CN111112830A - 一种激光切丝装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光切丝装置，在激光切割机的工作台上设有细丝卡具和布丝机构，所述细丝卡具位于激光切割头下方，细丝卡具上设有多个供金属丝通过并夹紧金属丝的线槽，细丝卡具上还设有供激光束穿过的矩形波通槽，矩形波通槽具有多段平行的直线通槽，直线通槽和所述线槽垂直相交，以使多段直线通槽能够在长度上等分线槽，相邻直线通槽的间距为切丝长度，激光切割机的激光束沿矩形波通槽移动对线槽内的金属丝切割；布丝机构用于张紧待切割的金属丝，包括分设于细丝卡具两侧的送丝机构和拉丝机构，拉丝机构牵拉金属丝使金属丝通过细丝卡具的线槽并被张紧。本发明可在一定范围内任意设定切丝长度，所用工装易于更换，且切丝精度易于控制，精度更高。

Description

一种激光切丝装置

技术领域

本发明属于金属线材切丝技术领域，具体地说涉及一种高精度的激光切丝装置。

背景技术

现在金属线材的切丝机，是在金属线材上下两侧各设有一个切刀盘，两个切刀盘均布设有两把切刀，用电机带动两个切刀盘同速反向转动，两个切刀盘切刀刃口同时接触金属线材，完成剪切。剪切时，切刀盘的切刀刃口切向线速度必须和送丝的线速度一致。如果切刀速度比送丝快的话，会对金属线材产生牵引力，速度慢的话则会对金属线材产生挤压力，这两种情况会引起金属线材的拉伤或挤伤、且切丝长度精度下降、切刀磨损加快。切丝长度靠刀盘直径控制，一种长度规格只能使用相应刀盘直径的切刀盘齿轮箱体组件，根据产品长度规格更换刀盘非常麻烦。

现在金属线材切丝机送丝机构中的送丝辊转速与切刀盘转速是固定的机械传动比方式，当送丝辊出现打滑时，切丝长度精度根本无法保证，且送丝辊与切刀盘之间的距离很远，中间常用同步带传动，由于机械传动系统的误差，切丝长度精度相对比较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光切丝装置，在激光切割机上安装使用特定的工装夹具，可以在一定范围内任意设定切丝长度，工装更换易于操作，且切丝精度易于控制，精度更高。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种激光切丝装置，包括激光切割机，在激光切割机的工作台上设有细丝卡具和布丝机构，所述细丝卡具位于激光切割机的激光切割头下方，细丝卡具上设有多个供金属丝通过并夹紧金属丝的线槽，细丝卡具上还设有供激光束穿过的矩形波通槽，矩形波通槽具有多段均匀间隔并平行的直线通槽，直线通槽和所述线槽垂直相交，以使多段直线通槽能够在线槽长度上等分线槽，相邻直线通槽之间的距离为切丝长度，激光切割机的激光束沿矩形波通槽移动对线槽内的金属丝切割；所述布丝机构用于张紧待切割的金属丝，包括分设于细丝卡具两侧的送丝机构和拉丝机构，拉丝机构牵拉金属丝使得金属丝通过细丝卡具的线槽并被张紧。

所述细丝卡具包括上模和下模，上模和下模之间通过翻转合页转动连接，以实现合模或打开。

所述线槽由分别设置在细丝卡具上模和下模的两个半圆形凹槽组成。

所述矩形波通槽贯通上模和下模设置。

所述送丝机构的数量和所述细丝卡具上线槽的数量一致，每个送丝机构包括金属丝卷、送丝辊和张紧机构，待切割的金属丝缠绕在金属丝卷上，所述送丝辊成对设置，所述张紧机构设置在送丝辊和细丝卡具之间，用于和拉丝机构相配合实现金属丝的张紧。

所述拉丝机构包括金属丝卡嘴、锁紧件和直线驱动机构，所述锁紧件和直线驱动机构相连，锁紧件用于控制金属丝卡嘴夹紧金属丝。

所述金属丝卡嘴为转动连接的两个弹性夹，每个弹性夹的前端为夹紧金属丝的夹板，后端为连接锁紧件的尾部，且两个尾部之间设有弹簧，所述锁紧件上的锥孔套在两个弹性夹的尾部后，借助直线驱动机构的拉力，实现两个弹性夹前端夹板对金属丝的夹紧。

所述锁紧件为圆柱管，一端和所述直线驱动机构的动作执行部连接，另一端设置所述的锥孔。

所述的金属丝卡嘴设有两个，其中一个和所述锁紧件连接用于张紧金属丝，另一个呈松弛状态卡在所述张紧机构和细丝卡具之间的金属丝上。

所述激光切割机的切割头上还设有探头，通过探头采集的图像确定激光束中心线和细丝卡具上矩形波通槽中通槽宽度中心线是否重合。

一种高精度激光切丝装置工作基本过程为：将细丝卡具装卡在激光切割机工作平台上，且安装待切割的金属丝卷，将金属丝卷上牵出的金属细丝装入张紧机构和金属丝卡嘴；打开细丝卡具上模，启动拉丝机构，牵引金属丝卡嘴越过并到达细丝卡具后方，合模并卡紧细丝卡具，此时金属细丝被夹紧在细丝卡具的线槽中；取另一个金属丝卡嘴，呈松弛状态装卡在金属细丝卡具前的原金属丝卡嘴位置上。启动激光切割机，将激光束对准矩形波通槽第一个直线通槽的起始端；启动探头，通过激光切割机的控制系统，保证激光束中心线与矩形波通槽中直线通槽的中心线对应，并控制激光束按照矩形波的形状移动，进行激光切丝；切丝完成后，打开细丝卡具，用毛刷将切好细丝收集；如此周而复始，完成细丝精确切割。

本发明具有以下创新点及优点：1、本发明利用现有的激光切割机，仅需根据金属丝直径以及切丝长度，更换合适的细丝卡具，就可以在一定范围内剪切出任意长度的金属线材，减少了设备在工作中的机械调整，提高了工作效率，增加了设备的通用性，实现了一机多用，降低了生产成本。

2、利用激光切割机自身的控制系统，可以实现金属切丝的数字化控制，操作简单，可实现金属线材生产的自动化。

3、本发明可以有效提高切丝长度的精度，提升产品的合格率，减少材料的浪费，而且，由于剪切长度精度非常高，生产出成品直接不经过外加工就能运用到某些要求特别高的行业，降低了用户生产成本和提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明所述激光切丝装置的主视图；

图2为本发明所述激光切丝装置的左视图；

图3为图1中A-A视图；

图4为金属丝卡嘴和锁紧件的配合关系示意图；

图5为矩形波通槽的示意图；

图中标记：1、激光切割机；2、细丝卡具；3、布丝机构；4、调控机构；5、激光切割头；6、激光切割头固定桁架；7、激光切割头驱动系统；2-1、上模；2-2、下模；2-3、翻转合页；2-4、线槽；2-5、矩形波通槽；2-5-1、直线通槽；2-5-2、连接通槽；3-1、金属丝卷；3-2、送丝辊；3-3、张紧机构；3-4、金属丝卡嘴；3-4-1、夹板；3-4-2、尾部；3-5、锁紧件；3-6、直线驱动机构； 4-1、控制系统；4-2、CCD；4-3、探头。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不作为对发明做任何限制的依据。

参照附图所示，一种激光切丝装置，包括激光切割机1、细丝卡具2、布丝机构3和调控机构4四部分构成，其中细丝卡具2及布丝机构3安装在激光切割机1工作平台上；调控机构4中的探头4-3安装在激光切割机1的激光切割头5上。

所述激光切割机1采用市售的激光切割机，具有激光切割头固定桁架6和激光切割头驱动系统7。

所述的细丝卡具2包括上模2-1、下模2-2和翻转合页2-3。所述上模2-1和下模2-2分别设有多个半圆形凹槽，上模2-1和下模2-2通过翻转合页2-3连接，实现打开或合模，合模后，上模2-1和下模2-2的半圆形凹槽可组成用于卡丝的线槽2-4，半圆形凹槽直径比待切金属丝直径稍小，作为优选，半圆形凹槽直径比待切金属丝直径小1-50微米。

所述细丝卡具2还设有矩形波通槽2-5，矩形波通槽2-5上下贯通上模2-1和下模2-2，所述矩形波通槽2-5是指走向为矩形波的通槽，包括多段与所述线槽2-4垂直的直线通槽2-5-1以及连接相邻直线通槽2-5-1的连接通槽2-5-2，矩形波通槽2-5中直线通槽2-5-1均匀分布，将线槽2-4平均分成若干等分，因此，矩形波通槽2-5中相邻直线通槽2-5-1之间间距为切丝长度。为了便于激光束在通槽中移动，矩形波通槽2-5中每一通槽（直线通槽2-5-1和连接通槽2-5-2）的宽度较激光束光斑稍大，作为优选，通槽宽度较激光束光斑直径大20-100微米，矩形波通槽2-5中直线通槽2-5-1数量推荐为20-100个。

所述布丝机构3主要用于牵引并张紧待切割的金属丝，包括分设于细丝卡具2两侧的送丝机构和拉丝机构，拉丝机构牵拉金属丝使得金属丝通过细丝卡具2的线槽2-4并被张紧。

所述送丝机构的数量和所述细丝卡具2上线槽2-4的数量一致，每个送丝机构包括金属丝卷3-1、送丝辊3-2和张紧机构3-3，待切割的金属丝缠绕在金属丝卷3-1上，所述送丝辊3-2成对设置，所述张紧机构3-3包括两个张紧轮，设置在送丝辊3-2和细丝卡具2之间，用于和拉丝机构相配合实现金属丝的张紧。

所述拉丝机构包括金属丝卡嘴3-4、锁紧件3-5和直线驱动机构3-6，所述锁紧件3-5和直线驱动机构3-6相连，锁紧件3-5用于控制金属丝卡嘴3-4夹紧金属丝。

所述金属丝卡嘴3-4为转动连接的两个弹性夹，每个弹性夹的前端为夹紧金属丝的夹板3-4-1，后端为连接锁紧件3-5的尾部3-4-2，且两个尾部3-4-2之间设有弹簧，所述锁紧件3-5上的锥孔套在两个弹性夹的尾部3-4-2后，借助直线驱动机构3-6的拉力，实现两个弹性夹前端夹板3-4-1对金属丝的夹紧。所述锁紧件3-5为圆柱管，一端和所述直线驱动机构3-6的动作执行部连接，另一端设置所述的锥孔，为了便于拆卸，所述锁紧件3-5为组合结构，由两片组合成圆柱管。

所述的金属丝卡嘴3-4设有两个，其中一个和所述锁紧件3-5连接用于张紧金属丝，另一个呈松弛状态安装在所述张紧机构3-3和细丝卡具2之间的金属丝上。

所述的直线驱动机构3-6采用气缸、油缸或机械手等。

所述调控机构4包括探头4-3和激光切割机控制系统4-1内预设的调控软件，所述探头4-3安装在激光切割头5上，激光切割头5的移动由所述调控软件控制激光切割头驱动系统7实现，通过探头4-3的图像监测，测定激光束中心线和矩形波通槽2-5中通槽宽度方向中心线的相对位置，确保在激光切割过程中，激光束中心线和通槽宽度方向中心线重合，以保证切丝长度的一致性。

在实施时，根据客户需求设计细丝卡具2，尤其是线槽的数量以及矩形波通槽2-5中直线通槽2-5-1的数量。将设计好的细丝卡具2安装在激光切割机1的工作平台上，将金属丝卷3-1、送丝辊3-2和张紧机构3-3分别安装到位，金属丝卷3-1、送丝辊3-2、张紧机构3-3依次排列并和细丝卡具2上的线槽2-4对齐，然后将金属丝卷3-1上的金属丝拉出依次穿过送丝辊3-2、张紧轮后，夹在金属丝卡嘴3-4上，金属丝卡嘴3-4通过锁紧件3-5和气缸的活塞杆连接，然后根据牵引出来的金属丝，再次调整细丝卡具2的位置，确保一根金属丝对应一个线槽2-4，之后调整激光切割头5的位置，使得激光线束中心线和细丝卡具2上矩形波通槽2-5的第一直线通槽宽度的中线重合，调整完成后固定细丝卡具2，并启动拉丝机构的气缸回缩，后拉锁紧件3-5，使得金属丝卡嘴3-4进一步夹紧金属丝，并牵引金属丝直至金属丝卡嘴3-4越过细丝卡具2到达细丝卡具2的后方，且金属丝进入对应的线槽2-4，将细丝卡具2的上模2-1、下模2-2合模并固定，此时合模后的线槽2-4可以夹紧细丝卡具2内的金属丝；接着取另一金属丝卡嘴3-4装卡到细丝卡具2前方原金属系卡嘴3-4的位置，作为下一循环的备用。

启动激光切割机1，并移动激光切割头5到矩形波通槽2-5的第一个直线通槽2-5-1的起始端，通过探头4-3监测激光束和通槽的位置关系，确保激光束中心线和通槽宽度的中心线重合，然后激光切割头5沿矩形波的走向进行金属丝的切割。切丝完成后，打开细丝卡具2的上模2-1，用毛刷将切好的细丝收集起来，再取下锁紧件3-5和金属丝卡嘴3-4，锁紧件3-5安装在气缸的活塞上，移动到细丝卡具2前方，和作为备用的金属丝卡嘴3-4连接，然后再次牵引金属丝并进行切割，同时将取下的金属丝卡嘴3-4安装在细丝卡具2前方的金属丝上作为备用，如此周而复始的完成金属丝卷3-1上全部金属丝的精确切割。

如果细丝卡具2设计有20个线槽2-4和包括50段直线通槽2-5-1的矩形波通槽2-5，则完成一个切割循环，可以实现1000个金属丝段的精确切割。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种激光切丝装置，包括激光切割机，其特征在于：在激光切割机（1）的工作台上设有细丝卡具（2）和布丝机构（3），所述细丝卡具（2）位于激光切割机（1）的激光切割头（5）下方，细丝卡具（2）上设有多个供金属丝通过并能夹紧金属丝的线槽（2-4），细丝卡具（2）上还设有供激光束穿过的矩形波通槽（2-5），矩形波通槽（2-5）具有多段均匀间隔并平行的直线通槽（2-5-1），直线通槽（2-5-1）和所述线槽（2-4）垂直交叉，以使多段直线通槽（2-5-1）能够在线槽（2-4）长度上等分线槽（2-4），相邻直线通槽（2-5-1）之间的距离为切丝长度，激光切割机（1）的激光束沿矩形波通槽（2-5）移动对线槽（2-4）内的金属丝切割；所述布丝机构用于张紧待切割的金属丝，包括分设于细丝卡（2）具两侧的送丝机构和拉丝机构，拉丝机构牵拉金属丝使得金属丝通过细丝卡具（2）的线槽（2-4）并被张紧。

2.根据权利要求1所述的一种激光切丝装置，其特征在于：所述细丝卡具（2）包括上模（2-1）和下模（2-2），上模（2-1）和下模（2-2）之间通过翻转合页（2-3）转动连接，以实现合模或打开。

3.根据权利要求2所述的一种激光切丝装置，其特征在于：所述线槽（2-4）由分别设置在细丝卡具（2）上模（2-1）和下模（2-2）的两个半圆形凹槽组成。

4.根据权利要求2所述的一种激光切丝装置，其特征在于：所述矩形波通槽（2-5）贯通上模（2-1）和下模（2-2）设置。

5.根据权利要求1所述的一种激光切丝装置，其特征在于：所述送丝机构的数量和所述细丝卡具（2）上线槽（2-4）的数量一致，每个送丝机构包括金属丝卷（3-1）、送丝辊（3-2）和张紧机构（3-3），待切割的金属丝缠绕在金属丝卷（3-1）上，所述送丝辊（3-2）成对设置，所述张紧机构（3-3）设置在送丝辊（3-2）和细丝卡具（2）之间，用于和拉丝机构相配合实现金属丝的张紧。

6.根据权利要求1所述的一种激光切丝装置，其特征在于：所述拉丝机构包括金属丝卡嘴（3-4）、锁紧件（3-5）和直线驱动机构（3-6），所述锁紧件（3-5）和直线驱动机构（3-6）相连，锁紧件（3-5）用于控制金属丝卡嘴（3-4）夹紧金属丝。

7.根据权利要求6所述的一种激光切丝装置，其特征在于：所述金属丝卡嘴（3-4）为转动连接的两个弹性夹，每个弹性夹的前端为夹紧金属丝的夹板（3-4-1），后端为连接锁紧件（3-5）的尾部（3-4-2），且两个尾部（3-4-2）之间设有弹簧，所述锁紧件（3-5）上的锥孔套在两个弹性夹的尾部（3-4-2）后，借助直线驱动机构（3-6）的拉力，实现两个弹性夹前端夹板（3-4-1）对金属丝的夹紧。

8.根据权利要求7所述的一种激光切丝装置，其特征在于：所述锁紧件（3-5）为圆柱管，一端和所述直线驱动机构（3-6）的动作执行部连接，另一端设置所述的锥孔。

9.根据权利要求7所述的一种激光切丝装置，其特征在于：所述的金属丝卡嘴（3-4）设有两个，其中一个和所述锁紧件（3-5）连接用于张紧金属丝，另一个呈松弛状态卡在所述张紧机构（3-3）和细丝卡具（2）之间的金属丝上。

10.根据权利要求1所述的一种激光切丝装置，其特征在于：所述激光切割机（1）的激光切割头（5）上还设有探头（4-3），通过探头（4-3）采集的图像确定激光束中心线和细丝卡具（2）上矩形波通槽（2-5）中通槽宽度中心线是否重合。

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