CN111230343B - 一种激光切割用冷却水喷雾构件、喷雾装置以及激光切割机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光切割用冷却水喷雾构件，所述喷雾构件内部开设有环形水槽，所述喷雾构件的下底面开设有若干连通所述环形水槽的底部喷雾小孔，所述喷雾构件的内侧壁开设有若干连通所述环形水槽的侧壁喷雾小孔，所述喷雾构件的外侧壁上开设有进水孔，所述环形水槽与所述进水孔相贯通；所述喷雾构件套装在激光切割头喷嘴外周上。本发明还公开了一种激光切割用冷却水喷雾装置以及一种激光切割机。

Description

一种激光切割用冷却水喷雾构件、喷雾装置以及激光切割机

技术领域

本发明涉及激光切割机械设备技术领域，特别涉及一种激光切割用冷却水喷雾构件、一种激光切割用冷却水喷雾装置以及一种激光切割机。

背景技术

高功率激光切割由于在切割厚碳钢过程因功率高、加上有氧气辅助，时间长会导致切割头喷嘴发烫、板材过热就会影响切割效果质量和稳定性；尤其是采用新型的切割工艺小孔喷嘴和满高功率激光切割，能得到很好的加工效果，但切割头喷嘴最容易发烫，只要喷嘴发烫就不能达到良好的加工效果质量，稳定性也很差。

目前CN208743919U公开了一种激光切割头水冷保护装置，其设置在激光切割头的传感器上，包括第一保护罩和第二保护罩；第一保护罩与第二保护罩可拆卸的固定连接在一起形成中空的圆筒状，用于抱紧在传感器外壁上；第一保护罩与第二保护罩的上端均具有用于可拆卸的固定连接和贴合传感器的固定连接部；第一保护罩与第二保护罩的内部均设置有冷却循环水通道，外壁上均设置有与冷却循环水通道连接的进水口和出水口；虽然该激光切割头水冷保护装置通过设置第一保护罩与第二保护罩可拆卸的固定连接在一起形成中空的圆筒状抱紧在传感器外壁上，并在第一保护罩与第二保护罩的内部均设置冷却循环水通道，从而能够对激光切割头的传感器进行冷却，结构简洁，安装维护方便；但是该激光切割头水冷保护装置的冷却循环水通道是在第一保护罩及第二保护罩的外表面进行钻孔加工形成，这就导致冷却循环水通道的容积小，冷却效果降低；再且，该激光切割头水冷保护装置只能对激光切割头的传感器进行冷却，不能对激光切割头的喷嘴进行冷却，更不能对被切割的板材进行冷却。切割头喷嘴温度过高会影响随动传感器的灵敏度。

另一方面，为解决这个问题，通常的做法是利用压缩空气通过切割头内部直接吹到喷嘴上散热，由于喷嘴孔径很小，激光功率很高，加工时在辅助氧气的作用下得不到很好的冷却，压缩空气也不能及时散除切割喷嘴和板材的温度，一旦喷嘴发烫到60℃左右、板材过热就严重影响切割质量，只能暂停加工或更换喷嘴，由于喷嘴发烫也会影响电容传感器的电容值变化导致跟随不稳定，从而影响切割效果。

鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷，发明一种能够适时地冷却切割机喷嘴、同时冷却被切割板材的冷却水喷雾构件、冷却水喷雾装置以及具备这些构件和装置的激光切割机，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种激光切割用冷却水喷雾构件、激光切割用冷却水喷雾装置，以及一种激光切割机，能够做到能够适时地冷却切割机喷嘴和被切割的板材，以避免切割机喷嘴和被切割板材温度过高而影响切割质量，甚至需要过频地更换喷嘴。为了解决上述问题，本发明提供的一种激光切割用冷却水喷雾构件，其技术方案如下：

本发明的一种激光切割用冷却水喷雾构件，所述喷雾构件为中部是竖直通孔的环柱形构件，所述喷雾构件内部开设有环形水槽，所述喷雾构件的下底面开设有若干连通所述环形水槽的底部喷雾小孔，所述喷雾构件的内侧壁开设有若干连通所述环形水槽的侧壁喷雾小孔，所述喷雾构件的外侧壁上开设有进水孔，所述环形水槽与所述进水孔相贯通；所述喷雾构件套装在激光切割头喷嘴外周上。

本发明的激光切割用冷却水喷雾构件，与现有技术中的激光切割机冷却装置相比，通过在将该冷却水喷雾构件套装在激光切割头喷嘴外周上，则不会改变激光切割头喷嘴的结构以及不会影响激光切割头喷嘴的正常工作。并且在该冷却水喷雾构件的内侧壁开设有若干侧壁喷雾小孔，冷却水雾通过内侧壁上的侧壁喷雾小孔喷射到激光切割头喷嘴上，对激光切割头喷嘴进行有效的冷却，以阻止激光切割头喷嘴在工作时过度发烫；在下底面上开设有若干底部喷雾小孔，冷却水雾通过这些底部喷雾小孔喷淋到被切割的碳钢板材上，对被切割的碳钢板材进行适时的冷却降温，以避免因被切割的板材温度升高而影响其切割线性度。并且，本发明提供的冷却水喷雾构件，能够同时对激光切割机喷头和被切割的板材进行水雾冷却，以避免激光切割中主要的两个发热部件过度、过快升温，而影响切割质量。

作为本发明上述激光切割用冷却水喷雾构件的改进，所述喷雾构件内侧壁下部设置为倒锥面，所述倒锥面与竖直方向的夹角为15°-45°；或者，所述喷雾构件内侧壁下部设置为倒圆弧面。这样，将喷雾构件内侧壁的下部设置成倒锥面，则有效增大了水雾的空间，提高了对喷头冷却的效果。同时，水雾在倒锥形空间内减少了往上窜的量，使得更多的水雾向下回流，掉落到被切割板材上，对板材进行加强冷却。

进一步地，所述底部喷雾小孔的孔径为0.05mm-0.20mm，所述底部喷雾小孔为竖直方向开设；所述侧壁喷雾小孔的孔径为0.05mm-0.20mm，所述侧壁喷雾小孔中轴线与竖直方向呈45°-75°开设。底部喷雾小孔和侧壁喷雾小孔的孔径优选为0.09mm、0.10mm、0.12mm；所述侧壁喷雾小孔中轴线与竖直方向的夹角优选为55°、60°、65°。

进一步地，若干所述底部喷雾小孔等间距地开设在所述喷雾构件的下底面上，且所有所述底部喷雾小孔的中轴线到所述喷雾构件的中轴线距离相等；若干所述侧壁喷雾小孔等间距地开设在所述喷雾构件的内侧壁上，且所有所述侧壁喷雾小孔端口中心到所述喷雾构件的中轴线距离相等。底部喷雾小孔开设的数量根据该喷雾构件的型号尺寸按实际需求开设，优选为四、六、八、十二个；同样地，侧壁喷雾小孔等开设的数量根据该喷雾构件的型号尺寸按实际需求开设，优选为四、六、八、十二个。作为更优选的方案，底部喷雾小孔可以在底面上同轴地开设两圈或者三圈或者多圈；同样地，侧壁喷雾小孔可以在内侧壁上同轴地开设两圈或者三圈或者多圈。

进一步地，所述底部喷雾小孔或/和所述侧壁喷雾小孔为锥形喷雾小孔，靠近所述环形水槽的一端孔径大，靠近所述喷雾构件底面或者内侧壁的一端孔径小。这样，冷却水在压力作用下更易于散发喷雾而形成的水雾状。

进一步地，所述环形水槽沿所述喷雾构件径向上的断截面为方形、圆形或者椭圆形。断截面形状为圆形和椭圆形的环形水槽，冷却水的流动性更好，也有利于环形水槽内的冷却水喷雾干净。

进一步地，所述喷雾构件由上部构件和下部构件组成，所述上部构件和所述下部构件通过若干螺栓连固成整体；所述喷雾构件通过水平贯穿所述上部构件或者所述下部构件的多根螺钉安装在激光切割头外周上；或者，所述喷雾构件通过开设在所述上部构件内壁上的内螺纹安装在激光切割头外周上。这样，环形水槽分别开设在上部构件和下部构件上，即上部构件和下部构件分担了环形水槽的深度，使得开设相对方便；而将上部构件和下部构件螺栓连固并且防漏水性密封在一起后实现整个水槽的功能。进一步地，所述喷雾构件可以由主体的下部构件和仅承担盖板作用的上部构件组成，环形水槽全部开设在下部构件上，这样环形水槽的不会由于密封性不好而漏水，进一步提高了安全性。

本发明的一种激光切割用冷却水喷雾装置，该喷雾装置包括上述的喷雾构件；以及包括：构件进水阀、输水管和水箱，所述构件进水阀安装在所述喷雾构件的外侧，所述构件进水阀的出水端与所述进水孔相连通，所述构件进水阀的进水端通过所述输水管与所述水箱相连接；所述水箱的顶部开设有吹气口，所述吹气口与外部压缩气源相连通。这样，冷却水在外部高压气体的作用下被压送到喷雾构件，通过喷雾构件形成水雾对切割机喷嘴和被切割板材进行水雾冷却。其中，吹气口接入的压缩空气优选为0.5MPa-1.0MPa，更优选为0.6MPa-0.8MPa，这样范围的气压既能够保证水流到喷雾构件处时形成合适速度的水雾，又不至于水流速度过快而造成水雾飞溅和浪费水资源。

作为本发明的一种激光切割用冷却水喷雾装置的进一步改进，所述水箱的顶部还开设有加水口，所述水箱的底部开设有出水口，所述输水管连接所述出水口。

本发明的一种激光切割机，该激光切割机包括上述的冷却水喷雾装置。

本发明提供的激光切割用冷却水喷雾构件的有益效果是：

通过在将该冷却水喷雾构件套装在激光切割头喷嘴外周上，则不会改变激光切割头喷嘴的结构以及不会影响激光切割头喷嘴的正常工作。并且在该冷却水喷雾构件的内侧壁开设有若干侧壁喷雾小孔，冷却水雾通过内侧壁上的侧壁喷雾小孔喷射到激光切割头喷嘴上，对激光切割头喷嘴进行有效的冷却，以阻止激光切割头喷嘴在工作时过度发烫；在下底面上开设有若干底部喷雾小孔，冷却水雾通过这些底部喷雾小孔喷淋到被切割的碳钢板材上，对被切割的碳钢板材进行适时的冷却降温，以避免因被切割的板材温度升高而影响其切割线性度。并且，本发明提供的冷却水喷雾构件，能够同时对激光切割机喷头和被切割的板材进行水雾冷却，以避免激光切割中主要的两个发热部件过度、过快升温，而影响切割质量。

通过将喷雾构件内侧壁的下部设置成倒锥面，则有效增大了水雾的空间，提高了对喷头冷却的效果。同时，水雾在倒锥形空间内减少了往上窜的量，使得更多的水雾向下回流，掉落到被切割板材上，对板材进行加强冷却。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一的激光切割用冷却水喷雾构件结构示意图；

图2是图1中喷雾构件的装配示意图；

图3是图2的仰视图；

图4是图1中喷雾构件的下部构件的纵截面示意图；

图5是图1中喷雾构件的下部构件的纵截面另一种形式的示意图；

图6是本发明实施例二的激光切割用冷却水喷雾构件结构示意图；

图7是图5的纵截面示意图；

图8是本发明实施例三的激光切割用冷却水喷雾装置结构示意图；

图9是图8中R处的放大示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例一

请参考图1至图5，本实施例的一种激光切割用冷却水喷雾构件，该喷雾构件1为中部是竖直通孔的环柱形构件，喷雾构件1内部开设有环形水槽11，喷雾构件1的下底面开设有若干连通环形水槽11的底部喷雾小孔12，喷雾构件1的内侧壁开设有若干连通环形水槽11的侧壁喷雾小孔13，喷雾构件1的外侧壁上开设有进水孔14，环形水槽11与进水孔14相贯通；喷雾构件1套装在激光切割头外周上。

作为优选的实施方式，该喷雾构件1内侧壁下部设置为倒锥面，倒锥面与竖直方向的夹角为15°-45°；或者，喷雾构件1内侧壁下部设置为倒圆弧面。

底部喷雾小孔12的孔径为0.05mm-0.20mm，底部喷雾小孔12为竖直方向开设；侧壁喷雾小孔13的孔径为0.05mm-0.20mm，侧壁喷雾小孔13中轴线与竖直方向呈45°-75°开设。更优选地，底部喷雾小孔12的孔径为0.08mm-0.15mm，侧壁喷雾小孔13的孔径为0.08mm-0.15mm；再进一步优选地，底部喷雾小孔12的孔径为0.10mm，侧壁喷雾小孔13的孔径为0.10mm。

若干底部喷雾小孔12等间距地开设在喷雾构件1的下底面上，且所有底部喷雾小孔12的中轴线到喷雾构件1的中轴线距离相等；若干侧壁喷雾小孔13等间距地开设在喷雾构件1的内侧壁上，且所有侧壁喷雾小孔13端口中心到喷雾构件1的中轴线距离相等。开设在喷雾构件1下底面上的底部喷雾小孔12给被切割的碳钢板材进行冷却，开设在喷雾构件1内侧壁上的侧壁喷雾小孔13给切割机喷嘴进行冷却。

底部喷雾小孔12或/和侧壁喷雾小孔13为锥形喷雾小孔，靠近环形水槽11的一端孔径大，靠近喷雾构件1底面或者内侧壁的一端孔径小。作为优选的实施方式，底部喷雾小孔12和侧壁喷雾小孔13的孔壁上沿孔轴方向设置有纹沟。

环形水槽11沿喷雾构件1径向上的断截面为方形、圆形或者椭圆形。

喷雾构件1由上部构件01和下部构件02组成，上部构件01和下部构件02通过若干螺栓03连固成整体；喷雾构件1通过水平贯穿上部构件01或者下部构件02的多根螺钉04安装在激光切割头外周上；环形水槽11分别开设在上部构件01和下部构件02。作为可替代的实施方式，喷雾构件1通过开设在上部构件01内壁上的内螺纹安装在激光切割头外周上。

作为可以替代的实施方式，请参考图6和图7，喷雾构件1由开设有环形水槽11的主体构件和盖板构成，这样环形水槽11的防漏水性更好。

实施例二

请参考图8和图9，本实施例的一种激光切割用冷却水喷雾装置，包括如实施例一所描述的喷雾构件1。

以及包括：构件进水阀2、输水管3和水箱4，构件进水阀2安装在喷雾构件1的外侧，构件进水阀2的出水端与进水孔14相连通，构件进水阀2的进水端通过输水管3与水箱4相连接。水箱4的顶部开设有吹气口41，吹气口41与外部压缩气源相连通。

优选地，水箱4的顶部还开设有加水口42，水箱4的底部开设有出水口43，输水管3连接出水口43。

实施例三

请参考图1至图9，本实施例的一种激光切割机，该激光切割机包括如实施例二所描述的冷却水喷雾装置。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。

以上结合附图对本发明的实施方式作出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行的多种变化、修改、替换和变型均仍落入在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种激光切割用冷却水喷雾构件，所述喷雾构件(1)为中部是竖直通孔的环柱形构件，其特征在于，所述喷雾构件(1)内部开设有环形水槽(11)，所述喷雾构件(1)的下底面开设有若干连通所述环形水槽(11)的底部喷雾小孔(12)，所述喷雾构件(1)的内侧壁开设有若干连通所述环形水槽(11)的侧壁喷雾小孔(13)，所述喷雾构件(1)的外侧壁上开设有进水孔(14)，所述环形水槽(11)与所述进水孔(14)相贯通；所述喷雾构件(1)套装在激光切割头喷嘴外周上；

所述喷雾构件(1)内侧壁下部设置为倒锥面，所述倒锥面与竖直方向的夹角为15°-45°；或者，所述喷雾构件(1)内侧壁下部设置为倒圆弧面；所述底部喷雾小孔(12)的孔径为0.05mm-0.20mm，所述底部喷雾小孔(12)为竖直方向开设；所述侧壁喷雾小孔(13)的孔径为0.05mm-0.20mm，所述侧壁喷雾小孔(13)中轴线与竖直方向呈45°-75°开设，若干所述底部喷雾小孔(12)等间距地开设在所述喷雾构件(1)的下底面上，且所有所述底部喷雾小孔(12)的中轴线到所述喷雾构件(1)的中轴线距离相等；若干所述侧壁喷雾小孔(13)等间距地开设在所述喷雾构件(1)的内侧壁上，且所有所述侧壁喷雾小孔(13)端口中心到所述喷雾构件(1)的中轴线距离相等；

所述喷雾构件(1)由上部构件(01)和下部构件(02)组成，所述上部构件(01)和所述下部构件(02)通过若干螺栓(03)连固成整体；所述喷雾构件(1)通过水平贯穿所述上部构件(01)或者所述下部构件(02)的多根螺钉(04)安装在激光切割头外周上；或者，所述喷雾构件(1)通过开设在所述上部构件(01)内壁上的内螺纹安装在激光切割头外周上。

2.根据权利要求1所述的喷雾构件，其特征在于，所述底部喷雾小孔(12)或/和所述侧壁喷雾小孔(13)为锥形喷雾小孔，靠近所述环形水槽(11)的一端孔径大，靠近所述喷雾构件(1)底面或者内侧壁的一端孔径小。

3.根据权利要求1或者2所述的喷雾构件，其特征在于，所述环形水槽(11)沿所述喷雾构件(1)径向上的断截面为方形、圆形或者椭圆形。

4.一种激光切割用冷却水喷雾装置，其特征在于，包括如权利要求1至3任一项所述的喷雾构件(1)，

以及包括：构件进水阀(2)、输水管(3)和水箱(4)，所述构件进水阀(2)安装在所述喷雾构件(1)的外侧，所述构件进水阀(2)的出水端与所述进水孔(14)相连通，所述构件进水阀(2)的进水端通过所述输水管(3)与所述水箱(4)相连接；

所述水箱(4)的顶部开设有吹气口(41)，所述吹气口(41)与外部压缩气源相连通。

5.根据权利要求4所述的激光切割用冷却水喷雾装置，其特征在于，所述水箱(4)的顶部还开设有加水口(42)，所述水箱(4)的底部开设有出水口(43)，所述输水管(3)连接所述出水口(43)。

6.一种激光切割机，其特征在于，所述激光切割机包括如权利要求4或者5所述的冷却水喷雾装置。

Images