CN104668783B - 人字形筛缝管激光加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种人字形筛缝管激光加工工艺，通过采用摆动切割头，切割头可以同时进行X轴进给动作、Y轴进给动作和Z轴升降动作以及摆动动作，在切割的过程中可以同时对激光光束的焦点与筛管之间的相对位置进行调整，因而激光头可以不停止出光，一次完成切割，有效提高加工效率。

Description

人字形筛缝管激光加工工艺
技术领域
本发明涉及一种人字形筛缝管激光加工工艺，用于在管道上加工外窄内宽的人字形筛缝，适用于石油开采、地下水汲取等需要对液体粗过滤的行业。
背景技术
目前，在筛管加工领域，多采用矩形筛缝管，其筛缝内外壁宽度一致，结构简单，加工方便，而被广泛引用。但这种筛缝管常因渗入的砂石或其它固体颗粒或结晶、结蜡等经常堵塞筛缝，造成筛缝可用面积越来越小，影响液体开采效率而饱受诟病。而人字形筛缝其外窄内宽的结构，具有自清洁防堵塞的优异性能，正在石油开采和地下水汲取等行业广泛应用。
由于人字形筛缝外窄内宽的结构，普通冷加工机床及传统激光均无法加工出完美的人字形筛缝。现有的采用激光加工人字形筛缝的工艺中，需要激光头重复进行出光和停止出光等步骤，以方便对激光光束的焦点与筛管之间的相对位置进行调整，不仅加工效率低，而且加工精度不高，切割断面粗糙、坏缝率高，后期修补工序人力等成本投入大。
因此有必要设计一种人字形筛缝管激光加工工艺，以克服上述问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种可有效提高加工效率的人字形筛缝管激光加工工艺。
本发明是这样实现的：
本发明提供一种人字形筛缝管激光加工工艺，用于在管材上开设筛缝，采用摆动切割头对所述管材进行加工，所述摆动切割头包括切割头和驱动所述切割头摆动的驱动装置；所述切割头包括X轴进给动作、Y轴进给动作和Z轴升降动作，所述X轴方向为管材轴向，所述Z轴方向为筛缝处的管材径向；所述筛缝沿X轴方向设置，所述筛缝包括起点和终点。加工过程包括以下步骤：
ST1：调节激光光束直径至与所述管材外表面处的筛缝宽度相同；
ST2：所述切割头沿Z轴方向在所述起点处进行出光穿孔动作；
ST3：所述驱动装置驱动切割头摆动至与Z轴方向的夹角为α，摆动过程中切割头进行Y轴进给和Z轴升降联合动作使得穿孔点不变；
ST4：切割头自起点至终点进行X轴进给动作，切割出人字形筛缝的一边；
ST5：所述驱动装置驱动切割头摆动至与Z轴方向的夹角为-α，摆动过程中切割头进行Y轴进给和Z轴升降联合动作使得穿孔点不变；
ST6：切割头自终点至起点进行X轴进给动作，切割出人字形筛缝的另一边。
进一步地，所述驱动装置包括伺服电机和与所述伺服电机连接的减速机，所述减速机与所述切割头连接。
进一步地，所述激光光束直径为0.1~0.5mm。
进一步地，所述切割头的X轴进给动作、Y轴进给动作和Z轴升降动作通过数控系统控制，所述驱动装置与所述数控系统连接。
本发明还提供一种人字形筛缝管激光加工工艺，用于在管材上开设筛缝，采用摆动切割头对所述管材进行加工，所述摆动切割头包括切割头和驱动所述切割头摆动的驱动装置，所述切割头包括X轴进给动作、Y轴进给动作和Z轴升降动作，所述X轴方向为管材轴向，所述Z轴方向为筛缝处的管材径向；所述筛缝沿X轴方向设置，所述筛缝包括依次设置的AB段和BC段。加工过程包括以下步骤：
ST1：调节激光光束直径至与所述管材外表面处的筛缝宽度相同；
ST2：所述切割头沿Z轴方向在A点进行出光穿孔动作；
ST3：所述驱动装置驱动切割头摆动至与Z轴方向的夹角为β，摆动过程中切割头进行Y轴进给和Z轴升降联合动作使得穿孔点始终位于管材外表面处的筛缝上，且切割头同时自A点至B点进行X轴进给动作，切割出AB段的一边；
ST4：所述驱动装置驱动切割头摆动至与Z轴方向重合，摆动过程中切割头进行Y轴进给和Z轴升降联合动作使得穿孔点始终位于管材外表面处的筛缝上，且切割头同时自B点至C点进行X轴进给动作，切割出BC段的一边；
ST5：所述驱动装置驱动切割头摆动至与Z轴方向的夹角为-β，摆动过程中切割头进行Y轴进给和Z轴升降联合动作使得穿孔点始终位于管材外表面处的筛缝上，且切割头同时自C点至B点进行X轴进给动作，切割出BC段的另一边；
ST6：所述驱动装置驱动切割头摆动至与Z轴方向重合，摆动过程中切割头进行Y轴进给和Z轴升降联合动作使得穿孔点始终位于管材外表面处的筛缝上，且切割头同时自B点至A点进行X轴进给动作，切割出AB段的另一边。
进一步地，所述AB段和BC段长度相同。
进一步地，所述驱动装置包括伺服电机和与所述伺服电机连接的减速机，所述减速机与所述切割头连接。
进一步地，所述激光光束直径为0.1~0.5mm。
进一步地，所述切割头的X轴进给动作、Y轴进给动作和Z轴升降动作通过数控系统控制，所述驱动装置与所述数控系统连接。
本发明具有以下有益效果：通过采用摆动切割头，切割头可以同时进行X轴进给动作、Y轴进给动作和Z轴升降动作以及摆动动作，在切割的过程中可以同时对激光光束的焦点与筛管之间的相对位置进行调整，因而激光头可以不停止出光，一次完成切割，有效提高加工效率。切割头的各个动作通过数控系统控制，因而切割精度高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的人字形筛缝管激光加工工艺的示意图；
图2-图4为本发明实施例提供的摆动切割头摆动的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图4，本发明实施例提供一种人字形筛缝管激光加工工艺，用于在管材2上开设筛缝，采用摆动切割头对所述管材2进行加工，所述摆动切割头包括切割头1和驱动所述切割头1摆动的驱动装置；所述切割头1包括X轴进给动作、Y轴进给动作和Z轴升降动作，所述X轴方向为管材2轴向，所述Z轴方向为筛缝处的管材2径向；所述筛缝沿X轴方向设置，所述筛缝包括起点和终点。其中，所述驱动装置包括伺服电机和与所述伺服电机连接的减速机3，所述减速机3与所述切割头1连接。
加工过程包括以下步骤：
ST1：调节激光光束直径至与所述管材2外表面处的筛缝宽度相同；所述激光光束直径一般为0.1~0.5mm。
ST2：所述切割头1沿Z轴方向在所述起点处进行出光穿孔动作；即切割头1正对管材2上筛缝的预设位置处设置，在起点处出光穿孔。
ST3：所述驱动装置驱动切割头1摆动至与Z轴方向的夹角为α，摆动过程中切割头1进行Y轴进给和Z轴升降联合动作使得穿孔点不变。
ST4：切割头1自起点至终点进行X轴进给动作，切割出人字形筛缝的一边。
ST5：所述驱动装置驱动切割头1摆动至与Z轴方向的夹角为-α，摆动过程中切割头1进行Y轴进给和Z轴升降联合动作使得穿孔点不变。
ST6：切割头1自终点至起点进行X轴进给动作，切割出人字形筛缝的另一边。
ST3和ST5中，切割头1摆动时激光头可停止出光或不停止出光，优选为不停止出光，以提高加工效率。切割头1摆动的角度α根据人字形筛缝内部宽度需要进行调整。由于激光光束具有一定大小的直径，当该激光光束随着切割头1偏摆时，其焦点即穿孔点偏离了筛缝的预设轨迹；因此，需要通过切割头1的Y轴进给和Z轴升降联合动作以保证穿孔点始终落在筛缝的预设轨迹上。如图2和图3，当切割头1向左摆动时，为保证穿孔点不变，此时需切割头1沿Z轴方向提升，同时沿Y轴方向向左进给。另外，所述切割头1的X轴进给动作、Y轴进给动作和Z轴升降动作通过数控系统控制，所述驱动装置与所述数控系统连接；即切割头1的运动轨迹通过该数控系统进行精确控制，从而提高加工精度，制造出完美的人字形筛缝。
如图1-图4，对于切割头1摆动角度较大的人字形筛缝切割，本发明实施例提供下述的加工工艺：
采用摆动切割头对所述管材2进行加工，所述摆动切割头包括切割头1和驱动所述切割头1摆动的驱动装置，所述切割头1包括X轴进给动作、Y轴进给动作和Z轴升降动作，所述X轴方向为管材2轴向，所述Z轴方向为筛缝处的管材2径向；所述筛缝沿X轴方向设置，设定所述筛缝包括依次设置的AB段和BC段。其中，AB段和BC段长度相同，也可设为不同，可根据实际筛缝形状需要进行设定。
该加工工艺的加工过程包括以下步骤：
ST1：调节激光光束直径至与所述管材2外表面处的筛缝宽度相同。
ST2：所述切割头1沿Z轴方向在A点进行出光穿孔动作。
ST3：所述驱动装置驱动切割头1摆动至与Z轴方向的夹角为β，摆动过程中切割头1进行Y轴进给和Z轴升降联合动作使得穿孔点始终位于管材2外表面处的筛缝上，且切割头1同时自A点至B点进行X轴进给动作，切割出AB段的一边。
ST4：所述驱动装置驱动切割头1摆动至与Z轴方向重合，摆动过程中切割头1进行Y轴进给和Z轴升降联合动作使得穿孔点始终位于管材2外表面处的筛缝上，且切割头1同时自B点至C点进行X轴进给动作，切割出BC段的一边。
ST5：所述驱动装置驱动切割头1摆动至与Z轴方向的夹角为-β，摆动过程中切割头1进行Y轴进给和Z轴升降联合动作使得穿孔点始终位于管材2外表面处的筛缝上，且切割头1同时自C点至B点进行X轴进给动作，切割出BC段的另一边。
ST6：所述驱动装置驱动切割头1摆动至与Z轴方向重合，摆动过程中切割头1进行Y轴进给和Z轴升降联合动作使得穿孔点始终位于管材2外表面处的筛缝上，且切割头1同时自B点至A点方向进行X轴进给动作，切割出AB段的另一边。
按上述步骤加工出的人字形筛缝截面呈渐变式，即管材2内部切割轨迹为纺形。
本发明实施例具有以下有益效果：通过采用摆动切割头，切割头1可以同时进行X轴进给动作、Y轴进给动作和Z轴升降动作以及摆动动作，在切割的过程中可以同时对激光光束的焦点与筛管之间的相对位置进行调整，因而激光头可以不停止出光，一次完成切割，有效提高加工效率。切割头1的各个动作通过数控系统控制，因而切割精度高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种人字形筛缝管激光加工工艺，用于在管材上开设筛缝，其特征在于，采用摆动切割头对所述管材进行加工，所述摆动切割头包括切割头和驱动所述切割头摆动的驱动装置，所述切割头包括X轴进给动作、Y轴进给动作和Z轴升降动作，所述X轴方向为管材轴向，所述Z轴方向为筛缝处的管材径向；所述筛缝沿X轴方向设置，所述筛缝包括依次设置的AB段和BC段；
加工过程包括以下步骤：
ST1：调节激光光束直径至与所述管材外表面处的筛缝宽度相同；
ST2：所述切割头沿Z轴方向在A点进行出光穿孔动作；
ST3：所述驱动装置驱动切割头摆动至与Z轴方向的夹角为β，摆动过程中切割头进行Y轴进给和Z轴升降联合动作使得穿孔点始终位于管材外表面处的筛缝上，且切割头同时自A点至B点进行X轴进给动作，切割出AB段的一边；
ST4：所述驱动装置驱动切割头摆动至与Z轴方向重合，摆动过程中切割头进行Y轴进给和Z轴升降联合动作使得穿孔点始终位于管材外表面处的筛缝上，且切割头同时自B点至C点进行X轴进给动作，切割出BC段的一边；
ST5：所述驱动装置驱动切割头摆动至与Z轴方向的夹角为-β，摆动过程中切割头进行Y轴进给和Z轴升降联合动作使得穿孔点始终位于管材外表面处的筛缝上，且切割头同时自C点至B点进行X轴进给动作，切割出BC段的另一边；
ST6：所述驱动装置驱动切割头摆动至与Z轴方向重合，摆动过程中切割头进行Y轴进给和Z轴升降联合动作使得穿孔点始终位于管材外表面处的筛缝上，且切割头同时自B点至A点进行X轴进给动作，切割出AB段的另一边。
2.根据权利要求1所述的人字形筛缝管激光加工工艺，其特征在于：所述AB段和BC段长度相同。
3.根据权利要求1所述的人字形筛缝管激光加工工艺，其特征在于：所述驱动装置包括伺服电机和与所述伺服电机连接的减速机，所述减速机与所述切割头连接。
4.根据权利要求1所述的人字形筛缝管激光加工工艺，其特征在于：所述激光光束直径为0.1~0.5mm。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的人字形筛缝管激光加工工艺，其特征在于：所述切割头的X轴进给动作、Y轴进给动作和Z轴升降动作通过数控系统控制，所述驱动装置与所述数控系统连接。
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