CN105499795A - 一种激光切割系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于激光切割技术领域，提供一种激光切割系统及其控制方法，该系统包括工控机、光纤激光器、2维位移系统、Z轴高度跟踪系统、电控切割头、伺服电机系统、切割气体控制系统、水冷控制系统；其中，工控机分别与光纤激光器、电控切割头、伺服电机系统、切割气体控制系统、Z轴高度跟踪系统、水冷控制系统连接，所述伺服电机系统与2维位移系统连接。本发明系统及其控制方法在相同功耗下，切割速度更快，切割效率更高。

Description

一种激光切割系统及其控制方法
技术领域
本发明属于激光切割技术领域，具体涉及一种激光切割系统及其控制方法。
背景技术
现有的激光切割系统中激光光束聚焦中心轴线与切割工件平面垂直，激光切割光斑（即激光光束打到工件平面上形成的光斑）为圆形，该光斑在切割过程中各个方向切割速度基本一致，其产生的能量分布各个方向也一致，切割速度中规中矩。
发明内容
本发明的目的是针对现有激光切割系统的不足，提供一种激光切割系统及其控制方法，在相同功耗下，本发明切割速度更快，切割效率更高。
本发明的发明目的是通过如下技术方案实现的。
一种激光切割系统，该系统包括：
工控机，用于控制光纤激光器、伺服电机系统、电控切割头、切割气体控制系统、Z轴高度跟踪系统、水冷控制系统，同时用于切割图形的数据处理；
光纤激光器，用于激光切割的激光器，与电控切割头连接；
2维位移系统，用于控制电控切割头的平面位移，设有用于搭载电控切割头的小车；
Z轴高度跟踪系统，用于控制电控切割头喷嘴与工件的距离，与电控切割头固连；
电控切割头，由上至下依次布置有光束转折机构、旋转体、聚焦镜、保护镜、锥体、切割嘴，所述光束转折机构由两片平行的镜片组成，镜片中心位于旋转体的转轴上，其中一片镜片中心正对旋转体的入光口，所述聚焦镜固定在旋转体的出光口处，光束转折机构、聚焦镜随旋转体一起转动，旋转体与旋转机构相连，旋转机构与电控组件相连，电控组件与工控机相连，通过控制旋转体的旋转角度来控制切割过程中激光切割光斑的切割方向；
伺服电机系统，用于驱动2维位移系统的小车；
切割气体控制系统，用于切割过程中切割气体的控制；
水冷控制系统，用于光纤激光器、电控切割头的冷却；
其中，工控机分别与光纤激光器、电控切割头、伺服电机系统、切割气体控制系统、Z轴高度跟踪系统、水冷控制系统连接，所述伺服电机系统与2维位移系统连接。
本发明还提供一种上述激光切割系统的控制方法，包括以下步骤：
（1）工控机对切割图形进行计算处理，得到切割图形运动轨迹和轨迹上任意点速度方向的切线角度；
（2）工控机将切割图形运动轨迹传送到伺服电机系统，伺服电机系统驱动2维位移系统的小车，将电控切割头移动到切割轨迹起始点；
（3）工控机将切割图形轨迹上任意点速度方向的切线角度传送到电控切割头，电控切割头内旋转体旋转使激光切割光斑的切割方向与轨迹上速度方向的切线角度一致；
（4）工控机控制切割气体控制系统、Z轴高度跟踪系统、光纤激光器开启，Z轴高度跟踪系统控制切割头喷嘴与工件距离保持一致并稳定，开始切割打孔；
（5）打孔工艺结束后工控机控制2维位移系统、电控切割头、光纤激光器按轨迹数据运行实现切割；
（6）切割完成后，工控机控制2维位移系统的小车回到切割停靠点，控制电控切割头内旋转体旋转回到起始角度，等待下个切割命令，工控机控制切割气体控制系统、Z轴高度跟踪系统、光纤激光器停止，等待下个切割命令。
在上述技术方案中，步骤（1）所述对切割图形进行计算处理的具体操作为计算激光切割的图形的切割轨迹数据、计算切割轨迹上任意点速度方向的切线角度；确定2维位移系统的小车的运动程序；确定电控切割头内旋转体的运动程序；确定光纤激光器在切割轨迹中的出光程序；确定Z轴高度跟踪系统开启与停止的控制程序；确定切割气体控制系统开启与停止的控制程序。
本发明激光切割系统及其控制方法，激光光束聚焦中心轴线与切割工件平面不垂直，而是形成一定角度，因此形成的激光切割光斑的能量分布不均匀，通过改变激光聚焦后在切割目标上的能量分布，可使相同激光功率下，切割速度提高50%以上，切割效率提高50%。
附图说明
图1为本发明系统的结构方框图。
图2为本发明中电控切割头的结构示意图。
图3为激光切割光斑的切割方向示意图。
图4为切割标准圆的过程中光斑的切割方向示意图。
其中：1光束转折机构、2聚焦镜、3保护镜、4锥体、5切割嘴、6旋转机构、7旋转体、8电控组件、9工件。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明实施例提供一种激光切割系统，该系统包括：
工控机，用于控制光纤激光器、伺服电机系统、电控切割头、切割气体控制系统、Z轴高度跟踪系统、水冷控制系统，同时用于切割图形的数据处理；
光纤激光器，用于激光切割的激光器，与电控切割头连接；
2维位移系统，用于控制电控切割头的平面位移，设有用于搭载电控切割头的小车；所述2维位移系统为X/Y二轴位移系统，包含X向左基准零点、X向左减速点、X向右基准零点、X向右减速点、Y向基准零点等传感器及床体、小车、横梁等部件；其XY方向与地面平行；
Z轴高度跟踪系统，用于控制电控切割头喷嘴与工件的距离，与电控切割头固连；其Z轴高度跟踪系统方向与地面垂直；
电控切割头，如图2所示，电控切割头，由上至下依次布置有光束转折机构、旋转体、聚焦镜、保护镜、锥体、切割嘴，所述光束转折机构由两片平行的镜片组成，镜片中心位于旋转体的转轴上，其中的一片镜片安装在旋转体的入光口处，其镜片中心正对激光入射方向，所述聚焦镜固定在旋转体的出光口处，光束转折机构、聚焦镜随旋转体一起转动，旋转体与旋转机构相连，旋转机构与电控组件相连，电控组件与工控机相连，通过控制旋转体的旋转角度来控制切割过程中激光切割光斑的切割方向；
伺服电机系统，用于驱动2维位移系统的小车；
切割气体控制系统，用于切割过程中切割气体的控制；
水冷控制系统，用于光纤激光器、电控切割头的冷却；
其中，工控机分别与光纤激光器、电控切割头、伺服电机系统、切割气体控制系统、Z轴高度跟踪系统、水冷控制系统连接，所述伺服电机系统与2维位移系统连接。
本实施例还提供一种上述的激光切割系统的控制方法，该方法包括以下步骤：
（1）工控机对切割图形进行计算处理，得到切割图形运动轨迹和轨迹上任意点速度方向的切线角度；
（2）工控机将切割图形运动轨迹传送到伺服电机系统，伺服电机系统驱动2维位移系统的小车，将电控切割头移动到切割轨迹起始点；
（3）工控机将切割图形轨迹上任意点速度方向的切线角度传送到电控切割头，电控切割头内旋转体旋转使激光切割光斑的切割方向与轨迹上速度方向的切线角度一致；如图3、4所示，随着圆周上的点的运动方向切线的变化，电动切割头旋转满足激光切割光斑的切割方向β与该切线角度一致；
（4）工控机控制切割气体控制系统、Z轴高度跟踪系统、光纤激光器开启，Z轴高度跟踪系统控制切割头喷嘴与工件距离保持一致并稳定，开始切割打孔；
（5）打孔工艺结束后工控机控制2维位移系统、电控切割头、光纤激光器按轨迹数据运行实现切割；
（6）切割完成后，工控机控制2维位移系统的小车回到切割停靠点，控制电控切割头内旋转体旋转回到起始角度，等待下个切割命令，工控机控制切割气体控制系统、Z轴高度跟踪系统、光纤激光器停止，等待下个切割命令。
其中，步骤（1）所述对切割图形进行计算处理的具体操作为计算激光切割的图形的切割轨迹数据、计算切割轨迹上任意点速度方向的切线角度；确定2维位移系统的小车的运动程序；确定电控切割头内旋转体的运动程序；确定光纤激光器在切割轨迹中的出光程序；确定Z轴高度跟踪系统开启与停止的控制程序；确定切割气体控制系统开启与停止的控制程序。
本发明的上述实例仅仅为清楚说明本发明所作的举例，而非本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (3)

1.一种激光切割系统，其特征在于该系统包括：
工控机，用于控制光纤激光器、伺服电机系统、电控切割头、切割气体控制系统、Z轴高度跟踪系统、水冷控制系统，同时用于切割图形的数据处理；
光纤激光器，用于激光切割的激光器，与电控切割头连接；
2维位移系统，用于控制电控切割头的平面位移，设有用于搭载电控切割头的小车；
Z轴高度跟踪系统，用于控制电控切割头喷嘴与工件的距离，与电控切割头固连；
电控切割头，由上至下依次布置有光束转折机构、旋转体、聚焦镜、保护镜、锥体、切割嘴，所述光束转折机构由两片平行的镜片组成，镜片中心位于旋转体的转轴上，其中一片镜片中心正对旋转体的入光口，所述聚焦镜固定在旋转体的出光口处，光束转折机构、聚焦镜随旋转体一起转动，旋转体与旋转机构相连，旋转机构与电控组件相连，电控组件与工控机相连，通过控制旋转体的旋转角度来控制切割过程中激光切割光斑的切割方向；
伺服电机系统，用于驱动2维位移系统的小车；
切割气体控制系统，用于切割过程中切割气体的控制；
水冷控制系统，用于光纤激光器、电控切割头的冷却；
其中，工控机分别与光纤激光器、电控切割头、伺服电机系统、切割气体控制系统、Z轴高度跟踪系统、水冷控制系统连接，所述伺服电机系统与2维位移系统连接。
2.一种如权利要求1所述的激光切割系统的控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
（1）工控机对切割图形进行计算处理，得到切割图形运动轨迹和轨迹上任意点速度方向的切线角度；
（2）工控机将切割图形运动轨迹传送到伺服电机系统，伺服电机系统驱动2维位移系统的小车，将电控切割头移动到切割轨迹起始点；
（3）工控机将切割图形轨迹上任意点速度方向的切线角度传送到电控切割头，电控切割头内旋转体旋转使激光切割光斑的切割方向与轨迹上速度方向的切线角度一致；
（4）工控机控制切割气体控制系统、Z轴高度跟踪系统、光纤激光器开启，Z轴高度跟踪系统控制切割头喷嘴与工件距离保持一致并稳定，开始切割打孔；
（5）打孔工艺结束后工控机控制2维位移系统、电控切割头、光纤激光器按轨迹数据运行实现切割；
（6）切割完成后，工控机控制2维位移系统的小车回到切割停靠点，控制电控切割头内旋转体旋转回到起始角度，等待下个切割命令，工控机控制切割气体控制系统、Z轴高度跟踪系统、光纤激光器停止，等待下个切割命令。
3.根据权利要求2所述的激光切割系统的控制方法，其特征在于：步骤（1）所述对切割图形进行计算处理的具体操作为计算激光切割的图形的切割轨迹数据、计算切割轨迹上任意点速度方向的切线角度；确定2维位移系统的小车的运动程序；确定电控切割头内旋转体的运动程序；确定光纤激光器在切割轨迹中的出光程序；确定Z轴高度跟踪系统开启与停止的控制程序；确定切割气体控制系统开启与停止的控制程序。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106041335A (zh) * 2016-07-22 2016-10-26 深圳市德堡数控技术有限公司 一种激光切割机和激光切割多层复合材料的能量控制系统
CN107502921A (zh) * 2017-10-20 2017-12-22 中冶赛迪技术研究中心有限公司 一种电解铝槽激光打壳装置
CN107953030A (zh) * 2017-12-26 2018-04-24 武汉力博物探有限公司 一种激光切割头加工零部件的加工方法和系统
CN110900008A (zh) * 2019-12-19 2020-03-24 苏州德吉克激光设备有限公司 一种智能光纤激光切割系统及其应用方法
CN111633347A (zh) * 2020-05-12 2020-09-08 华中科技大学 一种电磁辅助预处理的激光切割设备

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS632577A (ja) * 1986-06-21 1988-01-07 Sanoyasu:Kk 炭酸ガスレ−ザ−を用いた高反射材料の加工装置
EP1698426A1 (en) * 2005-03-04 2006-09-06 Bettonville, naamloze vennootschap Device for cutting material by means of a laser beam
US20120024832A1 (en) * 2010-07-30 2012-02-02 Messer Cutting Systems Gmbh Method and apparatus for the thermal treatment of a workpiece by means of a laser beam
CN103418914A (zh) * 2013-08-20 2013-12-04 昆山远大精工机械有限公司 一种激光切割设备
CN104400230A (zh) * 2014-09-27 2015-03-11 昆山允升吉光电科技有限公司 一种激光切割装置切割掩模板的方法
CN104923922A (zh) * 2014-03-18 2015-09-23 中国国际海运集装箱(集团)股份有限公司 激光切割设备和激光切割方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS632577A (ja) * 1986-06-21 1988-01-07 Sanoyasu:Kk 炭酸ガスレ−ザ−を用いた高反射材料の加工装置
EP1698426A1 (en) * 2005-03-04 2006-09-06 Bettonville, naamloze vennootschap Device for cutting material by means of a laser beam
US20120024832A1 (en) * 2010-07-30 2012-02-02 Messer Cutting Systems Gmbh Method and apparatus for the thermal treatment of a workpiece by means of a laser beam
CN103418914A (zh) * 2013-08-20 2013-12-04 昆山远大精工机械有限公司 一种激光切割设备
CN104923922A (zh) * 2014-03-18 2015-09-23 中国国际海运集装箱(集团)股份有限公司 激光切割设备和激光切割方法
CN104400230A (zh) * 2014-09-27 2015-03-11 昆山允升吉光电科技有限公司 一种激光切割装置切割掩模板的方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106041335A (zh) * 2016-07-22 2016-10-26 深圳市德堡数控技术有限公司 一种激光切割机和激光切割多层复合材料的能量控制系统
CN106041335B (zh) * 2016-07-22 2018-01-23 深圳市德堡数控技术有限公司 一种激光切割机和激光切割多层复合材料的能量控制系统
CN107502921A (zh) * 2017-10-20 2017-12-22 中冶赛迪技术研究中心有限公司 一种电解铝槽激光打壳装置
CN107502921B (zh) * 2017-10-20 2019-06-21 中冶赛迪技术研究中心有限公司 一种电解铝槽激光打壳装置
CN107953030A (zh) * 2017-12-26 2018-04-24 武汉力博物探有限公司 一种激光切割头加工零部件的加工方法和系统
CN110900008A (zh) * 2019-12-19 2020-03-24 苏州德吉克激光设备有限公司 一种智能光纤激光切割系统及其应用方法
CN111633347A (zh) * 2020-05-12 2020-09-08 华中科技大学 一种电磁辅助预处理的激光切割设备

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