CN111360426B - 钕铁硼自动化精密切割工艺及切割装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钕铁硼自动化精密切割工艺及切割装置，其中，该工艺包括将待切割钕铁硼板材传送至待切割位并夹紧固定；根据待切割钕铁硼板材的厚度设定激光焦点的位置；设定激光的输出功率为峰值功率的90％～100％；设定激光切割PWM调制模式占空比为8％～40％；设定激光出光频率为160HZ～2000Hz；设定激光切割头的移动切割速度为0.4m/min～5.5m/min；启动切割，使用高压惰性气体对切割部位吹气。本发明提供的钕铁硼自动化精密切割工艺及切割装置，有效解决了因热量在切缝中持续堆积而造成切割后的钕铁硼板材充磁性能和自身刚性降低的问题，实现了对钕铁硼板材的自动化高精度切割。

Description

钕铁硼自动化精密切割工艺及切割装置

技术领域

本发明涉及激光精密切割技术领域，尤其涉及一种钕铁硼自动化精密切割工艺及切割装置。

背景技术

激光切割钕铁硼还没有在市场上得到广泛应用，造成这一现象是因为钕铁硼材料的特殊性，因其对激光精密切割机以及切割工艺要求比较苛刻，行业还处于切割工艺摸索期，设计自动化装置前，需要解决切割工艺，所以自动化装置在市场上的应用属于空白期。此外，经研究发现，现有激光切割设备对钕铁硼切割的精度较低，造成钕铁硼切割温度过高，而对于钕铁硼材料而言，温度过高会直接降低钕铁硼的充磁性能和材料强度，造成不可逆转的缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种钕铁硼自动化精密切割工艺及切割装置，以解决上述现有技术中的问题，提升对钕铁硼板材的切割精度，避免切割温度过高而造成切割后的钕铁硼的充磁性能和材料强度降低。

本发明提供了一种钕铁硼自动化精密切割工艺，其中，包括如下步骤：

将待切割钕铁硼板材传送至待切割位并夹紧固定；

根据待切割钕铁硼板材的厚度设定激光焦点的位置；

设定激光的输出功率为峰值功率的90％～100％；

设定激光切割PWM调制模式占空比为8％～40％；

设定激光出光频率为160HZ～2000Hz；

设定激光切割头的移动切割速度为0.4m/min～5.5m/min；

启动切割，使用高压惰性气体对切割部位吹气。

如上所述的钕铁硼自动化精密切割工艺，其中，优选的是，在将待切割钕铁硼板材传送至待切割位并夹紧固定之前，所述工艺还包括：

根据待切割钕铁硼板材的厚度调整所述激光切割头上的铜嘴相对于待切割钕铁硼板材的表面之间的距离。

如上所述的钕铁硼自动化精密切割工艺，其中，优选的是，所述根据待切割钕铁硼板材的厚度设定激光焦点的位置具体包括：

设定焦点系数；

根据待切割钕铁硼板材的厚度和所述焦点系数确定激光焦点的目标位置；

根据所述铜嘴相对于待切割钕铁硼板材的表面之间的距离和所述激光焦点的目标位置相对于待切割钕铁硼板材的表面之间的距离确定调焦距离；

根据所述调焦距离调节所述激光切割头中聚焦镜片的高度，以使激光焦点的实际位置与所述激光焦点的目标位置重合。

如上所述的钕铁硼自动化精密切割工艺，其中，优选的是，所述激光焦点的目标位置相对于待切割钕铁硼板材的表面之间的距离根据如下公式确定：

D＝d×0.6；

其中，D表示激光焦点的目标位置相对于待切割钕铁硼板材的表面之间的距离，d表示待切割钕铁硼板材的厚度，0.6为所述焦点系数。

如上所述的钕铁硼自动化精密切割工艺，其中，优选的是，所述设定激光的输出功率为峰值功率的90％～100％，具体包括：

如果待切割钕铁硼板材的厚度小于1.0mm，设定激光的输出功率为峰值功率的95％；

如果待切割钕铁硼板材的厚度大于或等于1.5mm且小于2.0mm，设定激光的输出功率为峰值功率的100％。

如上所述的钕铁硼自动化精密切割工艺，其中，优选的是，所述设定激光切割PWM调制模式占空比为8％～40％，具体包括：

如果待切割钕铁硼板材的厚度小于1.5mm，设定激光切割脉冲的占空比大于28％且小于或等于40％。

如果待切割钕铁硼板材的厚度大于或等于1.5mm且小于1.8mm，设定激光切割脉冲的占空比大于20％且小于或等于28％；

如果待切割钕铁硼板材的厚度大于或等于1.8mm且小于2.0mm，设定激光切割脉冲的占空比小于或等于20％。

如上所述的钕铁硼自动化精密切割工艺，其中，优选的是，所述设定激光出光频率为160HZ～2000Hz，具体包括：

如果待切割钕铁硼板材的厚度小于或等于1.0mm，设定激光出光频率为550HZ～1280Hz；

如果待切割钕铁硼板材的厚度大于1.0mm且小于或等于1.35mm，设定激光出光频率为350HZ～550Hz；

如果待切割钕铁硼板材的厚度大于1.35mm且小于或等于1.5mm，设定激光出光频率为200HZ～350Hz；

如果待切割钕铁硼板材的厚度大于1.5mm且小于或等于1.8mm，设定激光出光频率为180HZ～200Hz。

如上所述的钕铁硼自动化精密切割工艺，其中，优选的是，所述高压惰性气体为氮气或氩气，且所述氮气或氩气的纯度大于或等于99.99％。

如上所述的钕铁硼自动化精密切割工艺，其中，优选的是，当待切割钕铁硼板材的厚度小于0.5mm时，所述高压惰性气体的吹气压力为4MPa～7MPa；

当待切割钕铁硼板材的厚度大于或等于0.5mm且小于1.0mm时，所述高压惰性气体的吹气压力为7MPa～11MPa；

当待切割钕铁硼板材的厚度大于或等于1.0mm且小于1.2mm时，所述高压惰性气体的吹气压力为11MPa～13MPa；

当待切割钕铁硼板材的厚度大于或等于1.2mm且小于1.5mm时，所述高压惰性气体的吹气压力为13MPa～15MPa；

当待切割钕铁硼板材的厚度大于或等于1.5mm且小于2.0mm时，所述高压惰性气体的吹气压力为15MPa～16MPa。

本发明还提供了一种钕铁硼自动化精密切割装置，其中，用于实施本发明提供的钕铁硼自动化精密切割工艺，所述切割装置包括：

激光发生器；

激光切割头，与所述激光发生器相连，所述激光切割头上设置有铜嘴；

制氮机，与所述铜嘴相连；

送料机构，用于将待切割钕铁硼板材传送至待切割位；

夹紧机构，用于将待切割钕铁硼板材夹紧固定在所述待切割位；

控制器，分别与所述激光发生器、激光切割头、制氮机、送料机构和夹紧机构相连。

本发明提供的钕铁硼自动化精密切割工艺及切割装置，有效解决了因热量在切缝中持续堆积而造成切割后的钕铁硼板材充磁性能和自身刚性降低的问题，实现了对钕铁硼板材的自动化高精度切割。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例提供的钕铁硼自动化精密切割工艺的流程图；

图2为铜嘴与待切割钕铁硼板材之间的位置状态图；

图3为本发明实施例提供的钕铁硼自动化精密切割装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的钕铁硼自动化精密切割装置的局部结构图；

图5为夹紧机构的结构示意图；

图6为夹紧机构在应用中的爆炸图；

图7为上压块的结构示意图；

图8为下压块的结构示意图；

图9为图8中在A处的放大图。

附图标记说明：

1-激光切割头 11-铜嘴 12-目标位置

13-调焦盘 14-底座

2-激光发生器 21-光纤 22-激光

3-制氮机

4-控制器 41-操作面板

5-夹紧机构

51-上压块 511-上夹爪 52-下压块

521-下夹爪 522-支撑面 523-夹紧面

524-弧形槽 53-第一驱动机构 54-第二驱动机构

6-送料机构

7-待切割钕铁硼板材

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本公开中使用的“第一”、“第二”：以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本公开中，当描述到特定部件位于第一部件和第二部件之间时，在该特定部件与第一部件或第二部件之间可以存在居间部件，也可以不存在居间部件。当描述到特定部件连接其它部件时，该特定部件可以与所述其它部件直接连接而不具有居间部件，也可以不与所述其它部件直接连接而具有居间部件。

本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

如图1至图4所示，本发明提供了一种钕铁硼自动化精密切割工艺，其包括如下步骤：

步骤S1、将待切割钕铁硼板材7传送至待切割位并夹紧固定。

步骤S2、根据待切割钕铁硼板材7的厚度设定激光焦点的位置。

由于钕铁硼板材的厚度一般不大于2mm，板材较薄，在切割钕铁硼薄片时，现有的激光设备一般不对激光的焦距进行调整，如果从切割较厚的钕铁硼板材切换为切割较薄的钕铁硼板材时，会造成切割较薄的钕铁硼板材时的焦距变为负焦距，进而导致切割温度分布不均，切割面较粗糙，导致切割后的钕铁硼板材的性能下降。

而本实施例中，可以根据待切割钕铁硼板材的厚度对激光的焦点进行调整，以保证激光的实际焦点位于板材内部，从而消除焦点误差，保证对不同厚度的钕铁硼板材的切割质量。

步骤S3、设定激光的输出功率为峰值功率的90％～100％。

步骤S4、设定激光切割PWM调制模式占空比为8％～40％。

现有技术中的激光切割设备，激光脉冲的占空比一般均在55％以上，甚至因为不同材料的板材切割需求，占空比需高达75％以上，以对板材进行长时间充分切割；而这种高占空比的切割方式一般仅适用于板材厚度较厚的、切割精度较低的铁板、钢板、合金板等，占空比过高会导致在切缝处持续堆积大量的热量，而这些热量对铁板、钢板、合金板等板材的影响较小。

但是，烧结钕铁硼的硬度约为560Hv～580Hv，质地较脆，其密度在7.4g/cm³～7.6g/cm³左右，其激光切割精度非常之高，而对于精度要求较高的钕铁硼材料而言，当加热到100℃左右时，钕铁硼材料的充磁性能开始下降，150℃以后明显快速下降，如果保持150℃的高温20分钟，钕铁硼材料去充磁后只能达到原来的50％左右。因此，如果在切缝处堆积大量热量则会造成钕铁硼材料不可逆的缺陷，如上述充磁性能降低以及材料强度降低而导致碎裂等，即使通过高压惰性气体降温冷却，也难以有效地将高温热量降低到合理水平。

而本实施例中，设定占空比为8％～40％，使每个激光脉冲的单点能量出光时间缩短，从而减少了单个激光脉冲在切缝处的热量堆积，同时配合激光的输出功率、出光频率以及激光切割头1的移动切割速度等设定，可以避免热量在切缝处持续堆积，避免了钕铁硼材料的分子结构发生改变，保证了切割后的钕铁硼板材仍具有优异的充磁性能和刚性。

步骤S5、设定激光出光频率为160HZ～2000Hz。

步骤S6、设定激光切割头1的移动切割速度为0.4m/min～5.5m/min。

需要说明的是，现有的激光切割设备的激光切割速度较为恒定，一般仅根据待切割的板材厚度凭借切割经验进行细微调整，以满足对不同厚度板材的充分切割为准。但是，对于同样的切割速度而言，如果激光出光频率升高，会造成同一切缝位置的切割时间延长，从而会在切缝位置处堆积更多的热量；而对于切割不锈钢材、铝钢材等板件时，切缝热量会通过外届降温手段得到缓解，而即使经过降温缓解后的热量仍然较高，也不会对不锈钢材、铝钢材等板件造成影响，因此，对于激光切割不锈钢材、铝钢材等板件时，一般不会考虑切割温度对板材的影响，不存在结合出光频率和切割速度来控制切割温度的工艺。而对于激光切割钕铁硼材料而言，即使采用了外界降温手段，也不能有效地保证钕铁硼板材切缝处的热量能够降低至合理水平，造成切割后的钕铁硼板材的性能下降。

为此，本实施例中，不单纯采用传统的产生热量后再降温的角度，而是从切割过程中避免热量堆积的角度出发，使出光频率和切割速度合理配合来避免热量堆积，并结合高压惰性气体的辅助降温，有效地保证了切割后钕铁硼板材的性能，使切割后的钕铁硼板材的合格率达到了99％以上。

具体地，当待切割钕铁硼板材的厚度为1.0mm时，出光频率设定为550Hz，切割速度设定为2m/min；当待切割钕铁硼板材的厚度为1.35mm时，出光频率设定为350Hz，切割速度设定为1.4m/min。也就是说，当出光频率降低时，单位时间内的出光次数减少，使切割速度相应降低，可以延长在切缝位置处的切割时间，从而和出光频率形成互补的效果，在避免了热量堆积的同时，也保证了充分切割，同时也增加了高压惰性气体的降温时间。

步骤S7、启动切割，使用高压惰性气体对切割部位吹气。其中，激光切割钕铁硼板材时，激光束照射在材料表面使其加热融化，通过高压惰性气体可以将切缝中融化的液体吹出以进行切断，同时可以对切缝进行降温冷却，避免热量过高，还可以起到防氧化保护的作用。

进一步，在步骤S3中，如果待切割钕铁硼板材的厚度小于1.0mm，设定激光的输出功率为峰值功率的95％；如果待切割钕铁硼板材的厚度大于或等于1.5mm且小于2.0mm，设定激光的输出功率为峰值功率的100％。

如果待切割钕铁硼厚度相对较大，可以提升输出功率至峰值功率，使激光能量能够瞬间熔透材料，以避免激光长时间熔化材料而造成热量持续堆积。

其中，峰值功率为激光发生器的标准输出功率，该激光发生器的标准输出功率为500W～2000W。在一种具体的实施例中，该激光发生器的标准输出功率优选为500W。

进一步，在步骤S4中，如果待切割钕铁硼板材的厚度小于1.5mm且大于或等于1.0mm，设定激光切割脉冲的占空比大于28％且小于或等于35％。

如果待切割钕铁硼板材的厚度大于或等于1.5mm且小于1.8mm，设定激光切割脉冲的占空比大于20％且小于或等于28％。

如果待切割钕铁硼板材的厚度大于或等于1.8mm且小于2.0mm，设定激光切割脉冲的占空比小于或等于20％。

此外，在待切割钕铁硼板材的厚度在0.4mm～1.0mm之间时，其厚度每增加0.2mm，占空比可以相应减少1％～2％，同时，出光频率相应减少130Hz～330Hz，切割速度相应减少0.5m/min～0.9m/min。

表一

表一采用的激光发生器的标准输出功率为500W。如表一所示，随着待切割钕铁硼板材的厚度增加，设定的输出功率会有提升，具体当待切割钕铁硼板材的厚度达到1.35mm～1.8mm时，设定的功率从95％提升至100％，此时可以保证激光具有足够的能量能够瞬间熔透材料，以避免激光长时间熔化材料而造成热量持续堆积。而随着待切割钕铁硼板材的厚度增加，占空比降低，以使每个激光脉冲的单点能量出光时间缩短，从而减少了单个激光脉冲在切缝处的堆积的热量，由表一可知，占空比的调节范围为20％～40％。同时，随着待切割钕铁硼板材的厚度增加，出光频率相应降低，以减少单位时间内的出光切割次数，降低切割时产生的热量，并相应减缓切割速度，以与出光频率产生互补效果，保证充分有效切割。

进一步，在步骤S5中，如果待切割钕铁硼板材的厚度小于或等于1.0mm，设定激光出光频率为550HZ～1280Hz。

如果待切割钕铁硼板材的厚度大于1.0mm且小于或等于1.35mm，设定激光出光频率为350HZ～550Hz。

如果待切割钕铁硼板材的厚度大于1.35mm且小于或等于1.5mm，设定激光出光频率为200HZ～350Hz。

如果待切割钕铁硼板材的厚度大于1.5mm且小于或等于1.8mm，设定激光出光频率为180HZ～200Hz。

由此，随着待切割钕铁硼板材的厚度增加，出光频率相应降低，以减少单位时间内的出光切割次数，降低了切割时产生的热量。

此外，在另一种具体的实施例中，上述激光发生器的标准输出功率可以为2000W。

表二

表二采用的激光发生器的标准输出功率为2000W。如表二所示，随着待切割钕铁硼板材的厚度增加，占空比降低，以使每个激光脉冲的单点能量出光时间缩短，从而减少了单个激光脉冲在切缝处的堆积的热量，其中，相对于标准输出功率为500W的激光发生器而言，占空比的调节范围降低至8％～15％，由于激光功率相对较高，如果仍使占空比在20％～40％的范围内，则会造成切缝中积聚大量的热，不利于保持钕铁硼板材的性能。同时，随着待切割钕铁硼板材的厚度增加，出光频率相应降低，以减少单位时间内的出光切割次数，降低切割时产生的热量，并相应减缓切割速度，以与出光频率产生互补效果，保证充分有效切割。其中，由表二可知，出光频率的调节范围为290Hz～2000Hz；切割速度的调节范围为0.9m/min～5.5m/min。

进一步，在步骤S1之前，该工艺还包括：

根据待切割钕铁硼板材的厚度调整激光切割头1上的铜嘴11相对于待切割钕铁硼板材的表面之间的距离。

高压惰性气体可以从铜嘴11中喷出并吹向切缝，如果铜嘴11的出口与待切割钕铁硼板材的表面之间的距离较大，则会导致吹出的高压惰性气体在到达待切割钕铁硼板材的表面之前发生扩散现象，造成吹入切缝中的气体压力降低，不能有效将熔融材料从切缝中吹出，且降温效果减弱；而如果铜嘴11的出口与待切割钕铁硼板材的表面之间的距离较小，则会造成高压气体直接吹坏板材。

为此，本实施例中，可以根据待切割钕铁硼板材的厚度调整铜嘴11相对于待切割钕铁硼板材的表面之间的距离。具体地，如果待切割钕铁硼板材的厚度为2.0mm～1.5mm时，该距离值为1.2mm～1.4mm；如果待切割钕铁硼板材的厚度为1.5mm～1.0mm时，该距离值为1.4mm～1.6mm；如果待切割钕铁硼板材的厚度为1.0mm～0.5mm时，该距离值为1.6mm～1.8mm；如果待切割钕铁硼板材的厚度小于0.5mm时，该距离值为1.8mm～2.0mm。由此，可以随着切割钕铁硼板材的厚度的减小，铜嘴11相对于待切割钕铁硼板材的表面之间的距离相应增大，从而避免了吹坏板材，同时也保证了对切缝中熔融材料吹出的强度以及降温效果。

进一步，步骤S2具体包括：

步骤S21、设定焦点系数。本实施例中，该焦点系数可以为0.6。

步骤S22、根据待切割钕铁硼板材的厚度和焦点系数确定激光焦点的目标位置12。

步骤S23、根据铜嘴11相对于待切割钕铁硼板材的表面之间的距离和激光焦点的目标位置12相对于待切割钕铁硼板材的表面之间的距离确定调焦距离。

其中，可以根据如下公式确定激光焦点的目标位置12相对于待切割钕铁硼板材的表面之间的距离：

D＝d×0.6；

其中，D表示激光焦点的目标位置12相对于待切割钕铁硼板材的表面之间的距离，d表示待切割钕铁硼板材的厚度，0.6为焦点系数。

具体地，如果待切割钕铁硼板材的厚度为1.5mm，激光焦点的目标位置12相对于待切割钕铁硼板材的表面之间的距离为0.9mm，即激光焦点的目标位置12在待切割钕铁硼板材的表面以下的0.9mm位置处。

步骤S24、根据调焦距离调节激光切割头1中聚焦镜片的高度，以使激光焦点的实际位置与激光焦点的目标位置12重合。

具体地，可以通过与激光切割头1相连的调高器根据待切割钕铁硼板材的厚度调节激光切割头1上的铜嘴11相对于待切割钕铁硼板材之间的距离，此时，激光的焦点位于铜嘴11的出口面上，然后，将铜嘴11与待切割钕铁硼板材之间的距离和激光焦点的目标位置12与待切割钕铁硼板材的表面之间的距离进行累加，以得到调焦距离，再根据该调焦距离调节激光切割头1上的调焦盘13，以调节聚焦镜片相对于待切割钕铁硼板材之间的高度，从而可以将激光焦点的实际位置调节至与目标位置12重合。

需要说明的是，高压惰性气体可以为氮气或氩气，且氮气或氩气的纯度大于或等于99.99％。本实施例中，高压惰性气体优选为氮气。该氮气在整个切割过程中持续吹气，以实现切割全程降温。

进一步，为了保证对切缝中熔融材料的吹出，同时避免将板材吹坏，可以根据钕铁硼板材的厚度对氮气压力进行设置。具体地，当待切割钕铁硼板材的厚度小于0.5mm时，高压惰性气体的吹气压力为4MPa～7MPa；当待切割钕铁硼板材的厚度大于或等于0.5mm且小于1.0mm时，所述高压惰性气体的吹气压力为7MPa～11MPa；当待切割钕铁硼板材的厚度大于或等于1.0mm且小于1.2mm时，高压惰性气体的吹气压力为11MPa～13MPa；当待切割钕铁硼板材的厚度大于或等于1.2mm且小于1.5mm时，高压惰性气体的吹气压力为13MPa～15MPa；当待切割钕铁硼板材的厚度大于或等于1.5mm且小于2.0mm时，高压惰性气体的吹气压力为15MPa～16MPa。

如图2至图9所示，本发明实施例还提供了一种钕铁硼自动化精密切割装置，其中，用于实施本发明任意实施例提供的钕铁硼自动化精密切割工艺，该切割装置包括：激光发生器2、激光切割头1、制氮机3、送料机构6、夹紧机构5和控制器4；其中，激光切割头1与激光发生器2相连，其中，激光发生器2通过光纤21传输激光22至激光切割头1，激光切割头1将激光发射至待切割的钕铁硼板材上以实现切割，激光切割头1上设置有铜嘴11；制氮机3与铜嘴11相连；送料机构用于将待切割钕铁硼板材7传送至待切割位；夹紧机构用于将待切割钕铁硼板材7夹紧固定在待切割位；控制器4分别与激光发生器2、激光切割头1、制氮机3、送料机构和夹紧机构相连。其中，控制器4可以连接至操作面板41，该面板可以为触控面板，以便于员工对控制器4功能的操控。

其中，还包括底座14，该底座14为大理石材质，激光切割头1、送料机构及夹紧机构均设置在该大理石底座14上，该大理石底座14的平面度为00级，保证了工件的放置精度。

进一步，上述夹紧机构包括上压块51、下压块52、第一驱动机构53和第二驱动机构54；其中，上压块51上间隔设置有多个上夹爪511；下压块52设置在上压块51的下方，下压块52上间隔设置有多个下夹爪521，下夹爪521与上夹爪511在竖直方向上的投影相间分布，该竖直方向为垂直于上压块51和下压块52的方向；第一驱动机构53与上压块51相连，用于驱动上压块51在竖直方向上运动；第二驱动机构54与下压块52相连，用于驱动下压块52在水平方向上运动。

其中，待切割钕铁硼板材可以具有规则或不规则的形状，为了便于说明，本实施例中的钕铁硼板材为长方形的薄片结构。

当待切割钕铁硼板材被输送至待切割位时，第二驱动机构54先将下压块52向待切割位推动，使下压块52上的下夹爪521伸入至待切割钕铁硼板材的下方，以通过下夹爪521支撑在待切割钕铁硼板材的边缘，然后第一驱动机构53可以将上压块51向下压块52的方向拉动，直至上压块51上的上夹爪511压紧在钕铁硼的边缘，从而通过上夹爪511和下夹爪521实现对待切割钕铁硼板材的夹紧固定。

其中，由于上夹爪511和下夹爪521分别在上压块51和下压块52上间隔设置有多个，在相邻两个上夹爪511或下夹爪521之间间隔有一定的距离，且下夹爪521与上夹爪511在竖直方向上的投影相间分布，需要说明的是，上夹爪511凸出于下压块52的底面，由此，当钕铁硼的厚度较小时，上夹爪511可以随着上压块51整体的下行伸入至相邻两个下夹爪521之间以压紧待切割钕铁硼板材；而当钕铁硼板材的厚度较大时，上夹爪511可以在竖直方向上任意调整位置以实现对较厚的待切割钕铁硼板材的夹紧固定，同时，该上夹爪511和下夹爪521可以对待切割钕铁硼板材仅提供垂直于待切割钕铁硼板材方向上的夹紧力，而不会因提供不同角度的压力而造成待切割钕铁硼板材边缘的压溃。

其中，上压块51和下压块52均对称设置有两个，通过对称的两组上压块51和下压块52的配合，可以将待切割钕铁硼板材上相对的两侧边缘夹紧，保证夹紧的稳定性。

具体地，在一种实施例中，当待切割钕铁硼板材被输送至待切割位时，可以同时驱动对称的两个下压块52向待切割位运动，以将钕铁硼的两侧边缘同时顶紧，然后驱动对称的两个上压块51向下运行，以通过上压块51和下压块52的配合将待切割钕铁硼板材夹紧固定。

然而，在实际操作中，如果驱动两个下压块52同时对待切割钕铁硼板材的两侧顶紧，易将待切割钕铁硼板材挤碎，使待切割钕铁硼板材的报废率升高，由于钕铁硼材料较为昂贵，较高的报废率会造成巨额的成本浪费。

为此，在另一种具体的实施例中，可以先使待切割钕铁硼板材一侧的下压块52运行，并与待切割钕铁硼板材的一侧接触，以对待切割钕铁硼板材的一侧进行预顶紧；然后驱动另一侧的下压块52运行，以顶紧待切割钕铁硼板材的另一侧，从而通过两个下压块52的先后运行实现对待切割钕铁硼板材两侧的顶紧，避免了对待切割钕铁硼板材的两侧同时顶紧而造成挤碎的问题，使待切割钕铁硼板材的报废率接近于0，极大的节省了成本，最后，同时驱动两个上压块51下行以实现对待切割钕铁硼板材的最终夹紧固定。进一步，下夹爪521的端部上设置有夹紧面523，端部上还设置有凸台，凸台的上方设置有支撑面522，支撑面522垂直于夹紧面523。

当待切割钕铁硼板材被输送至待切割位时，第二驱动机构54推动下压块52向待切割位运动，使下夹爪521上的支撑面522支撑在待切割钕铁硼板材的下方，同时可以使夹紧面523抵接在待切割钕铁硼板材的侧面，以防止待切割钕铁硼板材晃动，保证切割质量。

由此，该夹紧机构实现了对不同厚度的待切割钕铁硼板材的夹紧固定，同时可以对钕铁硼板材的左右、上下四个方向的夹紧，使钕铁硼板材被夹紧后的水平直线误差小于0.05mm，同时防止了钕铁硼板材在切割过程中被高压气体吹动，有效提升了对钕铁硼板材夹紧的可靠性和切割稳定性。

进一步，夹紧面523与支撑面522之间设置有弧形槽524。

当待切割钕铁硼板材与下夹爪521上的支撑面522和夹紧面523抵接时，该弧形槽524可以对待切割钕铁硼板材上位于支撑面522和夹紧面523连接处的棱角进行避让。

本发明实施例提供的钕铁硼自动化精密切割工艺及切割装置，有效解决了因热量在切缝中持续堆积而造成切割后的钕铁硼板材充磁性能和自身刚性降低的问题，实现了对钕铁硼板材的自动化高精度切割。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种钕铁硼自动化精密切割装置，其特征在于，所述切割装置包括：

激光发生器；

激光切割头，与所述激光发生器相连，所述激光切割头上设置有铜嘴；

制氮机，与所述铜嘴相连；

送料机构，用于将待切割钕铁硼板材传送至待切割位；

夹紧机构，用于将待切割钕铁硼板材夹紧固定在所述待切割位，所述夹紧机构包括上压块、下压块、第一驱动机构和第二驱动机构，所述上压块上间隔设置有多个上夹爪，所述下压块设置在所述上压块的下方，所述下压块上间隔设置有多个下夹爪，所述下夹爪与所述上夹爪在竖直方向上的投影相见分布，该竖直方向为垂直于所述上压块和所述下压块的方向；

控制器，分别与所述激光发生器、激光切割头、制氮机、送料机构和夹紧机构相连。

2.一种应用权利要求1所述的钕铁硼自动化精密切割装置的钕铁硼自动化精密切割工艺，其特征在于，包括如下步骤：

将待切割钕铁硼板材传送至待切割位并夹紧固定；

根据待切割钕铁硼板材的厚度设定激光焦点的位置；

设定激光的输出功率为峰值功率的90％～100％；

设定激光切割PWM调制模式占空比为8％～40％；

设定激光出光频率为160HZ～2000Hz；

设定激光切割头的移动切割速度为0.4m/min～5.5m/min；

启动切割，使用高压惰性气体对切割部位吹气。

3.根据权利要求2所述的钕铁硼自动化精密切割工艺，其特征在于，在将待切割钕铁硼板材传送至待切割位并夹紧固定之前，所述工艺还包括：

根据待切割钕铁硼板材的厚度调整所述激光切割头上的铜嘴相对于待切割钕铁硼板材的表面之间的距离。

4.根据权利要求3所述的钕铁硼自动化精密切割工艺，其特征在于，所述根据待切割钕铁硼板材的厚度设定激光焦点的位置具体包括：

设定焦点系数；

根据待切割钕铁硼板材的厚度和所述焦点系数确定激光焦点的目标位置；

根据所述铜嘴相对于待切割钕铁硼板材的表面之间的距离和所述激光焦点的目标位置相对于待切割钕铁硼板材的表面之间的距离确定调焦距离；

根据所述调焦距离调节所述激光切割头中聚焦镜片的高度，以使激光焦点的实际位置与所述激光焦点的目标位置重合。

5.根据权利要求4所述的钕铁硼自动化精密切割工艺，其特征在于，所述激光焦点的目标位置相对于待切割钕铁硼板材的表面之间的距离根据如下公式确定：

D＝d×0.6；

其中，D表示激光焦点的目标位置相对于待切割钕铁硼板材的表面之间的距离，d表示待切割钕铁硼板材的厚度，0.6为所述焦点系数。

6.根据权利要求2所述的钕铁硼自动化精密切割工艺，其特征在于，所述设定激光的输出功率为峰值功率的90％～100％，具体包括：

如果待切割钕铁硼板材的厚度小于1.0mm，设定激光的输出功率为峰值功率的95％；

如果待切割钕铁硼板材的厚度大于或等于1.5mm且小于2.0mm，设定激光的输出功率为峰值功率的100％。

7.根据权利要求6所述的钕铁硼自动化精密切割工艺，其特征在于，所述设定激光切割PWM调制模式占空比为8％～40％，具体包括：

如果待切割钕铁硼板材的厚度小于1.5mm，设定激光切割脉冲的占空比大于28％且小于或等于40％；

如果待切割钕铁硼板材的厚度大于或等于1.5mm且小于1.8mm，设定激光切割脉冲的占空比大于20％且小于或等于28％；

如果待切割钕铁硼板材的厚度大于或等于1.8mm且小于2.0mm，设定激光切割脉冲的占空比小于或等于20％。

8.根据权利要求7所述的钕铁硼自动化精密切割工艺，其特征在于，所述设定激光出光频率为160HZ～2000Hz，具体包括：

如果待切割钕铁硼板材的厚度小于或等于1.0mm，设定激光出光频率为550HZ～1280Hz；

如果待切割钕铁硼板材的厚度大于1.0mm且小于或等于1.35mm，设定激光出光频率为350HZ～550Hz；

如果待切割钕铁硼板材的厚度大于1.35mm且小于或等于1.5mm，设定激光出光频率为200HZ～350Hz；

如果待切割钕铁硼板材的厚度大于1.5mm且小于或等于1.8mm，设定激光出光频率为180HZ～200Hz。

9.根据权利要求2所述的钕铁硼自动化精密切割工艺，其特征在于，所述高压惰性气体为氮气或氩气，且所述氮气或氩气的纯度大于或等于99.99％。

10.根据权利要求9所述的钕铁硼自动化精密切割工艺，其特征在于，当待切割钕铁硼板材的厚度小于0.5mm时，所述高压惰性气体的吹气压力为4MPa～7MPa；

当待切割钕铁硼板材的厚度大于或等于0.5mm且小于1.0mm时，所述高压惰性气体的吹气压力为7MPa～11MPa；

当待切割钕铁硼板材的厚度大于或等于1.0mm且小于1.2mm时，所述高压惰性气体的吹气压力为11MPa～13MPa；

当待切割钕铁硼板材的厚度大于或等于1.2mm且小于1.5mm时，所述高压惰性气体的吹气压力为13MPa～15MPa；

当待切割钕铁硼板材的厚度大于或等于1.5mm且小于2.0mm时，所述高压惰性气体的吹气压力为15MPa～16MPa。

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