CN113523556A - 一种金属管激光加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种金属管激光加工装置，由第一夹持组件、第二夹持组件、第一扫描切割组件、第二扫描切割组件、第三扫描切割组件、第四扫描切割组件和吸烟罩组成；第一夹持组件、第二夹持组件相对设置，之间形成金属管材激光加工区域；第一扫描切割组件、第二扫描切割组件、第三扫描切割组件、第四扫描切割组件分别设置于金属管材激光加工区域的四个不同方向上，且第一扫描切割组件、第二扫描切割组件、第三扫描切割组件、第四扫描切割组件的激光方向垂直于金属管材并位于同一平面上；吸烟罩设置于金属管材激光加工区域的上方。本发明能对金属管材进行端面切割加工，加工截面光滑，无毛刺，管材内外无污染，提高产品加工良品率，降低产品加工成本。

Description

一种金属管激光加工装置

技术领域

本发明涉及激光加工领域，具体涉及一种金属管激光加工装置。

背景技术

随着时代发展、进步，对产品加工品质要求越来越高；在精密五金、航天航空、医疗及3C行业的金属管材的端面切断加工，要求加工端面光滑，无毛刺，管内无加工污染。加工污染是指管内外、端面附着有灰尘、油污、切削液，毛刺等。

如果采用机械的方式加工端面，如采用CNC加工，CNC加工端面后，管材内壁有毛刺，切削液留下的油污等加工缺陷，需要进行清洗工艺。由于产品要求高，不能有污染出现，这样清洗成本很高，造成产品加工成本居高不下。

激光加工是非接触加工，是非常有必要尝试的一种加工方式，如何采用激光切割加工出质量合格的产品是需要攻克的技术问题：

1、如果采用激光切割头直接进行激光切割的方式来加工，将产生很多粉尘，并且激光出射面边缘有毛刺，毛刺焊接在激光出射面边缘，需要清理，并且清理困难，清理成本高，不能解决管材毛刺加工出不良产品的问题；

2、如果采用激光多次扫描，气化金属材料，形成切缝切断管材的方法加工，这种方法产生毛刺小，粉尘少，但激光出射面边缘也会附着有细微的毛刺，切断时产生的粉尘等造成产品NG。

当前很多产品的应用对其金属管材零件的加工品质要求很高；如很多精密发动机的供油金属油管，要求管材内外表面光滑无划伤、划痕，无灰尘颗粒，无液体腐蚀等。这类管材零件昂贵，比如航空发动机金属输油管一根售价3万人民币左右，油管加工工序中，最难搞的是油管端面切割。这类金属管材的加工，一般采用CNC，线切割，水刀切割等机械的方法加工；加工过程中产生的灰尘、毛刺、水及加工采用的切削液都会对管材内外表面产生污染、划痕等加工缺陷；无法加工满足要求品质高的管材。为了去除CNC，线切割，水刀切割等机械加工方法产生的加工缺陷；后续需要采取抛光、清洗、烘干等工艺进行处理，且这些工序加工费用昂贵。比如航空发动机金属输油管一根售价3万人民币左右，其中机械方法的切割→抛光→清洗→烘干工序加工成本要8000人民币左右，及其昂贵。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种金属管激光加工装置，能对金属管材进行端面切割加工，加工截面光滑，无毛刺，管材内外无污染，提高产品加工良品率，降低产品加工成本。

本发明的技术方案如下：

一种金属管激光加工装置，由第一夹持组件、第二夹持组件、第一扫描切割组件、第二扫描切割组件、第三扫描切割组件、第四扫描切割组件和吸烟罩组成；

所述第一夹持组件、第二夹持组件相对设置，所述第一夹持组件与第二夹持组件之间形成金属管材激光加工区域，通过所述第一夹持组件、第二夹持组件夹持住金属管材的两端；

所述第一扫描切割组件、第二扫描切割组件、第三扫描切割组件、第四扫描切割组件分别设置于金属管材激光加工区域的四个不同方向上，且所述第一扫描切割组件、第二扫描切割组件、第三扫描切割组件、第四扫描切割组件的激光方向垂直于金属管材并位于同一平面上；

所述吸烟罩设置于金属管材激光加工区域的上方，以吸走所述第一扫描切割组件、第二扫描切割组件、第三扫描切割组件、第四扫描切割组件加工所产生的粉尘。

进一步的，所述第一夹持组件、第二夹持组件均由支撑架、水平安装板、第一运动模组、第一伺服电机、垂直安装板、滑台气缸、上钳板和下钳板组成，所述第一运动模组通过水平安装板固定设置在支撑架上，所述上钳板、下钳板上下活动设置在滑台气缸上，所述滑台气缸通过垂直安装板活动设置在第一运动模组上，所述第一伺服电机设置在第一运动模组的一端，以带动所述垂直安装板在第一运动模组上的移动。

进一步的，所述第一运动模组采用精密滚珠丝杠传动方式。

进一步的，所述上钳板与下钳板的相对面上分别通过两个上钳板密封条和两个下钳板密封条形成相对应的上钳口和下钳口，所述上钳口与下钳口形成钳口腔，所述钳口腔朝向金属管材激光加工区域的一端设有第一开口。

进一步的，所述钳口腔的另一端设有第二开口，所述第二开口处设置有第一气管接头。

进一步的，所述第一扫描切割组件、第二扫描切割组件、第三扫描切割组件、第四扫描切割组件均由扫描镜头、高速精密振镜、光纤激光器、第二运动模组和第二伺服电机组成，所述光纤激光器、扫描镜头分别与高速精密振镜连接，所述高速精密振镜活动设置在第二运动模组上，所述第二伺服电机设置在第二运动模组的一端，以带动所述高速精密振镜在第二运动模组上的移动。

进一步的，所述第二运动模组采用精密滚珠丝杠传动方式。

进一步的，所述扫描镜头上设置有防尘罩，所述防尘罩的一侧设置有第二气管接头。

进一步的，所述吸烟罩相对设置有两个。

进一步的，所述吸烟罩呈喇叭口形状。

相对于现有技术，本发明的有益效果在于：

(1)金属管材通过从四个不同方向同时进行激光扫描加工，其激光方向垂直于金属管材并位于同一平面上，保证加工端面光滑，且由于第二气管接头作用，使得金属管材内部气压高于外部气压，激光扫描在管内壁边缘产生的毛刺在高压状态下被管内高压吹断，被吸烟罩吸走，所以管内壁无毛刺；

(2)由于金属管材内充满高压干净空气，激光扫描产生的烟尘还没有附着在金属管材上就被吸烟罩吸走，所以金属管材内外壁无粉尘污染，更没有机械加工使用切削液产生的液体污染痕迹；

(3)由于激光加工是非接触加工，金属管材无机械接触造成的伤害，金属管材内外壁无划痕、刮伤；

(4)相对于机械加工，大大降低了加工成本，提升了加工效率，提高了产品品质，保证了产品品质稳定性，且绿色环保。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明提供的一种金属管激光加工装置的结构示意图；

图2为本发明所述第一夹持组件、第二夹持组件的结构示意图；

图3为本发明所述第一扫描切割组件、第二扫描切割组件、第三扫描切割组件、第四扫描切割组件的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例

本发明实施例提供一种金属管激光加工装置，能对金属管材进行端面激光切割加工，请参阅图1，该装置是由第一夹持组件1、第二夹持组件2、第一扫描切割组件3、第二扫描切割组件4、第三扫描切割组件5、第四扫描切割组件6和两个吸烟罩7组成；第一夹持组件1、第二夹持组件2相对设置，第一夹持组件1与第二夹持组件2之间形成金属管材激光加工区域，通过第一夹持组件1、第二夹持组件2夹持住金属管材10的两端；第一扫描切割组件3、第二扫描切割组件4、第三扫描切割组件5、第四扫描切割组件6分别设置于金属管材激光加工区域的四个不同方向上，且第一扫描切割组件3、第二扫描切割组件4、第三扫描切割组件5、第四扫描切割组件6的激光方向垂直于金属管材10并位于同一平面上；两个吸烟罩7相对设置于金属管材激光加工区域的上方，以吸走第一扫描切割组件3、第二扫描切割组件4、第三扫描切割组件5、第四扫描切割组件6加工所产生的粉尘。

具体的，如图2所示，所述第一夹持组件1、第二夹持组件2均由支撑架101、水平安装板102、第一运动模组103、第一伺服电机104、垂直安装板105、滑台气缸106、上钳板107和下钳板108组成，第一运动模组103通过水平安装板固定设置在支撑架101上，上钳板107、下钳板108上下活动设置在滑台气缸106上，滑台气缸106通过垂直安装板105活动设置在第一运动模组103上，第一伺服电机104设置在第一运动模组103的一端，通过精密滚珠丝杠传动方式，带动垂直安装板105在第一运动模组103上的移动；上钳板107与下钳板108的相对面上分别通过两个上钳板密封条109和两个下钳板密封条110形成相对应的上钳口和下钳口，上钳口与下钳口形成钳口腔，钳口腔朝向金属管材激光加工区域的一端设有第一开口；钳口腔的另一端设有第二开口，第二开口处设置有第一气管接头111。

结构原理：上钳板107、下钳板108在第一运动模组103作用下可移动到设定位置，并在滑台气缸106的作用下将金属管材10的一端夹持于钳口腔中，上钳板密封条109和下钳板密封条110紧紧包裹金属管材10，且保证了密封性，气体不泄露，通过第一气管接头111能往金属管材10内充气，使得管内气压高于管外气压。

具体的，如图3所示，所述第一扫描切割组件3、第二扫描切割组件4、第三扫描切割组件5、第四扫描切割组件6均由扫描镜头31、高速精密振镜32、光纤激光器33、第二运动模组34和第二伺服电机35组成，光纤激光器33、扫描镜头31分别与高速精密振镜32连接，高速精密振镜32活动设置在第二运动模组34上，第二伺服电机35设置在第二运动模组34的一端，通过精密滚珠丝杠传动方式，带动高速精密振镜32在第二运动模组34上的移动；扫描镜头31上设置有防尘罩36，防尘罩36的一侧设置有第二气管接头37，通过第二气管接头37能往防尘罩36内充气，使防尘罩36内产生强大气压。

结构原理：通过高速精密振镜32控制激光扫描轨迹、扫描速度，通过扫描镜头31进行激光聚焦，高速精密振镜32、扫描镜头31在第二运动模组34作用下可移动，实现激光扫描切割时的调节、对焦，防尘罩36用于阻止灰尘污染扫描镜头31，该防尘罩36采用流体仿真设计，当第二气管接头37连接气管，往防尘罩36中吹气，增加防尘罩36内的压强，阻止激光扫描切割时产生的金属粉尘进去防尘罩36，污染扫描镜头31。

由于加工产品品质要求高，需要精确控制扫描镜头31的焦点位置，第二运动模组34重复定位精度要求≤±0.005mm，定位精度要求≤±0.006mm。

该金属管激光加工装置的工作流程如下：安装金属管材10，通过第一夹持组件1、第二夹持组件2的上钳板107和下钳板108夹紧金属管材10的两端；通过第一气管接头111往金属管材10内冲空气，使管内气压高于管外气压，激光扫描在管内壁边缘产生的毛刺在高压状态下被管内高压吹断，被吸烟罩7吸走，所以管内壁无毛刺；第一扫描切割组件3、第二扫描切割组件4、第三扫描切割组件5、第四扫描切割组件6同时运动，聚焦，进行激光扫描切割加工，可保证加工端面光滑，由于激光加工是非接触加工，金属管材10无机械接触造成的伤害，金属管材10内外壁无划痕、刮伤；同时往防尘罩36中吹气，增加防尘罩36内的压强，阻止激光扫描切割时产生的金属粉尘进入防尘罩36，污染扫描镜头31；吸烟罩7负责吸烟工作，全方位吸走激光扫描切割产生的烟尘，由于金属管材10内充满高压干净空气，激光扫描产生的烟尘还没有附着在金属管材10上就被吸烟罩7吸走，所以金属管材10内外壁无粉尘污染，更没有机械加工使用切削液产生的液体污染痕迹；最后下料，即可完成1支金属管材10的激光扫描切割。

较佳的，所述吸烟罩7呈喇叭口形状，以便于吸灰尘。

该金属管激光加工装置相对于机械加工，可大大降低加工成本，提升加工效率，提高产品品质，保证产品品质稳定性，且绿色环保。如：加工直径为10mm的管材，用时3秒左右，加工成本主要是电费、人工，人民币20元左右足以。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种金属管激光加工装置，其特征在于：由第一夹持组件、第二夹持组件、第一扫描切割组件、第二扫描切割组件、第三扫描切割组件、第四扫描切割组件和吸烟罩组成；

所述第一夹持组件、第二夹持组件相对设置，所述第一夹持组件与第二夹持组件之间形成金属管材激光加工区域，通过所述第一夹持组件、第二夹持组件夹持住金属管材的两端；

所述第一扫描切割组件、第二扫描切割组件、第三扫描切割组件、第四扫描切割组件分别设置于金属管材激光加工区域的四个不同方向上，且所述第一扫描切割组件、第二扫描切割组件、第三扫描切割组件、第四扫描切割组件的激光方向垂直于金属管材并位于同一平面上；

所述吸烟罩设置于金属管材激光加工区域的上方，以吸走所述第一扫描切割组件、第二扫描切割组件、第三扫描切割组件、第四扫描切割组件加工所产生的粉尘。

2.根据权利要求1所述的一种金属管激光加工装置，其特征在于：所述第一夹持组件、第二夹持组件均由支撑架、水平安装板、第一运动模组、第一伺服电机、垂直安装板、滑台气缸、上钳板和下钳板组成，所述第一运动模组通过水平安装板固定设置在支撑架上，所述上钳板、下钳板上下活动设置在滑台气缸上，所述滑台气缸通过垂直安装板活动设置在第一运动模组上，所述第一伺服电机设置在第一运动模组的一端，以带动所述垂直安装板在第一运动模组上的移动。

3.根据权利要求2所述的一种金属管激光加工装置，其特征在于：所述第一运动模组采用精密滚珠丝杠传动方式。

4.根据权利要求2所述的一种金属管激光加工装置，其特征在于：所述上钳板与下钳板的相对面上分别通过两个上钳板密封条和两个下钳板密封条形成相对应的上钳口和下钳口，所述上钳口与下钳口形成钳口腔，所述钳口腔朝向金属管材激光加工区域的一端设有第一开口。

5.根据权利要求4所述的一种金属管激光加工装置，其特征在于：所述钳口腔的另一端设有第二开口，所述第二开口处设置有第一气管接头。

6.根据权利要求1所述的一种金属管激光加工装置，其特征在于：所述第一扫描切割组件、第二扫描切割组件、第三扫描切割组件、第四扫描切割组件均由扫描镜头、高速精密振镜、光纤激光器、第二运动模组和第二伺服电机组成，所述光纤激光器、扫描镜头分别与高速精密振镜连接，所述高速精密振镜活动设置在第二运动模组上，所述第二伺服电机设置在第二运动模组的一端，以带动所述高速精密振镜在第二运动模组上的移动。

7.根据权利要求6所述的一种金属管激光加工装置，其特征在于：所述第二运动模组采用精密滚珠丝杠传动方式。

8.根据权利要求6所述的一种金属管激光加工装置，其特征在于：所述扫描镜头上设置有防尘罩，所述防尘罩的一侧设置有第二气管接头。

9.根据权利要求1所述的一种金属管激光加工装置，其特征在于：所述吸烟罩相对设置有两个。

10.根据权利要求1或9所述的一种金属管激光加工装置，其特征在于：所述吸烟罩呈喇叭口形状。

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