CN111014989B - 一种冷却系统、激光切割系统及冷却方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种冷却系统、激光切割系统及冷却方法，冷却系统用于冷却激光切割的板材，冷却系统包括：安装在切割头区域的至少一套水路装置和气路装置、控制装置；水路装置用于在板材表面形成冷却板材的水雾；气路装置用于在形成水雾的切割头区域产生用于保护切割头中电路安全的第一气帘和用于保证切割头的切割精度的第二气帘；控制装置电性连接至少一套水路装置和气路装置，用于控制水路装置和气路装置的启动和关闭。冷却系统还包括：连接控制装置的温控装置；控制装置根据温控装置感应的温度，控制水路装置的启动和关闭。上述冷却系统可以解决激光切割过程中板材受热变形导致切割面粗糙的缺陷。

Description

一种冷却系统、激光切割系统及冷却方法

技术领域

本发明涉及激光切割技术领域，尤其涉及一种冷却系统、激光切割系统及冷却方法。

背景技术

激光切割机是利用激光光束来切割工件，激光切割机具有精度高、切割速度快，然而，由于激光切割机中激光能量高容易使板材在切割过程中变形，导致切割面粗糙，切割件变形严重，切割尺寸无法保证。

然而，现有技术中均是考虑到激光切割机的成本，降低激光切割头内镜片的发热，而没有考虑激光切割过程中，待切割的板材的受热变形的问题。

为此，如何针对待进行激光切割的板材进行冷却成为当前亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种冷却系统、激光切割系统及冷却方法，用于解决现有技术中待切割的板材受热变形导致切割面粗糙，无法保证切割尺寸的问题。

为了达到上述的目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明提供一种冷却系统，用于冷却激光切割的板材，包括：安装在切割头区域的至少一套水路装置和气路装置、控制装置；

所述水路装置用于在所述板材表面形成冷却所述板材的水雾；

所述气路装置用于在形成水雾的切割头区域产生用于保护切割头中电路安全的第一气帘和用于保证切割头的切割精度的第二气帘；

所述控制装置电性连接所述至少一套水路装置和气路装置，用于控制所述水路装置和所述气路装置的启动和关闭。

可选地，还包括：用于感应所述板块上温度的温控装置；

且所述温控装置与所述控制装置连接，所述控制装置根据所述温控装置感应的温度，控制所述水路装置的启动和关闭。

可选地，还包括：动力装置；所述动力装置与所有的水路装置连通，为所述水路装置提供用于形成水雾的冷却水。

可选地，所述动力装置通过第一电磁阀与水路装置连通，且所述控制装置控制所述第一电磁阀的开启或关闭，以控制水路装置的启动和关闭；

或者，

所述水路装置为两套时，所述动力装置通过设置三通阀的第一电磁阀与每一套水路装置连通，且所述控制装置控制所述第一电磁阀的开启或关闭，以控制每一套水路装置的启动和关闭。

可选地，还包括：

具有中空腔体的固定块，所述固定块固定在所述切割头外围并使所述切割头的喷嘴穿过所述中空腔体延伸出所述中空腔体；

所述气路装置安装于所述固定块的朝向所述切割头的喷嘴的端面；

所述水路装置安装于所述固定块的外围；

所述温控装置安装于所述固定块另一端面或嵌入在所述固定块中，且所述固定块上形成有插入孔，所述温控装置的温度感应组件插入所述插入孔以感应所述板材。

可选地，所述气路装置通过第二电磁阀连通外部气源，所述控制装置控制所述第二电磁阀的开启或关闭，以控制气路装置的启动和关闭。

可选地，所述动力装置包括：带有注水口和排水口的储水箱、动力泵、过滤器；

储水箱的侧面设置有出水口一，所述动力泵的进水口与所述出水口一密封连接，所述动力泵的出水口与所述过滤器的进水口密封连接；所述过滤器的出水口与所述第一电磁阀的进水口密封连接，所述第一电磁阀的出水通口与水路装置连通；

或者，

所述动力装置包括：带有注水口和排水口的储水箱、动力泵；储水箱的侧面设置有出水口一；所述动力泵的进水口与所述出水口一密封连接，所述动力泵的出水口与所述第一电磁阀的进水口密封连接，所述第一电磁阀的出水通口与一套水路装置连通。

可选地，所述储水箱中设置有连接控制装置的液位计；

和/或，所述注水口位于储水箱的顶部，排水口位于储水箱的底部，所述注水口、排水口均为圆形或方形。

可选地，所述水路装置包括：具有第一气动接头的分水块、固定轴和中空结构的万向接头；

所述分水块设置在切割头区域的固定块上；

所述固定轴的第一端与所述分水块的出水口密封连接；所述固定轴的第二端为密封结构，或者所述固定轴的第二端为密封的扳手操作插口；

所述万向接头套接在所述固定轴的第一端上，且所述万向接头上设置有将冷却水雾化喷出的水喷嘴，所述分水块的第一气动接头与所述动力装置连通，用于将动力装置的水输送到所述水喷嘴中喷出水雾。

可选地，所述分水块通过紧固件安装在固定块上；

所述固定轴的第一端为螺纹结构，该第一端与所述分水块的出水口螺纹固定连接；

水喷嘴的端部为螺纹结构，安装在所述万向接头上，并与所述万向接头连通。

可选地，所述水喷嘴为圆孔结构，且所述水喷嘴的直径为0.1-1mm；

所述水喷嘴的轴线向远离切割头轴线的一侧倾斜设置，所述水喷嘴的轴线与切割头的轴线的夹角为10-60°。

可选地，所述气路装置包括：第二气动接头、电容内衬套和电容外衬套；

所述第二气动接头固定设置在所述固定块的进气口中，用于将外部气源的气体输送到所述固定块中气体通道；所述固定块朝向切割头喷嘴方向的底部端面设置有所述气体通道的多个第一出气孔；

所述电容内衬套的上端面上设置有匹配所述第一出气孔的第一进气孔；所述电容外衬套的外侧面底部设置有多个第三出气孔；

所述电容内衬套的外侧面和所述电容外衬套的内侧面均为具有倾斜角度的环形结构，所述电容内衬套嵌套在所述电容外衬套内时，电容内衬套和所述电容外衬套之间形成环形储气腔和位于所述储气腔下部的环形间隙，用于将所述储气腔的部分气体形成第一气帘由环形间隙喷出，其余部分气体由电容外衬套底部设置的多个第三出气孔喷出；

所有第三出气孔的轴线延伸汇集在切割头的喷嘴下方的板材，且所有第三出气孔吹出的气体形成保证切割精度的第二气帘。

可选地，形成第二气帘的第三出气孔的轴线与切割头的轴线的夹角为10-60°。

可选地，所述电容外衬套和所述电容内衬套均采用阻燃且绝缘的材质制备。

可选地，温控装置包括：温度感应组件、温控板；

所述温控板安装在固定块上，用于向所述控制装置发送所述温度感应组件监测的温度信息；以及所述温控板通过导线连通所述固定块上的与激光切割设备电连接的电气接头；

所述温度感应组件安装在固定块上，正对待切割板材的中预设测温的区域，所述温度感应组件与所述温控板电性连接。

可选地，所述温度感应组件的端面位于所述固定块的一个气体通路中，且该气体通路的轴线与所述温度感应组件的端面平行，该气体通路的进气口设置有连接外部气源的第三气动接头；

和/或，所述温控板与所述固定块之间设置有绝缘层。

第二方面，本发明提供一种激光切割系统，包括切割头和控制切割头进行激光切割的数控系统，还包括上述第一方面任一所述的冷却系统，所述冷却系统的控制装置集成在所述数控系统内。

第三方面，本发明还提供一种第一方面任一所述的冷却系统的冷却方法，包括：

在切割头进行板材切割过程中或切割开始时，启动气路装置，使所述气路装置产生用于保护切割头中电路安全的第一气帘和用于保证切割头的切割精度的第二气帘；

启动至少一套水路装置，使所述水路装置向所述板材喷出水雾，以冷却所述板材。

可选地，所述启动至少一套水路装置之前，还包括：

实时接收温控装置感应的切割头区域板材的温度；

判断所述温度是否达到预设值；

若达到，则执行启动至少一套水路装置的步骤。

可选地，所述控制装置控制第一电磁阀开启，使所有的水路装置启动；

所述控制装置控制第二电磁阀开启，使所有的气路装置启动。

本发明的有益效果是：

本发明的冷却系统，借助于安装在切割头区域的至少一套水路装置和气路装置，进而在激光切割板材的过程中，对板材进行降温，以使板材不变形，保证切割尺寸和切割口的光滑。

此外，本申请中为了更好的保护切割头喷嘴区域不被水雾阻挡，本申请中借助于气路装置将切割头的喷嘴区域的水雾吹散，由此，可较好的保证激光切割机的使用，保证切割尺寸和切割图案。

本发明的冷却系统不改变激光切割机结构的前提下，在激光切割机的切割头区域增加上述的冷却系统，可较好的保证激光切割机的切割效果，同时降低了激光切割机的成本，提高了激光切割机的使用范围。

附图说明

图1为现有技术的激光切割机的切割头的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的增加有冷却系统的激光切割机的结构示意图；

图3A和图3B均为上述图2的增加有冷却系统的激光切割机的部分剖视结构示意图；

图4和图7分别为本发明一实施例提供的冷却系统的结构示意图；

图5为本发明一实施例提供的水路装置的结构示意图的结构示意图；

图6为本发明一实施例提供的动力装置的结构示意图；

图8为本发明一实施例提供的激光切割机的切割头的部分结构示意图；

图9为本发明一实施例提供的冷却系统的温控装置的部分结构示意图。

附图标记说明：

切割头的喷嘴1、切割头陶瓷体2；

固定块9；

水路装置30，水路装置的水喷嘴5、具有第一气动接头的分水块6、固定轴3、万向接头4；

气路装置20、电容内衬套8、电容外衬套7、储存气体的空腔21、带斜度的圆孔22、间隙23、带斜度的环形结构24、圆孔22的吹气方向25；

动力装置的储水箱15、动力泵13、过滤器14；

温度感应组件12、温控板10、绝缘层11；

待切割板材/板材16。

具体实施方式

为了更好地解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

为了更好的理解本发明实施例的方案，以下对本发明实施例的装置进行概述说明。

如图1所示，图1示出了现有技术的激光切割机的切割头的结构示意图，本实施例中为实现对板材的冷却，且不改变图1中切割头的结构，为此单独设计了一个可套接安装在切割头区域的冷却系统，如图2、图4和图7所示。

本实施例中冷却系统包括一个固定块9，固定块固定安装在切割头激光光束的腔体外部，进而在固定块上设置下述的水路装置、气路装置、温控装置等。本实施例仅以一个固定块9的结构进行举例说明，并不限定9的具体结构，可根据实际需要调整。

具体地，本发明实施例提供的冷却系统，用于冷却激光切割的板材，冷却包括：安装在切割头区域的至少一套水路装置和气路装置、控制装置；

所述水路装置用于在所述板材表面形成冷却所述板材的水雾；

所述气路装置用于在形成水雾的切割头区域产生用于保护切割头中电路安全的第一气帘和用于保证切割头的切割精度的第二气帘；

所述控制装置电性连接所述至少一套水路装置和气路装置，用于控制所述水路装置和所述气路装置的启动和关闭。

需要说明的是水路装置连接的水源可以是任意一个能够为水路装置供水的结构，本实施例不对其限定，气路装置连接的气源可以是任意一个能够为气路装置供气的结构。

举例来说，控制装置可通过第一电磁阀控制水路装置的启动和关闭，控制装置可通过第二电磁阀控制气路装置的启动和关闭。在实际应用中，水路装置借助于第一电磁阀与提供水源的动力装置连接，进而控制装置通过控制第一电磁阀的开启或关闭实现对水路装置的控制；气路装置借助于第二电磁阀与提供气源的外部气源连接，进而控制装置通过控制第二电磁阀的开启或关闭实现对气路装置的控制。

本发明的冷却系统，借助于安装在切割头区域的至少一套水路装置和气路装置，进而在激光切割板材的过程中，对板材进行降温，以使板材不变形，保证切割尺寸和切割口的光滑。

另外，为了方便控制使用水路装置的开启和关闭时间，在实际应用中，还在固定块上设置有用于感应待切割板材上温度的温控装置；温控装置与前述的控制装置连接，所述控制装置根据所述温控装置感应的温度，控制所述水路装置的启动和关闭。举例来说，控制装置可实时接收温控装置感应的板材温度；判断接收的温度是否达到预设值；若达到，则启动至少一套水路装置以对板材进行降温。

在实际应用中，冷却系统的控制装置可集成在激光切割机的数控系统中，进而数控系统在激光启动后，启动温控装置，并根据温控装置的感应温度启动水路装置，使激光切割区域板材的温度降低，保证了激光切割机的切割效果，同时降低了激光切割机的成本，提高了激光切割机的使用范围。

为更好的理解本发明实施例的冷却系统，以下结合图2至图9对冷却系统及其组件进行详细说明。

如图2所示，本实施例的冷却系统包括：具有中空腔体结构的固定块9、安装在固定块9侧面朝向切割头区域的两套水路装置30，安装在固定块9的朝向切割头的端面/端部的气路装置20；安装在固定块另一端面的温控装置（图2中未示出）或者，所述温控装置嵌入在所述固定块中，且所述固定块上形成有插入孔，所述温控装置的温度感应组件插入所述插入孔以感应所述板材。

本实施例的固定块9安装在激光切割机的切割头的外围，切割头穿设在固定块中并使切割头的喷嘴1伸出所述固定块9的中空腔体。图2中的两套水路装置可对称设置在切割头的两侧，即固定在固定块9的两侧。本实施例中的水路装置可朝向待切割板材喷射水雾，喷射出的水雾可形成锥形形状，在板材上形成面的降温区域，以有效增大降温区域。

图2、图4、图7和图8中示出的固定块仅为举例说明，并不限定固定块外部结构，根据实际需要设置。本实施例中的固定块采用金属材质制备，在其他实施例中也可采用其他陶瓷或耐高温的高分子材料制备，本实施例不对其限定。

本实施例的冷却系统包括为水路装置提供水源的动力装置，如图6所示，动力装置可包括：带有注水口和排水口的储水箱15、动力泵13、过滤器14；其中，注水口位于储水箱15的顶部，排水口位于储水箱15的底部，且储水箱15的侧面设置有出水口一；本实施例的注水口、排水口均可为圆形或方形，方便操作者对储水箱15进行清洗或其他操作。

动力泵13的进水口与储水箱15的出水口一密封连接，动力泵13的出水口与过滤器14的进水口密封连接；过滤器14的出水口与第一电磁阀的进水口密封连接，第一电磁阀的每一个出水通口与水路装置连通。集成控制装置的数控系统根据预先设定的电磁阀条件控制第一电磁阀的通、断，由此第一电磁阀的目的是控制水路装置中冷却水的通、断。

当水路装置为两套时，第一电磁阀可通过三通阀连通两套水路装置。

在本实施例中，过滤器14的目的是除去水内的杂质，过滤器14的过滤精度约为0.0005mm，防止堵住水喷嘴5。过滤器14的过滤精度可根据使用需要进行调整，本实施例并不对其限定。

需要说明的是，在图6中示出的动力装置可包括过滤器14，在其他实施例中，动力装置可不包括过滤器14，此时，动力泵13的出水口与第一电磁阀的进水口密封连接，所述第一电磁阀的出水通口与水路装置连通。

为了较好的对储水箱中水量进行计量，本实施例的储水箱中还设置有连接数控系统的液位计。也就是说，液位计电性连接集成有控制装置的数控系统，数控系统监测到液位计低于设定水位时进行报警，提醒操作人员需加水。

可理解的是，本实施例中的储水箱15为采用不锈钢材质制备的，保证储水过程中不生锈，储水箱15内的物质可以是水或是水和防锈剂的混合物。储水箱15上面的注水口在起到注水作用的同时，还方便操作人员从注水口清理储水箱内的杂质。

如图5所示，本实施例冷却系统的水路装置包括：具有第一气动接头的分水块6和固定轴3、万向接头4。

其中，分水块6设置在切割头区域的固定块9上，例如，分水块6通过紧固件安装在固定块9上。所述固定轴的第一端套接有万向接头4并与所述分水块6的出水口密封连接；具体的，所述固定轴3的第一端设置为螺纹结构，固定轴3的第一端与分水块6的出水口螺纹连接；所述固定轴3的第二端为密封结构，或者所述固定轴3的第二端为密封的扳手操作插口，便于操作人员进行操作。

所述万向接头4上设置有将冷却水雾化喷出的水喷嘴5，所述分水块6的第一气动接头与所述第一电磁阀的出水通口连通，用于将动力装置的水输送到所述水喷嘴5中喷出水雾。或者，所述分水块6的第一气动接头与所述第一电磁阀连接的三通阀的一个出水通口连通，用于将动力装置的水输送到所述水喷嘴5中喷出水雾。

具体地，所述万向接头4中部中空设置，形成储水腔，万向接头4套在固定轴3上，固定轴3在起到固定作用的同时，将水输送至万向接头4；水喷嘴5的端部设置有与所述万向接头4连通的螺纹结构。分水块6、万向接头4和固定轴3间通过密封圈密封，密封圈采用O形圈或橡胶垫，目的是防止水流出。

万向接头4可根据现场使用要求不同角度随意旋转或固定在某一角度，水流通过万向接头的储水腔后由水喷嘴5喷出雾化，形成实心锥体的水雾，均匀的喷在板材表面，进而实现对板材的快速降温。

水路装置通过螺钉安装在固定块9上。优选的，所述水喷嘴5的孔径设置为0.1-1mm，所述水喷嘴5的轴线向远离切割头轴线的一侧倾斜设置，水喷嘴5的轴线与竖直方向即轴线方向的夹角设置为10°-60°。

本实施例中，水路装置的入水口连接动力装置的第一电磁阀的出水通口，若冷却系统的水路装置为两套，则第一电磁阀的出水通口连接三通阀，三通阀将动力装置提供的水路由一路分为两路，每路水都经过安装在分水块6上的气动接头输送至分水块6的进水口，分水块6的作用是起固定、过渡和输送水的作用。

如图2、图3A和图3B所示，本实施例冷却系统的气路装置包括：电容内衬套8、电容外衬套7和第二气动接头。

在本实施例中，气路装置通过外部气源输入，外部气源可以是空压机、储气罐等，外部气源的气源出口连接第二电磁阀的入口，集成控制装置的数控系统控制第二电磁阀的通、断。第二电磁阀的出口连接至固定块9进气口的第二气动接头的一端，第二气动接头通过螺纹拧在固定块9上。固定块9朝向切割头喷嘴方向的底部端面设置有与所述进气口连通的多个第一出气孔，所有第一出气孔与固定块9的进气口连通，本实施例中可以设置两个第一出气孔，其目的是将气分为两路并传递到下一级。

具体地，所述电容内衬套8的上端面上设置有匹配所述固定块9的第一出气孔的第一进气孔，第一进气孔与下述的储气腔21直接连通，其目的是增大进气量并快速储气。所述电容内衬套8的外侧面和所述电容外衬套7的内侧面均为具有相同倾斜角度的环形结构（如图3A所示的带斜度的环形结构24）。特别地，所述电容内衬套8嵌套在所述电容外衬套7内时，电容内衬套8的外侧面和所述电容外衬套7内侧面之间形成带有环形出口的储气腔21和位于储气腔下部的环形间隙23，环形间隙宽度设置为0.3-1mm，目的是将储存在储气腔中的气体经由环形间隙吹出，形成环形气帘（下述称为第一气帘），也就是说，所述环形间隙23由相互平行的电容内衬套8底部外侧的斜面与电容外衬套7底部内侧的斜面构成（如图3B所示）。本实施例利用气体汇集在一起后，通过环形间隙形成高压、高速气体气帘。第一气帘的作用是通过气流阻止切割头陶瓷体2以下的物质进入切割头陶瓷体2以上的区域，从而引起电容异常，如图8所示。

所述电容外衬套7的内侧面设置有用于部分气体进入的第二进气孔，电容外衬套7的外侧面底部设置有第三出气孔（如图3A所示的带斜度的圆孔22），所述第三出气孔设置有多个，多个第三出气孔环形排列，所有第三出气孔轴线位置汇集在切割头的喷嘴1以下的位置，对准切割的板材，目的是将切割头的喷嘴1距离板材表面0.5-1mm左右位置时，喷嘴周围的水吹散，避免水对切割嘴1切割高度的影响。如图3A所示的电容外衬套7的外侧面的带斜度的圆孔22的吹气方向25，此时第三出气孔吹出的气体可形成气帘即第二气帘，以保证切割效果。

形成第二气帘的第三出气孔的轴线向切割头的轴线一侧倾斜设置，第三出气孔的轴线与竖直方向的夹角为10-60度。形成第一气帘的环形间隙的出气端向切割头的轴线一侧倾斜设置，环形间隙的出气端与竖直方向的夹角为10-60°。

在本实施例中，电容内衬套8套在电容外衬套7上后，通过螺钉安装在固定块9，安装时注意固定块9上的两第一出气孔和电容内衬套上的两第一进气孔对齐，避免气路不通。电容外衬套7和电容内衬套8均采用阻燃且绝缘的材料。

本实施例中冷却系统的温控装置包括：温度感应组件、温控板10；温控板10（如图9所示）安装在固定块9上，用于向所述控制装置发送所述温度感应组件监测的温度信息；以及所述温控板10通过导线连通所述固定块9上的与激光切割设备电连接的电气接头；

所述温度感应组件安装在固定块9上，正对待切割板材的测温区域，所述温度感应组件与所述温控板10电性连接。

在本实施例中，为保证温度感应组件的表面干净，固定块9中单独设置一个气体通路，温度感应组件的端面位于所述固定块9中气体通路的进气口与出气口之间的气体通路中，该气体通路的轴线与温度感应组件的端面平行，且低于温度感应组件的端面。温度感应组件内置在固定块的插入孔中，且正对待切割板材的预设测温的区域。本实施例中插入孔的孔径根据温度感应组件12的感应角度设置，由此，可以较好的避免温度感应组件感应到插入孔的内壁。

在具体应用中，上述固定块9单独设置的气体通路的进气口嵌设一个第三气动接头，该第三气动接头通过螺纹连接方式固定到固定块9上，第三气动接头的前端连接第三电磁阀，此第三电磁阀的前端与外部气源接通，该气体通路的出气口设置在固定块9上，以保证温度感应组件端面不落入影响检测的灰尘，同时也能避免切割过程中产生的灰尘由下而上进入插入孔。

外部气源进入固定块9的进气口后分为两路，一路连接气路装置用第二电磁阀，另一路连接温控装置的第三电磁阀。温度感应组件通过电线与温控板10连接，温控板10的通过导线连通固定块9上的电气接头，电气接头可以通过螺纹或螺钉固定在固定块9上，本实施例可通过螺纹固定，电气接头通过导线连接到电源及整机数控系统，数控系统根据温控板发送的温度，控制水路装置喷水。本实施例中温控板10可为温度感应组件的控制板，具有识别、转换温度及发出信息作用，温控板10安装在固定块9上，且温控板10与固定块9的接触面均采用绝缘材料制备的绝缘层11隔离，防止温控板等电子元器件与金属件连通后失效。

如图2、图4所示，水路装置、气路装置、温控装置通过螺钉固定在固定块9上，两套水路装置对称安装在固定块9的两侧。本实施例中不限制水路装置的数量，根据使用需求设置。

气路装置安装在固定块9的底面。温控装置可以安装在固定块9的任何位置。此水路装置、气路装置、温控装置全部安装在固定块9之后，整体安装在切割头底部或集成到切割头内部。

举例来说：切割20mm碳钢板，温度设定为T,T取值为210℃-250℃，激光切割机的整机通电，动力装置的动力泵运行，动力泵属于恒压泵，随水路装置的压力自动开启。板材及切割图形就位，开始切割，数控系统控制气路装置及温控装置分别对应的电磁阀（如第二电磁阀和第三电磁阀）通气，气路装置的第二电磁阀通气后陶瓷环处形成吹散水雾的第一气帘和保证切割高度的第二气帘。

温控装置对应的第三电磁阀通气，气体将温度感应组件表面的灰尘吹走，且切割过程中灰尘很难进入温度感应组件的腔体，温度感应组件实时感应监控，待检测板材温度达到T时，数控系统发出启动水路装置的信号，水路装置对应的第一电磁阀通电，流经各个通道后，水路装置的水喷嘴喷射水雾到板材表面，对板材降温。

本实施例中，通过水路装置可以将水均匀的喷洒在板材表面，不会造成板面有大量的水，同时采用气路装置形成第一气帘和第二气帘，可避免水雾流入机床内部，保证切割时电容的稳定性，同时可保证切割的顺畅及完美的切割面。

根据本发明实施例的另一方面，本发明实施例还提供一种激光切割系统，包括切割头和控制切割头进行激光切割的数控系统，其特征在于，包括上述任意实施例的冷却系统，所述冷却系统的控制装置集成在所述数控系统内。

针对上述冷却系统的冷却方法，可包括下述的步骤：

S1、在切割头进行板材切割过程中或切割开始时，启动气路装置，使所述气路装置产生用于保护切割头中电路安全的第一气帘和用于保证切割头的切割精度的第二气帘；

S2、实时接收温控装置感应的切割头区域板材的温度；

S3、判断所述温度是否达到预设值；

S4、若达到，启动至少一套水路装置，是所述水路装置向切割的板材喷出水雾，以冷却所述切割的板材。

在本实施例中，控制装置控制第一电磁阀开启，使所有的水路装置启动；所述控制装置控制第二电磁阀开启，使所有的气路装置启动。

即，在激光切割机的工作过程中，数控系统内已经设定温度的预设值。切割头切割板材的过程中，板材温度升高，温度升高至预设值以上，水路装置对应的第一电磁阀开启，水经过水路装置从水喷嘴5喷出，水喷嘴5喷出的水雾喷在板材的表面。

在切割头喷水前，可以将气路装置对应的第二电磁阀提前开启，保证在喷水前，外部气帘阻止水进入陶瓷体2以上部分，从而保证切割头电容不会异常，内部气帘保证切割头喷嘴1周围无水，达到好的切割效果及切割尺寸。

另外，本发明实施例还提供下述的方案：

A1、一种冷却系统，用于冷却激光切割的板材，包括：安装在切割头区域的至少一套水路装置和气路装置、控制装置；

所述水路装置用于在所述板材表面形成冷却所述板材的水雾；

所述气路装置用于在形成水雾的切割头区域产生用于保护切割头中电路安全的第一气帘和用于保证切割头的切割精度的第二气帘；

所述控制装置电性连接所述至少一套水路装置和气路装置，用于控制所述水路装置和所述气路装置的启动和关闭。

A2、根据A1所述的冷却系统，还包括：用于感应所述板块上温度的温控装置；

且所述温控装置与所述控制装置连接，所述控制装置根据所述温控装置感应的温度，控制所述水路装置的启动和关闭。

A3、根据A1或A2所述的冷却系统，还包括：动力装置；所述动力装置与所有的水路装置连通，为所述水路装置提供用于形成水雾的冷却水。

A4、根据A3所述的冷却系统，所述动力装置通过第一电磁阀与水路装置连通，且所述控制装置控制所述第一电磁阀的开启或关闭，以控制水路装置的启动和关闭；

或者，

所述水路装置为两套时，所述动力装置通过设置三通阀的第一电磁阀与每一套水路装置连通，且所述控制装置控制所述第一电磁阀的开启或关闭，以控制每一套水路装置的启动和关闭。

A5、根据A3或A4所述的冷却系统，还包括：

具有中空腔体的固定块，所述固定块9固定在所述切割头外围并使所述切割头的喷嘴穿过所述中空腔体延伸出所述中空腔体；

所述气路装置安装于所述固定块的朝向所述切割头的喷嘴的端面；

所述水路装置安装于所述固定块的外围；

所述温控装置安装于所述固定块另一端面或嵌入在所述固定块中，且所述固定块上形成有插入孔，所述温控装置的温度感应组件内置在所述插入孔中且正对所述板材的预设测温的区域。

A6、根据A5所述的冷却系统，所述气路装置通过第二电磁阀连通外部气源，所述控制装置控制所述第二电磁阀的开启或关闭，以控制气路装置的启动和关闭。

A7、根据A4所述的冷却系统，

所述动力装置包括：带有注水口和排水口的储水箱、动力泵、过滤器；

储水箱的侧面设置有出水口一，所述动力泵的进水口与所述出水口一密封连接，所述动力泵的出水口与所述过滤器的进水口密封连接；所述过滤器的出水口与所述第一电磁阀的进水口密封连接，所述第一电磁阀的出水通口与水路装置连通；

或者，

所述动力装置包括：带有注水口和排水口的储水箱、动力泵；储水箱的侧面设置有出水口一；所述动力泵的进水口与所述出水口一密封连接，所述动力泵的出水口与所述第一电磁阀的进水口密封连接，所述第一电磁阀的出水通口与水路装置连通。

A8、根据A7所述的冷却系统，所述储水箱中设置有连接控制装置的液位计；

和/或，所述注水口位于储水箱的顶部，排水口位于储水箱的底部，所述注水口、排水口均为圆形或方形。

A9、根据A7所述的冷却系统，所述水路装置包括：具有第一气动接头的分水块、固定轴和中空结构的万向接头；

所述分水块设置在切割头区域的固定块上；

所述固定轴的第一端与所述分水块的出水口密封连接；所述固定轴的第二端为密封结构，或者所述固定轴的第二端为密封的扳手操作插口；

所述万向接头套接在所述固定轴的第一端上，且所述万向接头上设置有将冷却水雾化喷出的水喷嘴，所述分水块的第一气动接头与所述动力装置连通，用于将动力装置的水输送到所述水喷嘴中喷出水雾。

A10、根据A9所述的冷却系统，所述分水块通过紧固件安装在固定块上；

所述固定轴的第一端为螺纹结构，该第一端与所述分水块的出水口螺纹固定连接；

水喷嘴的端部为螺纹结构，安装在所述万向接头上，并与所述万向接头连通。

A11、根据A9或A10所述的冷却系统，所述水喷嘴为圆孔结构，且所述水喷嘴的直径为0.1-1mm；

所述水喷嘴的轴线向远离切割头轴线的一侧倾斜设置，所述水喷嘴的轴线与切割头的轴线的夹角为10-60°。

A12、根据A6所述的冷却系统，所述气路装置包括：第二气动接头、电容内衬套和电容外衬套；

所述第二气动接头固定设置在所述固定块的进气口中，用于将外部气源的气体输送到所述固定块中气体通道；所述固定块朝向切割头喷嘴方向的底部端面设置有所述气体通道的多个第一出气孔；

所述电容内衬套的上端面上设置有匹配所述第一出气孔的第一进气孔；所述电容外衬套的外侧面底部设置有多个第三出气孔；

所述电容内衬套的外侧面和所述电容外衬套的内侧面均为具有倾斜角度的环形结构，所述电容内衬套嵌套在所述电容外衬套内时，电容内衬套和所述电容外衬套之间形成环形储气腔和位于所述储气腔下部的环形间隙，用于将所述储气腔的部分气体形成第一气帘由环形间隙喷出，其余部分气体由电容外衬套底部设置的多个第三出气孔喷出；

所有第三出气孔的轴线延伸汇集在切割头的喷嘴下方的板材，且所有第三出气孔吹出的气体形成保证切割精度的第二气帘。

A13、根据A12所述的冷却系统，形成第二气帘的第三出气孔的轴线与切割头的轴线的夹角为10-60°。

A14、根据A11所述的冷却系统，所述电容外衬套和所述电容内衬套均采用阻燃且绝缘的材质制备。

A15、根据A5所述的冷却系统，温控装置包括：

所述温度感应组件、温控板；

所述温控板安装在固定块上，用于向所述控制装置发送所述温度感应组件监测的温度信息；以及所述温控板通过导线连通所述固定块上的与激光切割设备电连接的电气接头；

所述温度感应组件安装在固定块上，正对待切割板材的中预设测温的区域，所述温度感应组件与所述温控板电性连接。

A16、根据A15所述的冷却系统，

所述温度感应组件的端面位于所述固定块的一个气体通路中，且该气体通路的轴线与所述温度感应组件的端面平行，该气体通路的进气口设置有连接外部气源的第三气动接头；

和/或，

所述温控板与所述固定块之间设置有绝缘层。

B17、一种激光切割系统，包括切割头和控制切割头进行激光切割的数控系统，包括上述A1至A16任一所述的冷却系统，所述冷却系统的控制装置集成在所述数控系统内。

C18、一种基于A1至A16任一所述的冷却系统的冷却方法，包括：

在切割头进行板材切割过程中或切割开始时，启动气路装置，使所述气路装置产生用于保护切割头中电路安全的第一气帘和用于保证切割头的切割精度的第二气帘；

启动至少一套水路装置，使所述水路装置向所述板材喷出水雾，以冷却所述板材。

C19、根据C18所述的冷却方法，所述启动至少一套水路装置之前，还包括：

实时接收温控装置感应的切割头区域板材的温度；

判断所述温度是否达到预设值；

若达到，则执行启动至少一套水路装置的步骤。

C20、根据C18所述的冷却方法，所述控制装置控制第一电磁阀开启，使所有的水路装置启动；

所述控制装置控制第二电磁阀开启，使所有的气路装置启动。

以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (20)

1.一种冷却系统，用于冷却激光切割的板材，其特征在于，包括：安装在切割头区域的至少一套水路装置和气路装置、控制装置；

所述水路装置用于在板材表面形成冷却所述板材的水雾；

所述气路装置用于在形成水雾的切割头区域产生用于保护切割头中电容稳定性的第一气帘和用于保证切割头的切割精度的第二气帘；

所述控制装置电性连接至少一套水路装置和气路装置，用于控制所述水路装置和所述气路装置的启动和关闭；

还包括：具有中空腔体的固定块，所述固定块（9）固定在所述切割头外围并使所述切割头的喷嘴穿过所述中空腔体延伸出所述中空腔体；

所述气路装置安装于所述固定块上；

所述水路装置安装于所述固定块上；

所述气路装置包括：第二气动接头、电容内衬套和电容外衬套；

所述第二气动接头固定设置在所述固定块的进气口中，用于将外部气源的气体输送到所述固定块中气体通道；所述固定块朝向切割头喷嘴方向的底部端面设置有所述气体通道的多个第一出气孔；

所述电容内衬套的上端面上设置有匹配所述第一出气孔的第一进气孔；所述电容外衬套的外侧面底部设置有多个第三出气孔，所述多个第三出气孔环形排列，所有第三出气孔的轴线延伸位置汇集在切割头的喷嘴以下的位置，对准切割的板材，用于将吹散喷嘴周围的水。

2.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，还包括：用于感应所述板材上温度的温控装置；

且所述温控装置与所述控制装置连接，所述控制装置根据所述温控装置感应的温度，控制所述水路装置的启动和关闭。

3.根据权利要求1或2所述的冷却系统，其特征在于，还包括：动力装置；所述动力装置与所有的水路装置连通，为所述水路装置提供用于形成水雾的冷却水。

4.根据权利要求3所述的冷却系统，其特征在于，所述动力装置通过第一电磁阀与水路装置连通，且所述控制装置控制所述第一电磁阀的开启或关闭，以控制水路装置的启动和关闭；

或者，

所述水路装置为两套时，所述动力装置通过设置三通阀的第一电磁阀与每一套水路装置连通，且所述控制装置控制所述第一电磁阀的开启或关闭，以控制每一套水路装置的启动和关闭。

5.根据权利要求4所述的冷却系统，其特征在于，

所述气路装置安装于所述固定块的朝向所述切割头的喷嘴的端面；

所述水路装置安装于所述固定块的外围。

6.根据权利要求5所述的冷却系统，其特征在于，所述气路装置通过第二电磁阀连通外部气源，所述控制装置控制所述第二电磁阀的开启或关闭，以控制气路装置的启动和关闭。

7.根据权利要求6所述的冷却系统，其特征在于，所述动力装置包括：带有注水口和排水口的储水箱、动力泵、过滤器；

储水箱的侧面设置有出水口一，所述动力泵的进水口与所述出水口一密封连接，所述动力泵的出水口与所述过滤器的进水口密封连接；所述过滤器的出水口与所述第一电磁阀的进水口密封连接，所述第一电磁阀的出水通口与水路装置连通；

或者，

所述动力装置包括：带有注水口和排水口的储水箱、动力泵；储水箱的侧面设置有出水口一；所述动力泵的进水口与所述出水口一密封连接，所述动力泵的出水口与所述第一电磁阀的进水口密封连接，所述第一电磁阀的出水通口与一套水路装置连通。

8.根据权利要求7所述的冷却系统，其特征在于，所述储水箱中设置有连接控制装置的液位计；

和/或，注水口位于储水箱的顶部，排水口位于储水箱的底部，注水口、排水口均为圆形或方形。

9.根据权利要求7所述的冷却系统，其特征在于，所述水路装置包括：具有第一气动接头的分水块、固定轴和中空结构的万向接头；

所述分水块设置在切割头区域的固定块上；

所述固定轴的第一端与所述分水块的出水口密封连接；所述固定轴的第二端为密封结构，或者所述固定轴的第二端为密封的扳手操作插口；

所述万向接头套接在所述固定轴的第一端上，且所述万向接头上设置有将冷却水雾化喷出的水喷嘴，所述分水块的第一气动接头与所述动力装置连通，用于将动力装置的水输送到所述水喷嘴中喷出水雾。

10.根据权利要求9所述的冷却系统，其特征在于，所述分水块通过紧固件安装在固定块上；

所述固定轴的第一端为螺纹结构，该第一端与所述分水块的出水口螺纹固定连接；

水喷嘴的端部为螺纹结构，安装在所述万向接头上，并与所述万向接头连通。

11.根据权利要求9或10所述的冷却系统，其特征在于，所述水喷嘴为圆孔结构，且所述水喷嘴的直径为0.1-1mm；

所述水喷嘴的轴线向远离切割头轴线的一侧倾斜设置，所述水喷嘴的轴线与切割头的轴线的夹角为10-60°。

12.根据权利要求6所述的冷却系统，其特征在于，

所述电容内衬套的外侧面和所述电容外衬套的内侧面均为具有倾斜角度的环形结构，所述电容内衬套嵌套在所述电容外衬套内时，电容内衬套和所述电容外衬套之间形成环形储气腔和位于所述储气腔下部的环形间隙，用于将所述储气腔的部分气体形成第一气帘由环形间隙喷出，其余部分气体由电容外衬套底部设置的多个第三出气孔喷出；

所有第三出气孔吹出的气体形成保证切割精度的第二气帘。

13.根据权利要求12所述的冷却系统，其特征在于，形成第二气帘的第三出气孔的轴线与切割头的轴线的夹角为10-60°。

14.根据权利要求13所述的冷却系统，其特征在于，所述电容外衬套和所述电容内衬套均采用阻燃且绝缘的材质制备。

15.根据权利要求2所述的冷却系统，其特征在于，温控装置包括：温度感应组件、温控板；

所述温控板安装在固定块上，用于向所述控制装置发送所述温度感应组件监测的温度信息；以及所述温控板通过导线连通所述固定块上的与激光切割设备电连接的电气接头；

所述温度感应组件安装在固定块上，正对待切割板材的中预设测温的区域，所述温度感应组件与所述温控板电性连接。

16.根据权利要求15所述的冷却系统，其特征在于，温度感应组件的端面位于所述固定块的一个气体通路中，且该气体通路的轴线与温度感应组件的端面平行，该气体通路的进气口设置有连接外部气源的第三气动接头；

和/或，所述温控板与所述固定块之间设置有绝缘层。

17.一种激光切割系统，包括切割头和控制切割头进行激光切割的数控系统，其特征在于，包括上述权利要求1至16任一所述的冷却系统，所述冷却系统的控制装置集成在所述数控系统内。

18.一种基于权利要求1至16任一所述的冷却系统的冷却方法，其特征在于，包括：

在切割头进行板材切割过程中或切割开始时，启动气路装置，使所述气路装置产生用于保护切割头中电路安全的第一气帘和用于保证切割头的切割精度的第二气帘；

启动至少一套水路装置，使所述水路装置向所述板材喷出水雾，以冷却所述板材。

19.根据权利要求18所述的冷却方法，其特征在于，所述启动至少一套水路装置之前，还包括：

实时接收温控装置感应的切割头区域板材的温度；

判断所述温度是否达到预设值；

若达到，则执行启动至少一套水路装置的步骤。

20.根据权利要求18所述的冷却方法，其特征在于，所述控制装置控制第一电磁阀开启，使所有的水路装置启动；

所述控制装置控制第二电磁阀开启，使所有的气路装置启动。

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