CN104708198B - 切割嘴气流腔装置及切割嘴系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种切割嘴气流腔装置及切割嘴系统。该切割嘴气流腔装置包括：切割嘴气流腔，包括筒体，筒体一端用于连接切割气嘴，另一端用于连接聚焦镜座，筒体上设有用于安装气管接头的安装孔，安装孔的中心线与筒体的中心线垂直，安装孔的数目为多个，多个安装孔等间距排布；切割嘴气流隔离体，为中空结构，设于筒体内，包括连接部及与连接部连接的间隔部，且间隔部靠近筒体用于连接切割气嘴的一端，连接部的外壁与筒体的内壁密封连接，间隔部的外壁与筒体的内壁间隔，其中，安装孔位于间隔部两端之间。上述切割嘴气流腔装置具有精确的切割精度、良好的切割质量和高速切割效率。

Description

切割嘴气流腔装置及切割嘴系统

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，特别是涉及一种切割嘴气流腔装置及切割嘴系统。

背景技术

激光切割是利用激光器瞬间产生的高功率高密度的聚焦激光束扫描材料表面，使材料瞬间熔化或汽化，再用高压气体将熔化或汽化物质从切缝中吹走，从而达到切割材料的目的。

激光可切割的材料日益丰富，其应用的领域和发展也日渐成熟，对其切割后的成品要求也越来越高，其切割后的成品应满足精确的切割精度、良好的切割质量和高速切割效率。

而切割气流的作用也越来越重要，它不仅将熔化或汽化物质从切缝中吹走，而且切割气流还有冷却已切割面，并减少热影响区和保证聚焦镜不受污染的作用。

而现有的切割嘴气流腔已无法满足产品需要，常常出现切割嘴处切割气流速度过慢，无法及时吹出激光切割所产生的颗粒和烟雾，使的切割尺寸超差，切割表面挂渣，切割速度慢等现象。有时灰尘还会污染聚焦镜片，进一步降低切割效率和质量。

发明内容

基于此，有必要提供一种具有精确的切割精度、良好的切割质量和高速切割效率的切割嘴气流腔装置及切割嘴系统。

一种切割嘴气流腔装置，包括：

切割嘴气流腔，包括筒体，所述筒体一端用于连接切割气嘴，另一端用于连接聚焦镜座，所述筒体上设有用于安装气管接头的安装孔，所述安装孔的中心线与所述筒体的中心线垂直，所述安装孔的数目为多个，所述多个安装孔等间距排布；以及

切割嘴气流隔离体，为中空结构，设于所述筒体内，包括连接部及与所述连接部连接的间隔部，且所述间隔部靠近所述筒体用于连接切割气嘴的一端，所述连接部的外壁与所述筒体的内壁密封连接，所述间隔部的外壁与所述筒体的内壁间隔，其中，所述安装孔位于所述间隔部两端之间。

在其中一个实施例中，所述筒体包括安装部及与所述安装部连接的气流部，所述安装部远离所述气流部的一端用于连接聚焦镜座，所述气流部远离所述安装部的一端用于连接切割气嘴；

所述气流部的内径小于所述安装部的内径，所述气流部靠近所述安装部的端面为定位端面，所述连接部的外壁与所述安装部的内壁密封连接，且所述连接部靠近所述间隔部的一端的端面与所述定位端面接触。

在其中一个实施例中，所述连接部的外壁与所述安装部的内壁螺接。

在其中一个实施例中，所述间隔部包括圆台及圆柱，所述圆柱的端面外径与所述圆台外径较小的端面外径相同，所述圆柱设于所述圆台外径较小的端面上，所述连接部为圆环，所述连接部套设于所述圆台外径较大的一端的外壁上。

在其中一个实施例中，所述圆台的母线与所述圆台的中心线之间的夹角为30°。

在其中一个实施例中，所述切割嘴气流腔还包括加强环，所述加强环套设于所述筒体上，所述安装孔贯穿所述加强环及所述筒体。

在其中一个实施例中，所述切割嘴气流腔还包括增压环，所述增压环设于所述筒体用于连接切割气嘴的一端的内壁上，所述增压环靠近所述安装孔的表面与所述间隔部远离所述连接部的端面在同一平面上，且所述增压环的内壁与所述间隔部的外壁间隔。

在其中一个实施例中，所述安装孔的数目为两个，所述两个安装孔正对设置。

一种切割嘴系统，包括：

上述的切割嘴气流腔装置；

切割气嘴，套设于所述筒体上；以及

气管接头，安装于所述安装孔内。

在其中一个实施例中，所述切割气嘴与所述筒体螺接，所述气管接头与所述安装孔螺接。

切割嘴气流腔是形成切割气流的关键部件，但是由于结构的要求，其尺寸不能做很大。而采用筒体结构能使得切割嘴气流腔具有较小尺寸的同时，具有较大空间，从而能有效保证进入筒体内的气体在其内部不形成湍流，进而能有效提高切割气嘴的出气口处的气流速度。

在传统的切割嘴气流腔装置中，流入切割嘴气流腔内的气体，自由选择流向，部分向下流入切割气嘴，部分向上流入聚焦镜座，导致切割气嘴的出气口处的气流速度较低。在本实施方式中，通过设置切割嘴气流隔离体来改变气流流向，增加了出气口处的气流速度。

而多个安装孔等间距排布，可以保证气体走向完全对称。

上述切割嘴气流腔、切割嘴气流隔离体及多个安装孔配合，能有效增加出气口处的气流速度，从而增加了出气口处的动能量，进而有效提高了切割精度、切割质量及切割效率。因此，上述切割嘴气流腔装置具有精确的切割精度、良好的切割质量和高速切割效率。

附图说明

图1为一实施方式的切割嘴系统的分解图；

图2为图1中的切割嘴系统的截面图；

图3为图1中的切割嘴系统的气体分布曲线图；

图4为另一实施方式中的切割嘴系统的截面图；

图5为图4中的切割嘴系统的气体分布曲线图；

图6为另一实施方式中的切割嘴系统的截面图；

图7为图6中的切割嘴系统的气体分布曲线图；

图8为另一实施方式中的切割嘴系统的截面图；

图9为图8中的切割嘴系统的气体分布曲线图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明的切割嘴气流腔装置及切割嘴系统进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以多种不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1及图2所示，一实施方式的切割嘴系统10，包括切割嘴气流腔装置12、切割气嘴14以及气管接头16。

切割嘴气流腔装置12包括切割嘴气流腔100以及切割嘴气流隔离体200。

切割嘴气流腔100包括筒体110。筒体110一端用于连接切割气嘴14，另一端用于连接聚焦镜座(图未示)。筒体110上设有用于安装气管接头16的安装孔112。安装孔112的中心线与筒体110的中心线114垂直。安装孔112的数目为多个，多个安装孔112等间距排布。具体的，在本实施方式中，筒体110呈圆柱形。

切割嘴气流腔100是形成切割气流的关键部件，但是由于结构的要求，其尺寸不能做很大。而采用筒体110结构能使得切割嘴气流腔100具有较小尺寸的同时，具有较大空间，从而能有效保证进入筒体110内的气体在其内部不形成湍流，进而能有效提高切割气嘴14的出气口15处的气流速度。

切割嘴气流隔离体200为中空结构。切割嘴气流隔离体200设于筒体110内，包括连接部210及与连接部210连接的间隔部220，且间隔部220靠近筒体110用于连接切割气嘴14的一端。连接部210的外壁与筒体110的内壁密封连接，间隔部220的外壁与筒体110的内壁间隔。其中，安装孔112位于间隔部220两端之间，从而安装孔112处的气流能流入间隔部220与筒体110形成的空间内。

在传统的切割嘴气流腔装置中，流入切割嘴气流腔内的气体，自由选择流向，部分向下流入切割气嘴14，部分向上流入聚焦镜座，导致切割气嘴14的出气口15处的气流速度较低。在本实施方式中，通过设置切割嘴气流隔离体200来改变气流流向，增加了出气口15处的气流速度。

上述切割嘴气流腔100、切割嘴气流隔离体200及多个安装孔112配合，能有效增加出气口15处的气流速度，从而增加了出气口15处的动能量，进而有效提高了切割精度、切割质量及切割效率。因此，上述切割嘴气流腔装置12具有精确的切割精度、良好的切割质量和高速切割效率。

进一步，在本实施方式中，筒体110包括安装部116及与安装部116连接的气流部118。安装部116远离气流部118的一端用于连接聚焦镜座，气流部118远离安装部116的一端用于连接切割气嘴14。气流部118的内径小于安装部116的内径，气流部118靠近安装部116的端面为定位端面1182。连接部210的外壁与安装部116的内壁密封连接，且连接部210靠近间隔部220的一端的端面与定位端面1182接触。定位端面1182的设置使得上述切割嘴气流隔离体200能快速安装于筒体110内。

进一步，在本实施方式中，连接部210的外壁与安装部116的内壁螺接。具体的，连接部210的外壁与安装部116的内壁上分别设有螺纹。

进一步，在本实施方式中，间隔部220包括圆台222及圆柱224。圆柱224的端面外径与圆台222外径较小的端面外径相同，圆柱224设于圆台222外径较小的端面上。连接部210为圆环，套设于圆台222外径较大的一端的外壁上。也即在本实施方式中，在从连接部210到间隔部220的方向上(从上到下的方向上)，间隔部220的外壁与筒体110的内壁之间的间隔距离自连接部210处先逐渐增加，再保持不变。可以理解，在其他实施方式中，在从连接部210到间隔部220的方向上(从上到下的方向上)，间隔部220的外壁与筒体110的内壁之间的间隔距离可以一直增加。

进一步，在本实施方式中，圆台222的两条正对的母线2222之间的夹角为60°，也即圆台222的母线2222与圆台222的中心线(也即筒体110的中心线114)之间的夹角为30°。

进一步，在本实施方式中，切割嘴气流腔100还包括增压环120。增压环120设于筒体110用于连接切割气嘴14的一端的内壁上。增压环120靠近安装孔112的表面与间隔部220远离连接部210的端面在同一平面上，且增压环120的内壁与间隔部220的外壁间隔。由于间隔部220的外壁与增压环120的内壁之间的间距小于间隔部220的外壁与筒体110的内壁之间的间距，从而可以增加自间隔部220与增压环120处流出的气流的压力，进而增加气流的流速。可以理解，在其他实施方式中，增压环120可以省略。

进一步，在本实施方式中，切割嘴气流腔100还包括加强环130。加强环130套设于筒体110上。安装孔112贯穿加强环130及筒体110。加强环130的设置使得切割嘴气流腔100能更好的承载气管接头16。可以理解，在其他实施方式中，加强环130可以省略。

进一步，在本实施方式中，安装孔112的数目为两个，两个安装孔112正对设置。

切割气嘴14套设于筒体110上。在本实施方式中，切割气嘴14与筒体110螺接，具体的，切割气嘴14的内壁与筒体110的外壁上分别设有螺纹。从而可以通过旋转的方式，调节出气口15与筒体110之间的间距，进而调节出气口15与待切割工件之间的间距，以使出气口15与待切割工件之间的间隔处于最佳，提高切割精度。

气管接头16安装于安装孔112内。在本实施方式中，气管接头16与安装孔112螺接。气管接头16的外壁与安装孔112的内壁上分别设有螺纹。

具体测试：

图3为在图1及图2所示的切割嘴系统10内部通入气体后，获得的气体分布曲线图。

图4为另一实施方式中的切割嘴系统，该切割嘴系统相对于图1及图2所示的切割嘴系统10缺省切割嘴气流隔离体200。

图5为在图4所示的切割嘴系统内部通入气体后，获得的气体分布曲线图。

图6为另一实施方式中的切割嘴系统，该切割嘴系统相对于图1及图2所示的切割嘴系统10缺省一个气管接头16。

图7为在图6所示的切割嘴系统内部通入气体后，获得的气体分布曲线图。

图8为另一实施方式中的切割嘴系统，该切割嘴系统相对于图1及图2所示的切割嘴系统10缺省切割嘴气流隔离体200及一个气管接头16。

图9为在图8所示的切割嘴系统内部通入气体后，获得的气体分布曲线图。

其中，图3、图5、图7及图9都是在相同的供气条件下获得的。

从图3可知，图3中的气流垂直于待切割工件的表面，其流向稳定而且平顺，无湍流气流，在切割嘴处，气流速度最大，从而图1及图2所示的切割嘴系统10具有精确的切割精度、良好的切割质量和高速切割效率。

从图5可知，当没有切割嘴气流隔离体200时，存在湍流气流。

从图7可知，当只有一个气管接头16时，气体走向不对称。

从图9可知，当没有切割嘴气流隔离体200，且又只有一个气管接头16时，存在湍流气流，且气体走向不对称。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种切割嘴气流腔装置，其特征在于，包括：

切割嘴气流腔，包括筒体，所述筒体一端用于连接切割气嘴，另一端用于连接聚焦镜座，所述筒体上设有用于安装气管接头的安装孔，所述安装孔的中心线与所述筒体的中心线垂直，所述安装孔的数目为多个，所述多个安装孔等间距排布；以及

切割嘴气流隔离体，为中空结构，设于所述筒体内，包括连接部及与所述连接部连接的间隔部，且所述间隔部靠近所述筒体用于连接切割气嘴的一端，所述连接部的外壁与所述筒体的内壁密封连接，所述间隔部的外壁与所述筒体的内壁间隔，其中，所述安装孔位于所述间隔部两端之间；

所述筒体包括安装部及与所述安装部连接的气流部，所述安装部远离所述气流部的一端用于连接聚焦镜座，所述气流部远离所述安装部的一端用于连接切割气嘴；

所述气流部的内径小于所述安装部的内径，所述气流部靠近所述安装部的端面为定位端面，所述连接部的外壁与所述安装部的内壁密封连接，且所述连接部靠近所述间隔部的一端的端面与所述定位端面接触。

2.根据权利要求1所述的切割嘴气流腔装置，其特征在于，所述连接部的外壁与所述安装部的内壁螺接。

3.根据权利要求1所述的切割嘴气流腔装置，其特征在于，所述间隔部包括圆台及圆柱，所述圆柱的端面外径与所述圆台外径较小的端面外径相同，所述圆柱设于所述圆台外径较小的端面上，所述连接部为圆环，所述连接部套设于所述圆台外径较大的一端的外壁上。

4.根据权利要求3所述的切割嘴气流腔装置，其特征在于，所述圆台的母线与所述圆台的中心线之间的夹角为30°。

5.根据权利要求1所述的切割嘴气流腔装置，其特征在于，所述切割嘴气流腔还包括加强环，所述加强环套设于所述筒体上，所述安装孔贯穿所述加强环及所述筒体。

6.根据权利要求1所述的切割嘴气流腔装置，其特征在于，所述切割嘴气流腔还包括增压环，所述增压环设于所述筒体用于连接切割气嘴的一端的内壁上，所述增压环靠近所述安装孔的表面与所述间隔部远离所述连接部的端面在同一平面上，且所述增压环的内壁与所述间隔部的外壁间隔。

7.根据权利要求6所述的切割嘴气流腔装置，其特征在于，所述安装孔的数目为两个，所述两个安装孔正对设置。

8.一种切割嘴系统，其特征在于，包括：

如权利要求1-7中任一项所述的切割嘴气流腔装置；

切割气嘴，套设于所述筒体上；以及

气管接头，安装于所述安装孔内。

9.根据权利要求8所述的切割嘴系统，其特征在于，所述切割气嘴与所述筒体螺接，所述气管接头与所述安装孔螺接。