CN107900537A - 锥形通孔的加工方法、板材和切割系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锥形通孔的加工方法、板材和切割系统。上述的锥形通孔的加工方法包括将板材放置于基座上；于所述板材上确定所述锥形通孔的圆心坐标；根据所述圆心坐标驱动滑架移动至预定位置；分别控制两个所述激光组件相对于所述旋转架转动预定角度，使每个所述激光组件射出的激光束与所述板材所在的平面的夹角相等，其中，滑架包括滑架本体和旋转架，所述滑架本体滑动连接于所述基座上，所述旋转架转动连接于滑架本体上；控制两个所述激光组件发出激光束；驱动所述旋转架相对于滑架本体转动。上述的锥形通孔的加工方法的步骤较简单，仅需对板材进行一次装夹，解决了锥形通孔的整个加工过程的步骤较多的问题。

Description

锥形通孔的加工方法、板材和切割系统

技术领域

本发明涉及板材加工的技术领域，特别是涉及一种锥形通孔的加工方法、板材和切割系统。

背景技术

激光切割是利用经聚焦的高功率密度的激光束照射于工件上，使被照射的产品迅速熔化或汽化或烧蚀或达到燃点，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。激光切割方法属于热切割方法的一种。

由于锥形通孔的开口于板材上具有一定的锥度，传统的板材的锥形通孔通过机械钻孔设备进行加工，工序较多且需对板材进行多次装夹，使锥形通孔的整个加工过程的步骤较多且精度较低。

发明内容

基于此，有必要针对锥形通孔的整个加工过程的步骤较多且精度较低的问题，提供一种锥形通孔的加工方法、板材和切割系统。

一种锥形通孔的加工方法，包括：

将板材放置于基座上；

于所述板材上确定所述锥形通孔的圆心坐标；

根据所述圆心坐标驱动滑架移动至预定位置；

分别控制两个所述激光组件相对于所述旋转架转动预定角度，使每个所述激光组件射出的激光束与所述板材所在的平面的夹角相等，其中，滑架包括滑架本体和旋转架，所述滑架本体滑动连接于所述基座上，所述旋转架转动连接于滑架本体上，两个所述激光组件对称设置于旋转架上，且每个所述激光组件转动连接于所述旋转架上，所述旋转架于所述板材上的投影的中心点的坐标与所述圆心坐标重合；

控制两个所述激光组件发出激光束；

驱动所述旋转架相对于滑架本体转动。

在其中一个实施例中，在于所述板材上确定所述锥形通孔的圆心坐标之前，以及在将板材放置于基座上之后，还包括步骤：

将所述板材定位于所述基座上，以免板材相对于基座移动。

在其中一个实施例中，在于所述板材上确定所述锥形通孔的圆心坐标之前，以及在将所述板材定位于所述基座上之后，还包括步骤：

在所述板材上制作所述锥形通孔的最大直径的通孔轮廓。

在其中一个实施例中，于所述板材上确定所述锥形通孔的圆心坐标的步骤包括：

扫描所述通孔轮廓，得到所述通孔轮廓的多个坐标点数据；

根据多个所述坐标点数据进行拟合，得到所述通孔轮廓的轮廓曲线数据；

根据所述轮廓曲线数据得到所述锥形通孔的圆心坐标，使圆心坐标的数据与通孔轮廓的精度较高。

在其中一个实施例中，在根据多个所述坐标点数据进行拟合之前，以及在扫描所述通孔轮廓之后，还包括步骤：

对多个所述坐标点数据进行去噪，以去除多个坐标点数据中的噪音。

在其中一个实施例中，根据多个所述坐标点数据进行拟合的步骤具体为：

采用最小二乘法对多个所述坐标点数据进行拟合。

在其中一个实施例中，将板材放置于基座上，之前还包括步骤：

对所述板材进行清洗，以去除板材上的碎屑，提高锥形通孔的加工精度。

在其中一个实施例中，所述预定角度为20°～50°，使两个激光组件产生的激光束较好地作用于板材上。

在其中一个实施例中，所述夹角为30°～60°。

一种板材，应用上述任一实施例所述的锥形通孔的加工方法进行加工得到。

一种切割系统，通过上述任一实施例所述的锥形通孔的加工方法实现。

上述的锥形通孔的加工方法、板材和切割系统，首先将板材放置于基座上；然后于板材上确定锥形通孔的圆心坐标；然后根据圆心坐标驱动两个激光组件运动至预定位置，使锥形通孔的圆心坐标与旋转架于板材上的投影的中心点的坐标重合；然后分别控制两个激光组件相对于旋转架转动预定角度，使两个激光组件射出的激光束与板材所在的平面的夹角相等，由于旋转架于板材上的投影的中心点的坐标与锥形通孔的圆心坐标重合，使两个激光组件射出的激光束作用于板材上的位置与圆心坐标之间的距离相等，使加工后的锥形通孔的精度较高；然后控制两个激光组件发出激光束，使两个激光组件同时作用于板材上；最后驱动所述旋转架相对于滑架本体转动，使两个激光组件随旋转架相对于基座转动，实现对锥形通孔的加工；上述的锥形通孔的加工方法的步骤较简单，仅需对板材进行一次装夹，解决了锥形通孔的整个加工过程的步骤较多的问题。

附图说明

图1为一实施例的锥形通孔的加工方法的流程图；

图2为图1所示锥形通孔的加工方法的步骤S103的流程图；

图3为图1所示锥形通孔的加工方法的步骤S103的另一流程图；

图4为图1所示锥形通孔的加工方法的另一流程图。

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锥形通孔的加工方法、板材和切割系统进行更全面的描述。附图中给出了锥形通孔的加工方法、板材和切割系统的首选实施例。但是，锥形通孔的加工方法、板材和切割系统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锥形通孔的加工方法、板材和切割系统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。本文中在锥形通孔的加工方法、板材和切割系统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，一种锥形通孔的加工方法包括：例如，将板材放置于基座上；例如，于所述板材上确定所述锥形通孔的圆心坐标；例如，根据所述圆心坐标驱动滑架移动至预定位置；例如，分别控制两个所述激光组件相对于所述旋转架转动预定角度，使每个所述激光组件射出的激光束与所述板材所在的平面的夹角相等，其中，滑架包括滑架本体和旋转架，所述滑架本体滑动连接于所述基座上，所述旋转架转动连接于滑架本体上，两个所述激光组件对称设置于旋转架上，且每个所述激光组件转动连接于所述旋转架上，所述旋转架于所述板材上的投影的中心点的坐标与所述圆心坐标重合；例如，控制两个所述激光组件发出激光束；例如，驱动所述旋转架相对于滑架本体转动。例如，一种锥形通孔的加工方法包括：将板材放置于基座上；于所述板材上确定所述锥形通孔的圆心坐标；根据所述圆心坐标驱动滑架移动至预定位置；分别控制两个所述激光组件相对于所述旋转架转动预定角度，使每个所述激光组件射出的激光束与所述板材所在的平面的夹角相等，其中，滑架包括滑架本体和旋转架，所述滑架本体滑动连接于所述基座上，所述旋转架转动连接于滑架本体上，两个所述激光组件对称设置于旋转架上，且每个所述激光组件转动连接于所述旋转架上，所述旋转架于所述板材上的投影的中心点的坐标与所述圆心坐标重合；控制两个所述激光组件发出激光束；驱动所述旋转架相对于滑架本体转动。

如图1所示，一实施例的锥形通孔的加工方法，包括：

S100，将板材放置于基座上；

S103，于所述板材上确定所述锥形通孔的圆心坐标；

S105，根据所述圆心坐标驱动滑架移动至预定位置；

S107，分别控制两个所述激光组件相对于所述旋转架转动预定角度，使每个所述激光组件射出的激光束与所述板材所在的平面的夹角相等。其中，滑架包括滑架本体和旋转架，所述滑架本体滑动连接于所述基座上，所述旋转架转动连接于滑架本体上，两个所述激光组件对称设置于旋转架上，且每个所述激光组件转动连接于所述旋转架上，所述旋转架于所述板材上的投影的中心点的坐标与所述圆心坐标重合；

S109，控制两个所述激光组件发出激光束；

S111，驱动所述旋转架相对于滑架本体转动。

在其中一个实施例中，在于所述板材上确定所述锥形通孔的圆心坐标之前，以及在将板材放置于基座上之后，还包括步骤：

S101，将所述板材定位于所述基座上，以免板材相对于基座移动。

在其中一个实施例中，在于所述板材上确定所述锥形通孔的圆心坐标之前，以及在将所述板材定位于所述基座上之后，还包括步骤：

S102，在所述板材上制作所述锥形通孔的最大直径的通孔轮廓。

如图2所示，在其中一个实施例中，于所述板材上确定所述锥形通孔的圆心坐标的步骤S103具体为：

S103A，扫描所述通孔轮廓，得到所述通孔轮廓的多个坐标点数据；

S103C，根据多个所述坐标点数据进行拟合，得到所述通孔轮廓的轮廓曲线数据；

S103D，根据所述轮廓曲线数据得到所述锥形通孔的圆心坐标，使圆心坐标的数据与通孔轮廓的精度较高。

在其中一个实施例中，在根据多个所述坐标点数据进行拟合之前，以及在扫描所述通孔轮廓之后，还包括步骤：

S103B，对多个所述坐标点数据进行去噪，以去除多个坐标点数据中的噪音。

在其中一个实施例中，根据多个所述坐标点数据进行拟合的步骤S103C具体为：

采用最小二乘法对多个所述坐标点数据进行拟合。

如图4所示，在其中一个实施例中，将板材放置于基座上，之前还包括步骤：

S099，对所述板材进行清洗，以去除板材上的碎屑，提高锥形通孔的加工精度。

在其中一个实施例中，所述预定角度为20°～50°，使两个激光组件产生的激光束较好地作用于板材上。

本发明还提供一种板材，应用上述任一实施例所述的锥形通孔的加工方法进行加工得到。

本发明还提供一种切割系统，通过上述任一实施例所述的锥形通孔的加工方法实现。

例如，切割系统包括基座、滑架、两个激光组件以及旋转机构，滑架包括滑架本体和旋转架，所述滑架本体滑动连接于所述基座上，所述旋转架转动连接于滑架本体上，两个所述激光组件对称设置于旋转架上，且每个所述激光组件转动连接于所述旋转架上；旋转机构设于滑架本体上且旋转机构的动力输出端与旋转架连接，旋转机构驱动旋转架相对于滑架本体转动。又如，每个激光组件包括激光发生器、第一激光头、第二激光头、第一散热组件、第二散热组件、振镜组件以及光路引导器。所述激光发生器设于所述旋转架上，所述激光发生器用于产生激光束；所述第一激光头设于所述旋转架上；所述第二激光头设于所述旋转架上；所述第一散热组件设于所述旋转架上，且所述第一散热组件用于对所述第一激光头进行散热；所述第二散热组件设于所述旋转架上，且所述第二散热组件用于对所述第二激光头进行散热；所述振镜机构包括壳体、第一反射组件和第二反射组件，所述壳体上开设有入射孔、腔体和出射孔，所述入射孔和所述出射孔均与所述腔体连通，所述入射孔与所述激光发生器相对设置；所述第一反射组件包括第一电机和第一反射镜，所述第一电机穿设于所述壳体上，所述第一反射镜设于所述第一电机的输出端上且位于所述腔体内，所述第一电机驱动所述第一反射镜转动；所述第二反射组件包括第二电机和第二反射镜，所述第二电机穿设于所述壳体上，所述第二反射镜设于所述第二电机的输出端上且位于所述腔体内，所述第二电机驱动所述第二反射镜转动；所述第一反射镜用于与所述第二反射镜共同将所述激光束偏振于所述出射孔；所述光路引导器与所述壳体转动连接，所述光路引导器与所述出射孔相对设置，且所述光路引导器分别与所述第一激光头和所述第二激光头相对设置，所述光路引导器用于将从所述出射孔射出的激光束引导于所述第一激光头与所述第二激光头内之一。第一反射镜与第二反射镜共同将激光束偏振于壳体的出射孔内，由于光路引导器与出射孔相对设置，且光路引导器分别与第一激光头和第二激光头相对设置；当第一电机和第二电机动作时，第一反射镜和第二反射镜转动，使激光发生器产生的激光束通过第一反射镜和第二反射镜反射至光路引导器上，又由于光路引导器分别与第一激光头和第二激光头相对设置，且光路引导器将从出射孔射出的激光束引导至第一激光头和第二激光头之一，即将从出射孔射出的激光束引导于第一激光头或第二激光头内；由于光路引导器与壳体转动连接，转动光路引导器，使激光束引导至第一激光头或第二激光头内，使激光束通过其中一个激光头作用于板材上，这样可以通过光路引导器进行切换，使第一激光头和第二激光头轮流工作，避免第一激光头或第二激光头长时间工作，导致第一激光头或第二激光头因过热而烧坏；由于第一散热组件用于对第一激光头进行散热，第二散热组件用于对第二激光头进行散热，这样可以更好地避免第一激光头和第二激光头过热，如此切割系统可以对多个板材进行连续切割，大大提高了切割系统的切割效率。

例如，切割系统还包括调节组件，调节组件的动力输出端与光路引导器连接，调节组件用于驱动光路引导器相对于壳体转动，使从壳体的出射孔射出的激光束由光路引导器引导于第一激光头或第二激光头内。又如，调节组件包括调节电机、主动齿轮和齿圈，调节电机设于壳体上，主动齿轮固定于调节电机的输出端上，齿圈套接于光路引导器上，主动齿轮与齿圈啮合传动，调节电机驱动主动齿轮运动，主动齿轮带动齿圈运动，由于齿圈套接于光路引导器上，使齿圈带动光路引导器相对于壳体转动，使激光束通过光路引导器引导至第一激光头或第二激光头内。又如，调节组件还包括角度传感器，角度传感器设于齿圈上并与调节电机的控制端通信连接，角度传感器用于感应齿圈的转角；当角度感应器感应到齿圈带动光路引导器转动至预定角度时，角度感应器发出感应信号；调节电机根据角度传感器的感应信号进行关停，使调节电机自动停止动作，使光路引导器相对于壳体准确转动至预定角度。

在其中一个实施例中，所述第一激光头滑动连接于所述滑架上，调节第一激光头与滑架的相对位置，使激光束更好地作用于板材上。在其中一个实施例中，所述第二激光头滑动连接于所述滑架上，调节第二激光头与滑架的相对位置，使激光束更好地作用于板材上。在其中一个实施例中，所述第一激光头与所述第二激光头相互平行。

在其中一个实施例中，所述滑架上设有导热层，所述第一激光头和所述第二激光头均与所述导热层抵接，使第一激光头和第二激光头上的热量通过导热层快速传导至滑架上进行散热，提高了第一激光头和第二激光头的散热效率。例如，导热层的材料为铜或铝，使导热层具有较好的导热性能。

在其中一个实施例中，所述第一电机焊接于所述壳体上，避免第一电机工作过程中因振动而从壳体上松脱，使第一电机牢固连接于壳体上。在其中一个实施例中，所述第二电机焊接于所述壳体上，避免第二电机工作过程中因振动而从壳体上松脱，使第二电机牢固连接于壳体上。

在其中一个实施例中，所述振镜机构还包括控制器，所述控制器设于所述壳体上，所述控制器分别与所述第一电机和所述第二电机通信连接，控制器控制第一电机和第二电机动作，使第一电机带动第一反射镜转动，第二电机带动第二反射镜转动，使激光束偏转至预定位置，从而使激光束通过第一反射镜和第二反射镜的转动调节偏转角度，即使激光发生器产生的激光束入射至第一激光头或第二激光头的角度可调，可以更好地配合光路引导器对激光束的引导。

在其中一个实施例中，所述第一反射镜所在的平面与所述第二反射镜所在的平面之间存在夹角，使激光束经过第一反射镜和第二反射镜反射至同一平面的任一位置处。在其中一个实施例中，所述夹角为20°～40°，使激光束经过第一反射镜和第二反射镜之后的调节范围较佳。

上述的锥形通孔的加工方法、板材和切割系统，首先将板材放置于基座上；然后于板材上确定锥形通孔的圆心坐标；然后根据圆心坐标驱动两个激光组件运动至预定位置，使锥形通孔的圆心坐标与旋转架于板材上的投影的中心点的坐标重合；然后分别控制两个激光组件相对于旋转架转动预定角度，使两个激光组件射出的激光束与板材所在的平面的夹角相等，由于旋转架于板材上的投影的中心点的坐标与锥形通孔的圆心坐标重合，使两个激光组件射出的激光束作用于板材上的位置与圆心坐标之间的距离相等，使加工后的锥形通孔的精度较高；然后控制两个激光组件发出激光束，使两个激光组件同时作用于板材上；最后驱动所述旋转架相对于滑架本体转动，使两个激光组件随旋转架相对于基座转动，实现对锥形通孔的加工；上述的锥形通孔的加工方法的步骤较简单，仅需对板材进行一次装夹，解决了锥形通孔的整个加工过程的步骤较多的问题。

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)

1.一种锥形通孔的加工方法，其特征在于，包括：

将板材放置于基座上；

于所述板材上确定所述锥形通孔的圆心坐标；

根据所述圆心坐标驱动滑架移动至预定位置；

分别控制两个所述激光组件相对于所述旋转架转动预定角度，使每个所述激光组件射出的激光束与所述板材所在的平面的夹角相等，其中，滑架包括滑架本体和旋转架，所述滑架本体滑动连接于所述基座上，所述旋转架转动连接于滑架本体上，两个所述激光组件对称设置于旋转架上，且每个所述激光组件转动连接于所述旋转架上，所述旋转架于所述板材上的投影的中心点的坐标与所述圆心坐标重合；

控制两个所述激光组件发出激光束；

驱动所述旋转架相对于滑架本体转动。

2.根据权利要求1所述的锥形通孔的加工方法，其特征在于，在于所述板材上确定所述锥形通孔的圆心坐标之前，以及在将板材放置于基座上之后，还包括步骤：

将所述板材定位于所述基座上。

3.根据权利要求2所述的锥形通孔的加工方法，其特征在于，在于所述板材上确定所述锥形通孔的圆心坐标之前，以及在将所述板材定位于所述基座上之后，还包括步骤：

在所述板材上制作所述锥形通孔的最大直径的通孔轮廓。

4.根据权利要求3所述的锥形通孔的加工方法，其特征在于，于所述板材上确定所述锥形通孔的圆心坐标的步骤包括：

扫描所述通孔轮廓，得到所述通孔轮廓的多个坐标点数据；

根据多个所述坐标点数据进行拟合，得到所述通孔轮廓的轮廓曲线数据；

根据所述轮廓曲线数据得到所述锥形通孔的圆心坐标。

5.根据权利要求4所述的锥形通孔的加工方法，其特征在于，在根据多个所述坐标点数据进行拟合之前，以及在扫描所述通孔轮廓之后，还包括步骤：

对多个所述坐标点数据进行去噪。

6.根据权利要求4所述的锥形通孔的加工方法，其特征在于，根据多个所述坐标点数据进行拟合的步骤具体为：

采用最小二乘法对多个所述坐标点数据进行拟合。

7.根据权利要求1所述的锥形通孔的加工方法，其特征在于，将板材放置于基座上，之前还包括步骤：

对所述板材进行清洗。

8.根据权利要求1所述的锥形通孔的加工方法，其特征在于，所述预定角度为20°～50°。

9.一种板材，其特征在于，应用权利要求1至8中任一项所述的锥形通孔的加工方法进行加工得到。

10.一种切割系统，其特征在于，通过权利要求1至8中任一项所述的锥形通孔的加工方法实现。