CN106181078A - 一种水冷治具装置及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水冷治具装置，包括放置加工件的腔体和第一水箱，所述腔体内设置有落料吸附机构，第一水箱的出口通过水泵一与腔体的进水口相连，腔体的出水口通过水泵二与第一水箱的进口相连，且腔体内进水和出水处于动态平衡，落料吸附机构通过水泵三连接第一水箱的进口。本发明采用水冷的方式对治具及水循环系统进行合理设计，保证了水面的平稳以及水与加工件下表面紧密接触，减少了激光切割的热影响，对带有阳极膜层的铝材采用先切割加工件内侧再切割外侧，提高了加工效率，且不会造成阳极膜层的脱落与膜裂，有效解决了切割加工后外观品质的问题。

Description

一种水冷治具装置及其使用方法
技术领域
本发明属于激光加工技术领域，具体涉及一种水冷治具装置及其使用方法，用于对带有阳极膜层的铝材进行切割。
背景技术
激光加工技术由于其速度快，可靠性稳定性高，加工质量好等优点，在工业生产中有着非常广泛的应用。然而，由于工序需求，需要对带有阳极层的金属铝件进行切割加工，传统的CNC加工，以及普通的激光加工方式容易造成阳极膜层脱膜，已经满足不了加工需求。本发明通过紫外激光，配备本发明的水冷治具装置，采用水冷的方式进行加工，解决了这一技术难题。
发明内容
本发明的目的是克服现有的CNC加工或普通的激光加工金属铝件易造成阳极膜层脱落的问题。
为此，本发明提供了一种水冷治具装置，包括放置加工件的腔体和第一水箱，所述腔体内设置有落料吸附机构，所述第一水箱的出口通过水泵一与腔体的进水口相连，腔体的出水口通过水泵二与第一水箱的进口相连，且腔体内进水和出水处于动态平衡，所述落料吸附机构通过水泵三连接第一水箱的进口。
具体地，上述腔体分为内槽和外槽两层，所述外槽的侧壁上设有通道一、通道二、通道三和通道四，所述落料吸附机构设置在内槽内，所述第一水箱的出口通过水泵一由通道一连通至内槽进水口，内槽出水口由通道二通过水泵二连接第一水箱的进口，所述落料吸附机构由通道三通过水泵三连接连接第一水箱的进口，所述外槽由通道四通过水泵四连接连接第一水箱的进口。
进一步地，上述水冷治具装置还包括过滤器和第二水箱，所述水泵二、水泵三、水泵四的出口均连接过滤器进口，过滤器出口与第二水箱进口相连，第二水箱出口连接第一水箱进口。
进一步地，上述第二水箱中的水通过重力方式流入第一水箱中。
进一步地，上述通道一、通道二、通道三、通道四上分别连接流量控制阀一、流量控制阀二、流量控制阀三、流量控制阀四。
进一步地，上述内槽进水口和内槽出水口均为方形的槽结构，内槽进水口和内槽出水口设置在内槽的斜对角线上。
进一步地，上述内槽的槽壁边缘设有弧形凹槽，该弧形凹槽与外槽相连通。
进一步地，上述内槽的外围设置有多个可拆卸的固定块，且固定块在内槽两侧对称设置。
另外，本发明还提供了一种应用上述水冷治具装置的激光加工方法，具体包括如下步骤：
1)将待切割铝材放置在腔体上固定。
2)通过水泵一、水泵二控制腔体内的水量，使腔体内的水与待切割铝材的阳极膜层下表面接触，且腔体内的进水量和出水量处于动态平衡。
3)切割时采用振镜式加工，先靠落料一侧进行第一次切割，对待切割铝材切割一定深度不切断；然后，再进行第二次切割，第二次切割与第一次切割的中间重合的部分先切断，水从切缝渗入，第二次切割将待切割铝材切断。
4)对切断的铝材用小能量线条进行第三次边缘切割，减少铝材边缘的毛刺。
更进一步地，上述激光方法中在切割时，切割时，腔体内的水与待切割铝材的阳极膜层下表面接触但又不能淹没切割上表面。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供的这种水冷治具装置采用水冷方式对治具及水循环系统进行合理设计，对带有阳极膜层的铝材进行切割，不会造成阳极膜层的脱落与膜裂，有效解决了切割加工后外观品质的问题。
(2)本发明提供的这种使用水冷治具装置切割带有阳极膜层的铝材的激光方法，通过水冷治具装置的腔体及水循环系统，保证了水面的平稳以及水与加工件下表面紧密接触，从而减少了激光切割的热影响；另一方面，本发明的激光加工方法是先切割加工件内侧再切割外侧，提高了加工效率，保证了加工的良率。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明水冷治具装置的结构示意图。
图2是本发明的激光方法切割方式示意图。
附图标记说明：1、腔体；2、外槽；3、内槽；4、内槽进水口；5、弧形凹槽；6、通道一；7、落料吸附机构；8、内槽出水口；9、通道二；10、通道三；11、通道四；12、固定块；13、流量控制阀一；14、流量控制阀二；15、流量控制阀三；16、流量控制阀四；17、水泵一；18、水泵二；19、水泵三；20、水泵四；21、过滤器；22、第二水箱；23、第一水箱；24、第一切割线；25、第二切割线。
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所示，本实施例提供了一种水冷治具装置，包括放置加工件的腔体1和第一水箱23，所述腔体1内设置有落料吸附机构7，所述第一水箱23的出口通过水泵一17与腔体1的进水口相连，腔体1的出水口通过水泵二18与第一水箱23的进口相连，且腔体1内进水和出水处于动态平衡，所述落料吸附机构7通过水泵三19连接第一水箱23的进口。
具体的实施方式，所述腔体1分为内槽3和外槽2两层，所述外槽2的侧壁上设有通道一6、通道二9、通道三10和通道四11，所述落料吸附机构7设置在内槽3内，所述第一水箱23的出口通过水泵一17由通道一6连通至内槽进水口4，内槽出水口8由通道二9通过水泵二18连接第一水箱23的进口，所述落料吸附机构7由通道三10通过水泵三19连接连接第一水箱23的进口，所述外槽2由通道四11通过水泵四20连接连接第一水箱23的进口。本实施方式张水冷治具采用内槽3和外槽2双层结构，内槽3的进水始终大于出水，多余水流入外槽2，可始终保持内槽3水面与加工件下表面阳极层完全接触，水面也不会超过加工件上表面，且能有效保证内槽3内水平面的平稳性。若为单层结构，由于设有落料吸附机构7，在放置加工件的时候，落料吸附机构7容易吸水，这而双层槽结构能有效避免由于落料吸附机构7吸水造成的腔体内水平面不稳定的问题。
其中，用于放置加工件的腔体1的内槽3和外槽2均选用金属等被水浸泡后不能变形的材料制得。落料吸附机构7包括圆柱形吸附底座和设置在吸附底座上表面中心的吸附支撑柱。
优选地，所述通道一6、通道二9、通道三10、通道四11上分别连接流量控制阀一13、流量控制阀二14、流量控制阀三15、流量控制阀四16。
该水冷治具装置采用水冷方式，水通过第一水箱23经由水泵一17通过管道由通道一6进入内槽进水口4然后再进入内槽3，进入水量可以由流量控制阀一13进行调节，进入内槽3中的水再通过内槽出水口8由通道二9经管道通过水泵二18流回至第一水箱23，而出水量的大小可以由流量控制阀二14进行调节；其中，内槽进水口4和内槽出水口8优选的可设计成方形的槽结构，内槽进水口4和内槽出水口8设置在内槽3的斜对角线上，在进水时起到缓冲作用，保证内槽3内水的平稳性。同时，采用吸附方式对切割时落料进行吸附，落料吸附机构7由通道三10通过水泵三19连接第一水箱23的进口，吸附能力的大小可以由流量控制阀三15进行控制，吸附尽可能调到最大，保证落料不会因为水的影响呈漂浮状态。另外一种优选的实施方式，调节内槽3的进水量和出水量，使进水量大于出水量，保证内槽3的水一直处于饱和状态，而在内槽3的槽壁边缘设有四个弧形凹槽5，内槽3的左右两侧各两个，该弧形凹槽5与外槽2相连通，当内槽3的水超过落料吸附机构7的吸附支撑柱时，内槽3内多余的水通过弧形凹槽5流到外槽2中，然后由通道四11经管道通过水泵四20流回至第一水箱23，其水流量的大小可以由流量控制阀四16进行控制调节。
在上述实施方式的基础上，优选的实施方式是该水冷治具装置还包括过滤器21和第二水箱22，所述水泵二18、水泵三19、水泵四20的出口均连接过滤器21进口，过滤器21出口与第二水箱22进口相连，第二水箱22出口连接第一水箱23进口。水泵二18、水泵三19、水泵四20的出水先经过过滤器21过滤，过滤器21用于去除水中的铝粉，过滤器21中的水经过第二水箱22缓冲，再通过重力方式流入第一水箱23中，有效避免了气泡的产生，进一步保证水的平稳性以及切割的质量。
另外，所述内槽3的外围设置有多个可拆卸的固定块12，固定块12在内槽3两侧对称设置，固定块12为可拆卸式，装上时能对加工件进行简单的固定，而拆卸时可以放上标定片，保证标定片能够放平，用CCD进行矫正标定，以便用CCD进行定位切割。
本发明还提供了使用该水冷治具装置切割带阳极膜层的铝材的激光加工方法，采用紫外激光，通过水冷方式进行切割加工，具体加工过程包括如下步骤：
1)将待切割铝材放置在腔体1上固定。
2)通过水泵一17、水泵二18、水泵三19、水泵四20，以及流量控制阀一13、流量控制阀二14、流量控制阀三15、流量控制阀四16来控制内槽3内的水量，使内槽3的进水量大于出水量，且内槽3内的水与待切割铝材的阳极膜层下表面接触但又不能淹没切割上表面。
3)紫外激光切割时采用振镜式加工，其切割方式如图2所示，先靠落料一侧进行第一次切割，对待切割铝材先切割一定深度但不切断，缝宽为第一切割线24；然后，再进行第二次切割，第二切割线25与第一切割线24的中间重合部分先切断，水从切缝渗入，这样在第二次切割时效率会提高，且切割到边缘时热影响减小，不会造成脱膜及膜裂，第二次切割将待切割铝材切断。
4)对切断的铝材用小能量切割线进行第三次边缘切割，减少铝材边缘的毛刺。
综上所述，本发明提供的这种水冷治具装置采用水冷的方式对治具及水循环系统进行合理设计，保证了水面的平稳以及水与加工件下表面紧密接触，减少了激光切割的热影响，对带有阳极膜层的铝材采用先切割加工件内侧再切割外侧，提高了加工效率，且不会造成阳极膜层的脱落与膜裂，有效解决了切割加工后外观品质的问题。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水冷治具装置，其特征在于：包括放置加工件的腔体(1)和第一水箱(23)，所述腔体(1)内设置有落料吸附机构(7)，所述第一水箱(23)的出口通过水泵一(17)与腔体(1)的进水口相连，腔体(1)的出水口通过水泵二(18)与第一水箱(23)的进口相连，且腔体(1)内进水和出水处于动态平衡，所述落料吸附机构(7)通过水泵三(19)连接第一水箱(23)的进口。
2.如权利要求1所述的水冷治具装置，其特征在于：所述腔体(1)分为内槽(3)和外槽(2)两层，所述外槽(2)的侧壁上设有通道一(6)、通道二(9)、通道三(10)和通道四(11)，所述落料吸附机构(7)设置在内槽(3)内，所述第一水箱(23)的出口通过水泵一(17)由通道一(6)连通至内槽进水口(4)，内槽出水口(8)由通道二(9)通过水泵二(18)连接第一水箱(23)的进口，所述落料吸附机构(7)由通道三(10)通过水泵三(19)连接连接第一水箱(23)的进口，所述外槽(2)由通道四(11)通过水泵四(20)连接连接第一水箱(23)的进口。
3.如权利要求2所述的水冷治具装置，其特征在于：还包括过滤器(21)和第二水箱(22)，所述水泵二(18)、水泵三(19)、水泵四(20)的出口均连接过滤器(21)进口，过滤器(21)出口与第二水箱(22)进口相连，第二水箱(22)出口连接第一水箱(23)进口。
4.如权利要求3所述的水冷治具装置，其特征在于：所述第二水箱(22)中的水通过重力方式流入第一水箱(23)中。
5.如权利要求2所述的水冷治具装置，其特征在于：所述通道一(6)、通道二(9)、通道三(10)、通道四(11)上分别连接流量控制阀一(13)、流量控制阀二(14)、流量控制阀三(15)、流量控制阀四(16)。
6.如权利要求2所述的水冷治具装置，其特征在于：所述内槽进水口(4)和内槽出水口(8)均为方形的槽结构，内槽进水口(4)和内槽出水口(8)设置在内槽(3)的斜对角线上。
7.如权利要求2所述的水冷治具装置，其特征在于：所述内槽(3)的槽壁边缘设有弧形凹槽(5)，该弧形凹槽(5)与外槽相连通。
8.如权利要求2所述的水冷治具装置，其特征在于：所述内槽(3)的外围设置有多个可拆卸的固定块(12)，且固定块(12)在内槽(3)两侧对称设置。
9.一种应用如权利要求1～8任一项所述水冷治具装置的激光加工方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)将待切割铝材放置在腔体(1)上固定；
2)通过水泵一(17)、水泵二(18)控制腔体(1)内的水量，使腔体(1)内的水与待切割铝材的阳极膜层下表面接触，且腔体(1)内的进水量和出水量处于动态平衡；
3)切割时采用振镜式加工，先靠落料一侧进行第一次切割，对待切割铝材切割一定深度但不切断；然后，再进行第二次切割，第二次切割与第一次切割的中间重合的部分先切断，水从切缝渗入，第二次切割将待切割铝材切断；
4)对切断的铝材用小能量线条进行第三次边缘切割，减少铝材边缘的毛刺。
10.如权利要求9所述的应用水冷治具装置的激光加工方法，其特征在于：切割时，腔体(1)内的水与待切割铝材的阳极膜层下表面接触但又不能淹没切割上表面。
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