CN108213732A - 一种板材激光切割方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种板材激光切割方法，包括如下步骤：输入需要切割的图形；根据输入的图形进行分析，生成数模坐标下的初始切割轨迹；将待切割的板材压平后放入切割工作台上；切割时，Z轴上的电容传感器实时地检测相应坐标处板材的高度，将高度反馈给控制箱，控制箱根据反馈信息进行分析处理，得到修正后的切割轨迹；激光切割头根据修正后的切割轨迹进行切割。本发明还提供了实现上述切割方法的激光切割系统。本发明具有自动对弧面进行精确切割的功能，通过计算方法精确控制激光切割头的位置，切割完成压平后为精确的平整形状，切割速度快，效率高，减少了废料率、节省了人力。

Description

一种板材激光切割方法及系统

技术领域

本发明涉及一种板材激光切割方法及系统。

背景技术

激光切割系统是将从激光器发射出的激光，经光路系统，聚焦成高功率密度的激光束。激光束照射到工件表面，使工件达到熔点或沸点，随着光束与工件相对位置的移动，最终使材料形成切缝，从而达到切割的目的。激光切割系统具有切割速度快、切口光滑平整、精度高、重复性好等特点，正逐步取代传统的金属切割工艺设备。

目前国内有许多激光切割系统生产厂家，其用于板材切割的设备多包括：机床系统、传动系统、控制系统，板材放入机床系统上，控制系统控制传动系统对激光切割头的路径设定并控制切割操作。但是，大多板材原料为了运输和移动方便，都采用卷料式包装，其直接放于机床系统时，并不平整，如果直接切割，将会影响切割效果，因此，对板材进行切割前需要先将板材进行压平。

中国专利201410786682.3公开了一种卷料板材自动激光切割系统及其方法。包括有开平机连接为一体的激光切割系统，以及整体的电控装置，开平机的出料端为平台结构，平台上安装有一个送料辊，将钢带水平送入激光切割系统，平台无缝连接有高度相等的激光切割系统工作台，激光切割系统工作台表面安装有用于顶出和传送钢带的多个滚筒；滚筒为活动升降式，多个滚筒均连接到同一个气缸同步升降。

上述方法中采用开平机与切割机工作台的连接，实现了先将板材压平后再进行激光切割的操作，但是由于板材的面积较大，其在具体切割时的位置处，难以保证其绝对平整，因此，用于板材的激光切割系统的切割精度还有待提高。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种板材激光切割方法及系统，其切割精度高，采用控制方法实现优化，切割后的形状压平后为精确的图案。

为了实现上述目的，本发明提供了一种板材激光切割方法，包括如下步骤：

S1、向激光切割系统的控制箱输入需要切割的图形；

S2、激光切割系统的控制箱对图形进行分析，生成数模坐标下的初始切割轨迹；

S3、将待切割的板材压平后放入激光切割装置的切割工作台上；

S4、控制激光切割系统的激光切割头在X轴、Y轴、Z轴方向上移动，定位板材的初始切割位置；

S5、启动激光切割头进行切割，切割时，Z轴上的电容传感器实时地检测相应坐标处板材的高度，将高度反馈给控制箱，控制箱根据反馈信息进行分析处理，得到修正后的切割轨迹；

S6、激光切割头根据修正后的切割轨迹进行切割。

本发明通过将板材压平后再放入激光切割工作台上切割，避免板材不平对激光切割的影响、造成切割后的图形不精确；随后，在切割的过程中再通过实时检测的板材高度信息对切割轨迹进行实时处理调整，进一步避免了板材中的局部位置不平整对切割造成的影响，大大降低了切割产品的不合格率。

本发明提供的板材切割系统具有自动对弧面进行精确切割的功能，通过计算方法精确控制激光切割头的位置，切割完成压平后为精确的平整形状，切割速度快，效率高，不需要再进行压平工作或浪费丢弃，减少废料率以及节省了人力。

根据本发明另一具体实施方式，步骤S3中进一步包括步骤S31：将板材穿过压平装置的若干上滚轴和若干下滚轴中间，通过若干上滚轴和若干下滚轴的滚动实现板材的连续自动压平。

根据本发明另一具体实施方式，步骤S3中进一步包括步骤S32：自动压平后的板材放入切割工作台上时，对板材进行较直。

根据本发明另一具体实施方式，步骤S3中进一步包括步骤S33：步骤 S31中压平后的板材放在激光切割装置的切割工作台上，切割工作台上设有传送链条和若干锯齿状片条，若干锯齿状的片条均匀分布并固定在传送链条上，传送链条带动锯齿状的片条向后移动，锯齿状的片条带动板材向后移动。

根据本发明另一具体实施方式，步骤S31中，压平装置的前端还设有放料装置，实现板材的自动放料，使得板材连续向后移动。

根据本发明另一具体实施方式，步骤S4中，对板材的初始切割位置定位时，Z轴的坐标为：使相应X轴、Y轴坐标上的板材位于激光束的焦点位置。

根据本发明另一具体实施方式，步骤S5中修正后的切割轨迹相对于初始切割轨迹，其X、Y轴坐标轨迹不变。

根据本发明另一具体实施方式，步骤S6中切割完成后进一步包括步骤S61：在切割图形的外围切割一个单元格，该单元格为圆。

根据本发明另一具体实施方式，步骤S6中切割完成后进一步包括步骤 S62：将切割后的板材通过卷料装置卷起回收。

另一方面，本发明还提供了实现上述板材激光切割方法的激光切割系统，其包括：自动上料装置、自动压平装置、激光切割装置、卷料装置、控制箱；

自动上料装置包括第一卷轴、驱动第一卷轴转动的第一电机；

自动压平装置包括压平机架、若干上滚轴、若干下滚轴、驱动上滚轴和下滚轴滚动的第二电机；

激光切割装置包括切割工作台、激光切割头、激光切割头移动装置；切割工作台包括台架、若干条传送链条、驱动传送带传动的第三电机和若干锯齿状片条，若干条传送链条在台架上由前向后传送；锯齿状的片条与若干条传送链条上的齿链板依次固定连接，若干锯齿状的片条在链条上前后均匀分布；

激光切割头移动装置为X、Y、Z三轴移动装置，Z轴上设有电容传感器；

卷料装置包括第二卷轴、驱动第二卷轴转动的第四电机；

控制箱包括主控制模块、激光发射器，主控制模块控制第一电机、第二电机、第三电机、第四电机同步转动。

与现有技术相比，本发明具备如下有益效果：

1、本发明通过将板材压平后再放入激光切割工作台上切割，避免板材不平对激光切割的影响、造成切割后的图形不精确；随后，在切割的过程中再通过实时检测的板材高度信息对切割轨迹进行实时处理调整，进一步避免了板材中的局部位置不平整对切割造成的影响，大大降低了切割产品的不合格率，减少了废料率。

2、本发明提供的板材切割系统具有自动对弧面进行精确切割的功能，通过计算方法精确控制激光切割头的位置，切割完成压平后为精确的平整形状，切割速度快，效率高，不需要再进行压平工作或浪费丢弃，减少废料率以及节省了人力。

3、本发明提供的板材切割系统中设置上料机构为激光切割系统提供自动上料和板材压平功能，使整个设备全自动进行，避免人工压平和人工上料，节省了人力，提高了激光切割系统的工作效率。

4、本发明在切割前，对板材进行较直工作，使得板材在传送带上呈直线向前传送，避免板材倾斜使得激光切割头在板材的边缘切割、造成更多的废料，进一步减少了废料率、提高了生产效率。

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1是实施例1的板材激光切割方法的流程示意图；

图2是实施例1的板材激光切割系统的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种板材激光切割方法及系统，如图1至图2所示，其方法包括如下步骤：

S1、向激光切割系统的控制箱输入需要切割的图形；

S2、激光切割系统的控制箱对图形进行分析，生成数模坐标下的初始切割轨迹；

S3、将待切割的板材压平后放入激光切割装置的切割工作台上；

S4、控制激光切割系统的激光切割头在X轴、Y轴、Z轴方向上移动，定位板材的初始切割位置；

S5、启动激光切割头进行切割，切割时，Z轴上的电容传感器实时地检测相应坐标处板材的高度，将高度反馈给控制箱，控制箱根据反馈信息进行分析处理，得到修正后的切割轨迹；

S6、激光切割头根据修正后的切割轨迹进行切割。

本实施例通过将板材压平后再放入激光切割工作台上切割，避免板材不平对激光切割的影响、造成切割后的图形不精确；随后，在切割的过程中再通过实时检测的板材高度信息对切割轨迹进行实时处理调整，进一步避免板材中的局部位置不平整对切割造成的影响，降低切割产品的不合格率。

由上述步骤可知，板材切割前需要先将板材压平，在进行大量切割工作时，人工压平是很困难的，为了提高激光切割的生产效率，本实施例通过将板材放入压平装置中进行自动连续压平。因此，步骤S3中进一步包括步骤S31：将板材穿过压平装置的若干上滚轴和若干下滚轴中间，通过若干上滚轴和若干下滚轴的滚动实现板材的连续自动压平。

板材压平后直接放入切割工作台上切割，板材自动向前移动，为了避免板材倾斜造成切割位置定位在板材边缘、使得切割后的图形不具有完整的形状造成的废料率，步骤S3中进一步包括步骤S32：自动压平后的板材放入切割工作台上时，对板材进行较直。同时，对板材进行较直后，进一步方便了板材的连续向前移动。

步骤S3中进一步包括步骤S33：步骤S31中压平后的板材放在激光切割装置的切割工作台上，切割工作台上设有传送链条和若干锯齿状片条，若干锯齿状的片条均匀分布并固定在传送链条上，传送链条带动锯齿状的片条向后移动，锯齿状的片条带动板材向后移动，为板材的移动提供动力。

步骤S31中，压平装置的前端还设有放料装置，实现板材的自动放料，使得板材连续向后移动，放料装置包括卷轴和驱动卷轴转动的第一电机，使得卷料式包装的板材直接放置于放料装置的卷轴上即可，并使得板材移动过程自动连续进行。

步骤S4中，对板材的初始切割位置定位时，Z轴的坐标为：使相应X 轴、Y轴坐标上的板材位于激光束的焦点位置，焦点位置时，激光束的能量最强，切割精度高，切割效果好，切割面光滑平整。

步骤S5中修正后的切割轨迹相对于初始切割轨迹，其X、Y轴坐标轨迹不变，相应地调整Z轴的坐标，使得板材的位置位于激光束的焦点位置，进一步提高激光切割的精度。

步骤S6中切割完成后进一步包括步骤S61：在切割图形的外围切割一个单元格，该单元格为圆，便于切割后的图形下落，避免被废料板材带走，另一方面，便于激光切割头的下一个切割位置的定位，避免切割完成的图形受到激光的灼伤。

步骤S6中切割完成后进一步包括步骤S62：将切割后的板材通过卷料装置卷起回收。自动回收板材废料，同时，为板材的移动进一步提供动力，方便板材的连续移动。

另一方面，本实施例还提供了实现上述板材激光切割方法的激光切割系统，其包括：自动上料装置1、自动压平装置2、激光切割装置3、卷料装置5、控制箱4。

自动上料装置1包括第一卷轴11、驱动第一卷轴11转动的第一电机 12；板材套在第一卷轴11上，第一卷轴11带动板材转动，将板材铺开。

自动压平装置2包括压平机架、若干上滚轴21、若干下滚轴、驱动上滚轴21和下滚轴滚动的第二电机；板材穿过自动压平装置2的上滚轴21 和下滚轴之间，通过上滚轴21和下滚轴的滚动，将板材压平。若干上滚轴 21和若干下滚轴上下对应设置，若干下滚轴的上方平齐，若干上滚轴21的下方平齐，上滚轴21和下滚轴的数目越多，压平效果越好，根据应用需要设置合适数目的上滚轴21和下滚轴，上滚轴21和下滚轴的数目相等，上滚轴21与下滚轴依次对齐上下设置。自动压平装置2上还设有控制上滚轴 21高度和下滚轴高度的操作杆22，适应不同厚度的板材。第二电机同时驱动上滚轴21和下滚轴转动，便于上滚轴21和下滚轴的同步转动，节省电能。

激光切割装置3包括切割工作台(图中未示出)、激光切割头(图中未示出)、激光切割头移动装置31；切割工作台包括台架(图中未示出)、若干条传送链条(图中未示出)、驱动传送带传动的第三电机(图中未示出) 和若干锯齿状片条32，若干条传送链条在台架上由前向后传送；锯齿状的片条32与若干条传送链条上的齿链板依次固定连接，若干锯齿状的片条32 在链条上前后均匀分布；通过锯齿状的片条32带动板材向后移动，同时，锯齿状的片条32可避免切割工作台的台面受到激光束的灼伤而损坏，造成成本的增加。

激光切割头移动装置31为X、Y、Z三轴移动装置31，Z轴上设有电容传感器(图中未示出)；用于实时检测板材上待切割位置处的板材高度，再根据检测到的实际高度，进行调整，使得板材位于激光束的焦点位置。

激光切割系统还包括辅助上料和下料的若干圆弧辅助台，圆弧辅助台的台面由若干圆管61构成，若干圆管61在圆弧辅助台上可滚动式连接，便于板材向前移动。

圆弧辅助台上还设有若干横杆(图中未示出)、若干限位柱62，若干横杆上设有滑槽(图中未示出)，若干限位柱62与横杆可滑移式连接，每一横杆上设有至少两个限位柱62。限位柱62分别设置于板材的左、右两侧，通过限位柱62对板材的前进进行限定，根据板材的宽度设置限位柱的左右距离，通过限位柱62使得上料装置和压平装置适应不同宽度的板材。若干圆弧辅助台的限位柱62相应设置，保持左、右平齐，使得板材沿着直线方向前进。

压平机架的前端和后端均设有圆弧辅助台，圆弧辅助台与压平机架固定连接，切割工作台的前端设有圆弧辅助台。为减少板材运行长度，也可将切割工作台与压平机架紧密邻接，压平机架的后端与切割工作台的前端共用一个圆弧辅助台，使得激光切割系统结构更紧密，占用空间小。

激光切割装置进一步包括激光防护壳(图中未示出)，切割工作台、激光切割头、激光切割头移动装置31均设置于激光防护壳内，避免激光对人体的伤害，进一步完善和方便激光切割系统的切割操作。

切割工作台的前端进一步设有校直装置33，校直装置33固定于切割工作台的前端。使得板材沿着与切割工作台平行的方向直线前进，便于激光切割头切割定位，避免板材倾斜使得激光切割头在板材的边缘切割、造成更多的废料，进一步减少废料率。

卷料装置5包括第二卷轴(图中未示出)、驱动第二卷轴转动的第四电机(图中未示出)；卷料装置设置于激光切割装置后端，用于回收切割完成后的板材废料。

控制箱4包括主控制模块、激光发射器，主控制模块控制第一电机12、第二电机、第三电机、第四电机同步转动。激光器发射的激光束经过激光切割头作用于板材表面。在准备切割时，对激光切割头进行对焦，使得激光切割头正下方的板材位于激光束的焦点位置，便于切割。

虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的范围所涵盖。

Claims (10)

1.一种板材激光切割方法，其特征在于，所述板材激光切割方法包括如下步骤：

S1、向激光切割系统的控制箱输入需要切割的图形；

S2、激光切割系统的控制箱对图形进行分析，生成数模坐标下的初始切割轨迹；

S3、将待切割的板材压平后放入激光切割装置的切割工作台上；

S4、控制激光切割系统的激光切割头在X轴、Y轴、Z轴方向上移动，定位所述板材的初始切割位置；

S5、启动激光切割头进行切割，切割时，Z轴上的电容传感器实时地检测相应坐标处板材的高度，将所述高度反馈给控制箱，控制箱根据反馈信息进行分析处理，得到修正后的切割轨迹；

S6、激光切割头根据修正后的切割轨迹进行切割。

2.如权利要求1所述的板材激光切割方法，其特征在于，所述步骤S3中进一步包括步骤S31：将板材穿过压平装置的若干上滚轴和若干下滚轴中间，通过若干上滚轴和若干下滚轴的滚动实现板材的连续自动压平。

3.如权利要求2所述的板材激光切割方法，其特征在于，所述步骤S3中进一步包括步骤S32：自动压平后的板材放入切割工作台上时，对板材进行较直。

4.如权利要求2或3所述的板材激光切割方法，其特征在于，所述步骤S3中进一步包括步骤S33：所述步骤S31中压平后的板材放在激光切割装置的切割工作台上，所述切割工作台上设有传送链条和若干锯齿状片条，若干所述锯齿状的片条均匀分布并固定在传送链条上，传送链条带动所述锯齿状的片条向后移动，所述锯齿状的片条带动板材向后移动。

5.如权利要求2所述的板材激光切割方法，其特征在于，所述步骤S31中，压平装置的前端还设有放料装置，实现板材的自动放料，使得板材连续向后移动。

6.如权利要求1所述的板材激光切割方法，其特征在于，所述步骤S4中，对所述板材的初始切割位置定位时，所述Z轴的坐标为：使相应X轴、Y轴坐标上的所述板材位于激光束的焦点位置。

7.如权利要求1所述的板材激光切割方法，其特征在于，所述步骤S5中修正后的切割轨迹相对于初始切割轨迹，其X、Y轴坐标轨迹不变。

8.如权利要求1所述的板材激光切割方法，其特征在于，所述步骤S6中切割完成后进一步包括步骤S61：在切割图形的外围切割一个单元格，该单元格为圆。

9.如权利要求8所述的板材激光切割方法，其特征在于，所述步骤S6中切割完成后进一步包括步骤S62：将切割后的板材通过卷料装置卷起回收。

10.权利要求1所述的板材激光切割方法的系统，其特征在于，所述系统包括：自动上料装置、自动压平装置、激光切割装置、卷料装置、控制箱；

所述自动上料装置包括第一卷轴、驱动所述第一卷轴转动的第一电机；

所述自动压平装置包括压平机架、若干上滚轴、若干下滚轴、驱动所述上滚轴和所述下滚轴滚动的第二电机；

所述激光切割装置包括切割工作台、激光切割头、激光切割头移动装置；所述切割工作台包括台架、若干条传送链条、驱动所述传送带传动的第三电机和若干锯齿状片条，若干条所述传送链条在所述台架上由前向后传送；所述锯齿状的片条与若干条所述传送链条上的齿链板依次固定连接，若干所述锯齿状的片条在所述链条上前后均匀分布；

所述激光切割头移动装置为X、Y、Z三轴移动装置，所述Z轴上设有电容传感器；

所述卷料装置包括第二卷轴、驱动所述第二卷轴转动的第四电机；

所述控制箱包括主控制模块、激光发射器，所述主控制模块控制所述第一电机、所述第二电机、所述第三电机、所述第四电机同步转动。