CN107803598A - 激光切割机及其切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光切割机及其切割方法。上述的切割方法用于对产品进行切割，切割方法包括：将产品定位于加工台上；将产品的切割区域划分为多个切割单元；于各切割单元上采集相应的坐标数据；根据激光头的坐标数据与各切割单元上的坐标数据，得到各切割单元相应的激光距离数据；根据多个切割单元对应的激光距离数据得到产品的切割深度曲线；根据切割深度曲线控制激光头运动，以对产品进行切割；激光切割机采用上述的切割方法能够加工出等槽深的凹槽，从而使激光切割机的适应性较好。

Description

激光切割机及其切割方法

技术领域

本发明涉及激光加工的技术领域，特别是涉及一种激光切割机及其切割方法。

背景技术

激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开。激光切割属于热切割方法之一。激光切割可分为激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧气切割和激光划片与控制断裂四类。

通过激光切割方法对产品进行切槽，由于产品存在制造误差，即产品表面的平面度较差。由于产品的表面为凹凸不平的曲面，使激光切割机采用传统的切割方法步骤将不能加工出等槽深的凹槽，使激光切割机的适应性较差。

发明内容

基于此，有必要针对激光切割机不能加工出等槽深的凹槽且适应性较差的问题，提供一种激光切割机及其切割方法。

一种切割方法，用于对产品进行切割，所述切割方法包括：

将所述产品定位于加工台上；

将所述产品的切割区域划分为多个切割单元；

于各所述切割单元上采集相应的坐标数据；

根据激光头的坐标数据与各所述切割单元上的坐标数据，得到各所述切割单元相应的激光距离数据；

根据多个所述切割单元对应的激光距离数据得到产品的切割深度曲线；

根据所述切割深度曲线控制所述激光头运动，以对所述产品进行切割。

在其中一个实施例中，通过快速夹紧机构将所述产品定位于加工台上，可将产品快速定位于加工台上。

在其中一个实施例中，所述切割单元呈矩形状。

在其中一个实施例中，所述切割单元呈扇形状。

在其中一个实施例中，每一所述切割单元上采集的所述坐标数据的数目为多个，使后续得到的切割深度曲线更精确。

在其中一个实施例中，于各所述切割单元上采集相应的坐标数据，之前还包括步骤：

于所述工作台上建立坐标平面；其中，所述坐标数据为所述切割单元于所述坐标平面的坐标。

在其中一个实施例中，根据多个所述切割单元对应的激光距离得到产品的切割深度曲线的步骤包括：

对多个所述切割单元对应的激光距离数据进行去噪，以去除激光距离数据中的噪音数据，保证切割深度曲线的准确性；

将去噪后的激光距离数据进行拼接；

对拼接后的激光距离数据进行平滑处理，得到所述切割深度曲线。

在其中一个实施例中，采用最小二乘法对拼接后的激光距离数据进行平滑处理。

一种激光切割机，采用上述的切割方法对所述产品进行切割。

在其中一个实施例中，激光切割机包括加工台、机架、滑动座、升降机构、激光机构、数据采集组件和控制器；

所述加工台用于放置所述产品；

所述机架连接于所述加工台上；

所述滑动座滑动连接于所述机架上；

所述升降机构设于所述机架上，所述升降机构驱动所述滑动座相对于所述机架滑动；

所述激光机构包括激光机构本体和激光头，所述激光机构本体设于所述滑动座上，所述激光机构本体用于产生激光束，所述激光机构本体与所述激光头相对设置，使得所述激光束通过所述激光头；

所述数据采集组件用于采集所述坐标数据；

所述控制器设于所述机架上，所述控制器分别与所述数据采集组件、所述升降机构和所述激光机构本体通信连接，所述控制器根据所述切割深度曲线控制所述升降机构动作。

上述的激光切割机及其切割方法，首先将产品定位于加工台上，以免产品相对于加工台运动；然后将产品的切割区域划分为多个切割单元，切割单元的数目越多，后续得到的坐标数据越多，得到的产品的切割深度曲线越精确；然后于各切割单元上采集相应的坐标数据；然后根据激光头的坐标数据与各切割单元上的坐标数据，得到各切割单元相应的激光距离数据；然后根据多个切割单元对应的激光距离数据得到产品的切割深度曲线；最后根据切割深度曲线控制激光头运动，以对产品进行切割，使产品的切割深度与切割深度曲线相适应；因此，激光切割机采用上述的切割方法能够加工出等槽深的凹槽，从而使激光切割机的适应性较好。

附图说明

图1为一实施例的切割方法的流程图；

图2为图1所示切割方法的另一流程图；

图3为图1所述切割方法的步骤S109的流程图。

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激光切割机及其切割方法进行更全面的描述。附图中给出了激光切割机及其切割方法的首选实施例。但是，激光切割机及其切割方法可以以许多不同的形式来实现，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激光切割机及其切割方法的公开内容更加透彻全面。

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。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

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。本文中在激光切割机及其切割方法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。

例如，一种切割方法用于对产品进行切割；例如，所述切割方法包括：例如，将所述产品定位于加工台上；例如，将所述产品的切割区域划分为多个切割单元；例如，于各所述切割单元上采集相应的坐标数据；例如，根据激光头的坐标数据与各所述切割单元上的坐标数据，得到各所述切割单元相应的激光距离数据；例如，根据多个所述切割单元对应的激光距离数据得到产品的切割深度曲线；例如，根据所述切割深度曲线控制所述激光头运动，以对所述产品进行切割。例如，一种切割方法用于对产品进行切割，所述切割方法包括：将所述产品定位于加工台上；将所述产品的切割区域划分为多个切割单元；于各所述切割单元上采集相应的坐标数据；根据激光头的坐标数据与各所述切割单元上的坐标数据，得到各所述切割单元相应的激光距离数据；根据多个所述切割单元对应的激光距离数据得到产品的切割深度曲线；根据所述切割深度曲线控制所述激光头运动，以对所述产品进行切割。

如图1所示，一实施例的切割方法用于对产品进行切割。所述切割方法包括：

S101，将所述产品定位于加工台上。

在其中一个实施例中，通过快速夹紧机构将所述产品定位于加工台上，可将产品快速定位于加工台上。例如，快速夹紧机构为磁吸附机构，快速夹紧机构通电产生磁吸力，以将产品夹紧于工作台上。当然，在其他实施例中，快速夹紧机构不仅限于磁吸附方式。例如，快速夹紧机构包括气缸组件和压块，工作台上设有凸台。气缸组件设于凸台上，压块设于气缸组件的输出端。压块用于抵接于产品上，使产品夹紧于移动工作台上。

S103，将所述产品的切割区域划分为多个切割单元。

在其中一个实施例中，所述切割单元呈矩形状。在其中一个实施例中，所述切割单元呈扇形状。切割单元的形状根据切割区域的形状进行选择，也不仅限于矩形状或扇形状。在其他实施例中，切割单元也可以呈梯形状或其他形状。例如，切割单元的数目为多个，使后续得到的切割深度曲线较精确。可以理解，切割单元的数目越多，后续得到的坐标数据越多，得到的产品的切割深度曲线越精确。

S105，于各所述切割单元上采集相应的坐标数据。

在其中一个实施例中，每一所述切割单元上采集的所述坐标数据的数目为多个，使后续得到的切割深度曲线更精确。

如图2所示，在其中一个实施例中，于各所述切割单元上采集相应的坐标数据，之前还包括步骤：

S104，于所述工作台上建立坐标平面；其中，所述坐标数据为所述切割单元于所述坐标平面的坐标。

S107，根据激光头的坐标数据与各所述切割单元上的坐标数据，得到各所述切割单元相应的激光距离数据；

S109，根据多个所述切割单元对应的激光距离数据得到产品的切割深度曲线。

如图3所示，在其中一个实施例中，根据多个所述切割单元对应的激光距离得到产品的切割深度曲线的步骤S109包括：

S109A，对多个所述切割单元对应的激光距离数据进行去噪，以去除激光距离数据中的噪音数据，保证切割深度曲线的准确性。

S109B，将去噪后的激光距离数据进行拼接。

S109C，对拼接后的激光距离数据进行平滑处理，得到所述切割深度曲线。在其中一个实施例中，采用最小二乘法对拼接后的激光距离数据进行平滑处理，以得到切割深度曲线。

S111，根据所述切割深度曲线控制所述激光头运动，以对所述产品进行切割。

本发明提供一种激光切割机，采用上述的切割方法对所述产品进行切割。

在其中一个实施例中，激光切割机包括加工台、机架、滑动座、升降机构、激光机构、数据采集组件和控制器。所述加工台用于放置所述产品；所述机架连接于所述加工台上；所述滑动座滑动连接于所述机架上；所述升降机构设于所述机架上，所述升降机构驱动所述滑动座相对于所述机架滑动；所述激光机构包括激光机构本体和激光头，所述激光机构本体设于所述滑动座上，所述激光机构本体用于产生激光束，所述激光机构本体与所述激光头相对设置，使得所述激光束通过所述激光头；所述数据采集组件用于采集所述坐标数据；所述控制器设于所述机架上，所述控制器分别与所述数据采集组件、所述升降机构和所述激光机构本体通信连接，所述控制器根据所述切割深度曲线控制所述升降机构动作。

例如，激光机构本体包括激光发生器和聚焦组件，激光发生器和聚焦组件均设于滑动座上，激光发生器用于产生激光束，聚焦组件将激光束聚焦于产品上，以对产品进行切割。例如，升降机构包括升降电机、第一链轮、第二链轮、链条和连接件，升降电机固定于机架上，第一链轮设于升降电机的输出端上，第二链轮转动连接于机架上，链条分别套接于第一链轮和第二链轮上。连接件的一端与链条连接，连接件的另一端与滑动座连接。当升降电机动作时，升降电机驱动第一链轮转动，第一链轮带动链条运动，由于连接件的两端分别与链条和滑动座连接，使链条带动滑动座相对于机架滑动，又由于激光发生器和聚焦组件均设于滑动座上，使激光发生器和聚焦组件均随滑动座相对于机架滑动，激光切割机的焦点位置与切割单元的切割位置相适应，从而使激光切割机能够对产品进行较好地切割。又如，升降机构还包括导杆和滑套，导杆与机架连接，滑套套接于导杆上并与导杆滑动连接，且滑套与滑动座连接，使滑动座与机架之间的滑动更加平稳。又如，激光机构本体还包括振镜组件，振镜组件设于滑动座上，振镜组件位于激光发生器和聚焦组件之间，且振镜组件将激光束偏振至聚焦组件上，这样调节经过聚焦组件的激光束的功率，通过振镜组件可以实现激光束的焦距的调节。

例如，激光发生器包括壳体和机芯，所述壳体上开设有腔体、进风槽和出风槽，腔体分别与进风槽和出风槽连通，机芯位于腔体内并与所述壳体连接。壳体外的空气通过进风槽内与机芯上产生的热量进行热交换，热交换的空气通过出风槽排出，实现机芯的散热，解决了激光发生器的过热问题。又如，进风槽和出风槽的数目均为多个，使机芯的散热效果更好。又如，多个进风槽的延伸方向相互平行，多个出风槽的延伸方向相互平行，且各进风槽的延伸方向与各出风槽的延伸方向相互垂直，使多个进风槽和出风槽的加工难度较低，降低了激光切割机的制造成本。为了更好地解决激光发生器的过热问题，例如，激光发生器还包括散热风扇，所述散热风扇设于所述腔体内。壳体上还开设有与腔体连通的出风孔，所述出风孔邻近所述出风槽，所述散热风扇与出风孔相对应。当散热风扇工作时，散热风扇将腔体内的空气从出风孔抽出，使腔体内邻近出风孔一侧产生真空负压，从而使腔体内邻近进风槽的空气流动至出风孔一侧，实现腔体内的空气快速流通，与机芯上产生热量进行快速热交换，提高激光发生器的散热效率。又如，激光发生器还包括第一导流板和第二导流板，第一导流板和第二导流板均位于腔体内。第一导流板用于将进气槽处的空气引导至机芯处，使空气通过第一导流板快速流动至机芯处；第二导流板用于将机芯上的空气引导至散热风扇处，使空气通过第二导流板快速流动至散热风扇处，避免空气于腔体内受激光发生器的其他零部件的干扰影响，提高激光发生器的散热效率。

例如，激光发生器还包括过滤芯，过滤芯位于腔体内且邻近进风槽，过滤芯用于过滤空气中的灰尘，避免灰尘进入腔体内影响机芯的性能，从而延长了激光发生器的使用寿命。又如，过滤芯通过螺钉固定于腔体的内壁上，以防过滤芯相对于壳体移动，使过滤芯较好地定位于壳体上。可以理解，在其他实施例中，过滤芯还可以通过其他方式进行设置。例如，激光发生器还包括抽拉组件，壳体上开设有与腔体连通的安装槽，抽拉组件位于安装槽内与壳体滑动连接，过滤芯设于抽拉组件上，当需清理过滤芯上的积尘时，拉出抽拉组件并取出过滤芯，实现过滤芯上的灰尘的快速清理。又如，抽拉组件包括承托架和拉手，承托架位于安装槽内并与壳体滑动连接，承托架上开设有容纳过滤芯的容纳槽，拉手设于承托架上，操作者可以通过拉手拉动承托架相对于壳体滑动，快速拉出承托架。例如，抽拉组件还包括导轨和滑块，导轨固定于壳体上，滑块滑动连接于导轨上且与承托架连接，使承托架滑动连接于壳体上。例如，抽拉组件还包括自锁组件，自锁组件包括滑动件和弹性件，壳体上开设有与腔体连通的滑腔，滑动件位于滑腔内并与壳体滑动连接。弹性件位于滑腔内，且弹性的两端分别与滑动件和滑腔的内壁连接。滑动件上开设有扣槽。承托架上设有凸台，凸台卡入扣槽内，使承托架锁紧于壳体上。当需拉出承托架时，按压滑动件，弹性件被压缩，凸台滑离扣槽，使承托架相对于壳体滑动。当将承托架压入容纳槽内时，按压承托架，凸台随承托架相对于壳体滑动，直至凸台扣入扣槽内，使承托架可靠连接于壳体上，以免承托架意外打开。又如，凸台呈楔形状，减少了凸台滑离扣槽的阻力。又如，弹性件焊接于滑槽的内壁上，使弹性件与壳体连接。

例如，机芯上开设有通水管道。激光发生器还包括散热水箱、水泵、进水管和出水管，散热水箱储蓄冷却水。进水管的一端与散热水箱连通，另一端与通水管道连通；水泵设于进水管上，水泵用于将散热水箱内的冷却水泵入通水管道内，使冷却水与机芯上产生的热量进行热交换，从而使机芯上的热量快速散失。出水管的一端与通水管道连通，另一端与散热水箱连通。热交换之后的冷却水成为回收水，回收水通过出水管流回散热水箱进行冷却，冷却后的回收水转变为冷却水并继续使用，实现冷却水的循环流动。又如，散热水箱内形成有散热腔、连通管道、储蓄腔和阀体，散热腔与储蓄腔通过连通管道连通，且散热腔与出水管连通，连通管道上设有阀体，阀体用于开关连通管道。散热水箱的外壁上设有多个散热鳍片，使散热腔内的回收水通过散热鳍片进行散热，从而使回收水转变为冷却水。连通管道和储蓄腔的内壁上均设有绝热层，使通过连通管道流至储蓄腔内的冷却水的温度保持恒定。又如，多个散热鳍片均焊接于散热水箱的外壁上，使激光发生器的结构较为紧凑。

又如，连通管道上设有测温仪，测温仪用于测量连通管道内的回收水的温度，当测温仪的显示值低于预定值时，阀体打开，使散热腔内的回收水通过连通管道流至储蓄腔内。又如，阀体为电磁阀，测温仪与阀体的控制端通信连接，使阀体随测温仪的数值大小而开关。又如，激光发生器还包括冷却风扇，冷却风扇与散热鳍片相对设置，冷却风扇对散热鳍片进行散热，使散热鳍片上的热量快速散发，提高激光发生器的散热效率。又如，散热鳍片的材料为铜或铝，使散热鳍片的散热效率较高。例如，散热鳍片的外壁呈曲面状，使散热鳍片与空气的接触面积较大，从而使散热鳍片的散热效果较好。又如，各散热鳍片与散热水箱之间的夹角为30°～60°，使散热鳍片上的热量能够快速散发至空气中。在本实施例中，各散热鳍片与散热水箱之间的夹角为45°，使散热鳍片的散热效果较佳。又如，各散热鳍片上开设有多个凹槽，使散热鳍片与空气的接触面积较大，使散热鳍片的散热效果较好。例如，多个凹槽沿散热鳍片间隔分布，使散热鳍片的每个位置的散热速度较为均衡。又如，凹槽的横截面呈三角形状或梯形状，使散热鳍片与空气的接触面积更大，散热效果更好。例如，散热鳍片上还开设有多个通气孔，各通气孔一一对应连通各凹槽，使空气与散热鳍片的接触面积较大，散热效果较好。

上述的激光切割机及其切割方法，首先将产品定位于加工台上，以免产品相对于加工台运动；然后将产品的切割区域划分为多个切割单元，切割单元的数目越多，后续得到的坐标数据越多，得到的产品的切割深度曲线越精确；然后于各切割单元上采集相应的坐标数据；然后根据激光头的坐标数据与各切割单元上的坐标数据，得到各切割单元相应的激光距离数据；然后根据多个切割单元对应的激光距离数据得到产品的切割深度曲线；最后根据切割深度曲线控制激光头运动，以对产品进行切割，使产品的切割深度与切割深度曲线相适应；因此，激光切割机采用上述的切割方法能够加工出等槽深的凹槽，从而使激光切割机的适应性较好。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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 (10)

1.一种切割方法，用于对产品进行切割，其特征在于，所述切割方法包括：

将所述产品定位于加工台上；

将所述产品的切割区域划分为多个切割单元；

于各所述切割单元上采集相应的坐标数据；

根据激光头的坐标数据与各所述切割单元上的坐标数据，得到各所述切割单元相应的激光距离数据；

根据多个所述切割单元对应的激光距离数据得到产品的切割深度曲线；

根据所述切割深度曲线控制所述激光头运动，以对所述产品进行切割。

2.根据权利要求1所述切割方法，其特征在于，通过快速夹紧机构将所述产品定位于加工台上。

3.根据权利要求1所述切割方法，其特征在于，所述切割单元呈矩形状。

4.根据权利要求1所述切割方法，其特征在于，所述切割单元呈扇形状。

5.根据权利要求1所述切割方法，其特征在于，每一所述切割单元上采集的所述坐标数据的数目为多个。

6.根据权利要求1所述切割方法，其特征在于，于各所述切割单元上采集相应的坐标数据，之前还包括步骤：

于所述工作台上建立坐标平面；其中，所述坐标数据为所述切割单元于所述坐标平面的坐标。

7.根据权利要求1所述切割方法，其特征在于，根据多个所述切割单元对应的激光距离得到产品的切割深度曲线的步骤包括：

对多个所述切割单元对应的激光距离数据进行去噪；

将去噪后的激光距离数据进行拼接；

对拼接后的激光距离数据进行平滑处理，得到所述切割深度曲线。

8.根据权利要求7所述切割方法，其特征在于，采用最小二乘法对拼接后的激光距离数据进行平滑处理。

9.一种激光切割机，其特征在于，采用权利要求1至8中任一项所述的切割方法对所述产品进行切割。

10.根据权利要求9所述的激光切割机，其特征在于，包括加工台、机架、滑动座、升降机构、激光机构、数据采集组件和控制器；

所述加工台用于放置所述产品；

所述机架连接于所述加工台上；

所述滑动座滑动连接于所述机架上；

所述升降机构设于所述机架上，所述升降机构驱动所述滑动座相对于所述机架滑动；

所述激光机构包括激光机构本体和激光头，所述激光机构本体设于所述滑动座上，所述激光机构本体用于产生激光束，所述激光机构本体与所述激光头相对设置，使得所述激光束通过所述激光头；

所述数据采集组件用于采集所述坐标数据；

所述控制器设于所述机架上，所述控制器分别与所述数据采集组件、所述升降机构和所述激光机构本体通信连接，所述控制器根据所述切割深度曲线控制所述升降机构动作。