0.5～1.5mm。

5.根据权利要求1所述的一种锯片基体氮气激光切割加工装置，其特征是：所述的第一铜反射镜（5）和铜偏振镜（6）位于激光切割机机床的X轴至Y轴转折处，第二铜反射镜（13）位于激光切割机机床的Y轴至Z轴转折处。

6.根据权利要求1所述的一种锯片基体氮气激光切割加工装置，其特征是：所述的激光切割机的激光器输出功率≥2000W，

根据权利要求6所述的一种锯片基体氮气激光切割加工装置，其特征是：所述的激光束（10）模式为TEM00或TEM01。

7.根据权利要求7所述的一种锯片基体氮气激光切割加工装置，其特征是：所述的激光束（10）采用脉冲模式加工，脉冲参数为：频率600～1000HZ；占空比:60%～75%。