CN115070224A - 复合材料切割方法、系统、装置及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及切割技术领域，公开了一种复合材料切割方法、系统、装置及设备，其方法包括：将预设的复合材料作为待切割工件，并将所述待切割工件放置在所述切割系统的直线电机与水冷激光器之间；基于预设路径参数，所述直线电机带动所述待切割工件进行预设路径运动；基于所述预设路径运动的待切割工件，通过所述水冷激光器运用同轴吹气技术，对以预设路径运动的所述待切割工件进行照射切割，得到切割后的复合材料。通过激光器的非接触式加工，并基于同轴吹气技术完成切割作业，减少了切割工艺的后续处理工序，提高了切割成品率，进而降低了传统的切割加工方法切割成品生成的成本。

Description

复合材料切割方法、系统、装置及设备

技术领域

本发明涉及切割技术领域，尤其涉及一种复合材料切割方法、系统、装置及设备。

背景技术

目前针对通过复合工艺所构成的复合材料进行切割的方法，是通过传统的机械切割法对复合材料进行切割，然而，传统的机械切割法仍存在许多问题。

首先，传统的切割加工方法在切割的过程中是通过砂轮或机械轮在玻璃上进行刻划，通常会产生沿着切割方向的切向张力，从而使复合材料产生裂痕、甚至沿着划痕裂开；其次，传统的机械切割方法切割之后的边缘并不平滑，有微小裂痕，复合材料上的残存导致复合材料不对应边缘应力以及残留碎屑等问题，进而导致切割器件的失灵，需要大量工作进行后边缘打磨、抛光；最后，传统的切割方法在需要辅助剂进行辅助切割的条件下，降低了切割器件的清洁度，需要过水清洗或超声波清洗等后续处理。

综上所述，传统的切割方法因不确定裂痕造成的低成品率，对切割器件打磨抛光和清洗的后续处理工序都会增加切割成品的成本，进而造成切割成品造价的提高。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种复合材料切割方法，旨在降低切割成品的造价成本。

为实现上述目的，本发明提供一种复合材料切割方法，所述复合材料切割方法包括如下步骤：

将预设的复合材料作为待切割工件，并将所述待切割工件放置在所述切割系统的直线电机与水冷激光器之间；

基于预设路径参数，所述直线电机带动所述待切割工件进行预设路径运动；

基于所述预设路径运动的待切割工件，通过所述水冷激光器运用同轴吹气技术，对以预设路径运动的所述待切割工件进行照射切割，得到切割后的复合材料。

优选地，所述将预设的复合材料作为待切割工件，并将所述待切割工件放置在所述切割系统的直线电机与水冷激光器切割头之间的步骤包括：

选取预设的复合材料作为待切割工件，所述复合材料以脆性硬性材料作为基底，通过复合工艺将韧性增强体与所述脆性硬性材料进行复合所得到；

将所述待切割工件以预设形式放置在所述切割系统的直线电机与水冷激光器切割头之间。

优选地，在所述基于预设路径参数，所述直线电机带动所述待切割工件进行预设路径运动的步骤之前，所述复合材料切割方法还包括：

获取所述待切割工件的切割需求，所述切割需求至少包括切割宽度、切割长度、切割形状、切割尺寸、切割起始位置以及切割结束位置；

基于所述切割需求，确定所述直线电机的路径参数。

优选地，所述基于预设路径参数，所述直线电机带动所述待切割工件进行预设路径运动的步骤包括：

基于所述路径参数，所述直线电机根据所述路径参数进行相对应的参数路径运动；

基于所述直线电机的参数路径运动，通过所述直线电机控制所述待切割工件进行同步的预设路径运动，所述待切割工件以所述直线电机为支撑基底。

优选地，所述基于所述预设路径运动的待切割工件，通过所述水冷激光器运用同轴吹气技术，对以预设路径运动的所述待切割工件进行照射切割，得到切割后的复合材料的步骤包括：

基于预设的激光器参数，获取所述水冷激光器所述预设的激光器参数对应的激光光束；

将所述激光光束发送至激光器切割头，同时将所述切割系统的辅助气体输送管道所输送的辅助气体传输至所述激光器切割头；

基于所述激光器切割头中的激光光束与所述辅助气体，对所述待切割工件进行切割，获取切割后的复合材料。

优选地，所述基于所述激光器切割头中的激光光束与所述辅助气体，对所述待切割工件进行切割，获取切割后的复合材料的步骤包括：

基于所述水冷激光器发射至所述激光器切割头的激光光束，确定所述激光器切割头在预设距离和预设方向上进行切割的激光待切割点，并对所述激光待切割点进行激光照射；

同时通过所述辅助气体，对所述激光待切割点的复合材料进行化学反应和物理反应，确定进行切割的激光切割点；

在所述待切割工件上连续确定所述激光切割点，实现对所述待切割工件的切割，获取切割后的复合材料。

优选地，所述通过所述辅助气体，对所述激光待切割点的复合材料进行化学反应和物理反应，确定进行切割的激光切割点的步骤包括：

基于所述辅助气体与所述激光待切割点的复合材料发生放热反应，形成所述激光待切割点的复合材料的二次燃烧源，对所述激光待切割点的复合材料进行助熔；

通过所述辅助气体对所述激光待切割点的复合材料的燃烧化合物进行冲刷；

通过所述辅助气体对所述激光待切割点的复合材料对应的热影响区进行冷却，所述热影响区至少包括所述待切割工件上的非激光待切割点。

优选地，在所述基于预设的激光器参数，获取所述水冷激光器所述预设的激光器参数对应的激光光束的步骤之前，所述复合材料切割方法还包括：

将所述水冷激光器与装有冷却水的冷却容器进行双向连接，所述双相连接包括进激光器冷却水水管和出激光器冷却水水管；

其中，所述进激光器冷却水水管将冷却水传送至水冷激光器吸收热量，所述出激光器冷却水水管将吸收热量后的冷却水传送至冷却容器释放热量。

此外，为实现上述目的，本发明实施例还提出一种复合材料切割装置，所述复合材料切割装置包括：

获取模块，用于将预设的复合材料作为待切割工件，并将所述待切割工件放置在所述切割系统的直线电机与水冷激光器之间；

移动模块，基于预设路径参数，通过所述直线电机带动所述待切割工件以预设路径运动；

切割模块，用于基于所述预设路径运动的待切割工件，通过所述水冷激光器运用同轴吹气技术，对以预设路径运动的所述待切割工件进行照射切割，得到切割后的复合材料。

优选地，所述获取模块用于：

选取预设的复合材料作为待切割工件，所述复合材料以脆性硬性材料作为基底，通过复合工艺将韧性增强体与所述脆性硬性材料进行复合所得到；

将所述待切割工件以预设形式放置在所述切割系统的直线电机与水冷激光器切割头之间。

优选地，所述移动模块用于：

基于所述路径参数，所述直线电机根据所述路径参数进行相对应的参数路径运动；

基于所述直线电机的参数路径运动，通过所述直线电机控制所述待切割工件进行同步的预设路径运动，所述待切割工件以所述直线电机为支撑基底。

优选地，所述切割模块用于：

基于预设的激光器参数，获取所述水冷激光器所述预设的激光器参数对应的激光光束；

将所述激光光束发送至激光器切割头，同时将所述切割系统的辅助气体输送管道所输送的辅助气体传输至所述激光器切割头；

基于所述激光器切割头中的激光光束与所述辅助气体，对所述待切割工件进行切割，获取切割后的复合材料。

优选地，所述切割模块用于：

基于所述水冷激光器发射至所述激光器切割头的激光光束，确定所述激光器切割头在预设距离和预设方向上进行切割的激光待切割点，并对所述激光待切割点进行激光照射；

同时通过所述辅助气体，对所述激光待切割点的复合材料进行化学反应和物理反应，确定进行切割的激光切割点；

在所述待切割工件上连续确定所述激光切割点，实现对所述待切割工件的切割，获取切割后的复合材料。

优选地，所述切割模块用于：

基于所述辅助气体与所述激光待切割点的复合材料发生放热反应，形成所述激光待切割点的复合材料的二次燃烧源，对所述激光待切割点的复合材料进行助熔；

通过所述辅助气体对所述激光待切割点的复合材料的燃烧化合物进行冲刷；

通过所述辅助气体对所述激光待切割点的复合材料对应的热影响区进行冷却，所述热影响区至少包括所述待切割工件上的非激光待切割点。

此外，为实现上述目的，本发明实施例还提出一种设备，所述设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的复合材料切割程序，所述复合材料切割程序被所述处理器执行实现如上所述的复合材料切割方法步骤。

本发明提出的复合材料切割方法、系统、装置及设备，所述复合材料切割方法的步骤包括：将预设的复合材料作为待切割工件，并将所述待切割工件放置在所述切割系统的直线电机与水冷激光器之间；基于预设路径参数，所述直线电机带动所述待切割工件进行预设路径运动；基于所述预设路径运动的待切割工件，通过所述水冷激光器运用同轴吹气技术，对以预设路径运动的所述待切割工件进行照射切割，得到切割后的复合材料。通过将预设的复合材料作为待切割工件进行水冷激光器的非接触式加工，实现了精密加工，减少了工具磨损，保证了持续、均匀的切割效果，通过预设路径参数调整直线电机的运动路径带动待切割工件的运动，提高进行切割尺寸形状的灵活性，另外，通过使用辅助气体进行基于同轴吹气技术的切割，能够提高复合材料的切割效果，提高成品率。总而言之，减少了切割工艺的后续处理工序，提高了切割成品率，进而降低了传统的切割加工方法切割成品生成的成本。

附图说明

图1为本发明复合材料切割方法实施例方案涉及的硬件运行环境的设备结构示意图；

图2为本发明复合材料切割方法第一实施例的流程示意图；

图3为本发明复合材料切割方法第一实施例涉及到的切割系统架构示意图；

图4为本发明复合材料切割方法第二实施例的流程示意图；

图5为本发明复合材料切割方法第三实施例的流程意图；

图6为本发明复合材料切割方法第四实施例的流程示意图；

图7为本发明复合材料切割方法第五实施例的流程示意图；

图8为本发明复合材料切割方法第五实施例中步骤S332的子流程示意图；

图9为本发明复合材料切割方法的复合材料切割装置的功能模块示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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。

具体地，参照图1，图1为本发明复合材料切割方法实施例方案涉及的硬件运行环境的设备结构示意图。

本发明实施例设备可以是焊接装置。

如图1所示，该设备可以包括：处理器1001，例如CPU，网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003 还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001 的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的设备结构并不构成对设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

基于上述终端设备架构但不限于上述架构，提出本发明复合材料切割方法实施例。

具体地，参照图2，图2为本发明复合材料切割方法第一实施例的流程示意图，所述复合材料切割方法包括：

步骤S10，将预设的复合材料作为待切割工件，并将所述待切割工件放置在所述切割系统的直线电机与水冷激光器之间；

步骤S20，基于预设路径参数，所述直线电机带动所述待切割工件进行预设路径运动；

步骤S30，基于所述预设路径运动的待切割工件，通过所述水冷激光器运用同轴吹气技术，对以预设路径运动的所述待切割工件进行照射切割，得到切割后的复合材料。

本实施例复合材料切割方法用于切割硬度非常高的脆性复合材料，一方面，使用预设切割参数的水冷激光器对待切割的脆性复合材料进行切割，通过非接触式加工保证持续均匀的切割效果，实现脆性复合材料的精密加工切割。另一方面，基于同轴吹气技术，在上述脆性复合材料进行切割的过程中引入辅助气体，与正在加热的脆性复合材料进行化学反应，并吹去其表面上的化学残渣，降低热影响区的温度，有利于提高切割效果，切割后断面和截面光滑、无裂纹、无崩边、无残留，无异色，实现了精密加工。

以下将对各个步骤进行详细说明：

步骤S10，将预设的复合材料作为待切割工件，并将所述待切割工件放置在所述切割系统的直线电机与水冷激光器之间；

在一具体的实施例中，进行复合材料切割的切割系统采用水冷激光器对待切割工件进行固定位置的照射切割，通过直线电机的移动带动待切割工件的移动，实现对待切割工件的切割。上述水冷激光器是通过冷却水对激光光束进行降温，使激光光束达到合适的切割温度，上述直线电机是上述待切割工件进形切割时切割形状、大小和路径的控制器，可以设置直线电机的运动路径参数，进而调节待切割工件进行切割的切割形状、大小和路径。

参照图3，图3为本实施例中进行复合材料切割过程中使用到的切割系统，具体包括：与激光器连接的电源和冷却水装置，准直器、反射镜、进行同轴吹气的切割头、输送辅助气体的辅助气体输送管道以及直线电机。其中，上述准直器用于将该激光器发射的激光光束调整为平行激光；上述反射镜用于反射激光器发射的激光光束；上述切割头用于结合同轴吹气技术对待切割复合材料进行切割；上述辅助气体输送管道用于输送辅助气体以实现同轴吹气技术；上述直线电机用于承载待切割工件，并带动上述待切割工件进行预设参数路径运动，实现待切割工件的切割工艺。

在上述切割系统中需要对进行切割作业的实验设备进行配置，参照表1，表1为实验设备部分配置：

表1实验设备部分配置

进一步地，将上述硬度非常高的脆性复合材料作为待切割工件放置在上述切割系统的直线电机和切割头之间进行作业，放置的方式可以是由直线电机支撑上述待切割工件，除了直线电机与所述待切割工件之间进行支撑的连接点，待切割工件的其他部分都与直线电机之间处于镂空状态。

步骤S20，基于预设路径参数，所述直线电机带动所述待切割工件进行预设路径运动；

在一具体的实施例中，在上述切割系统之间进行切割作业时，切割头处于相对位置不改变的状态，而通过上述切割系统中承载待切割工件的直线电机进行预设路径的运动，带动该待切割工件的移动。

进一步地，上述直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置，具有结构简单、定位精度高、反应速度快、灵敏度高、适用高速直线运动、无横向边缘效应、易克服单边磁拉力问题、实用性强和工作安全可靠、寿命长等特点，能够实现精确、安全的切割作业。

步骤S30，基于所述预设路径运动的待切割工件，通过所述水冷激光器运用同轴吹气技术，对以预设路径运动的所述待切割工件进行照射切割，得到切割后的复合材料。

在一具体实施例中，通过直线电机的预设路径运动带动待切割工件进行移动，移动过程中通过与水冷激光器相连接的切割头对待切割工件进行激光照射切割，切割的过程由点到线，由切割头使用激光光束对待切割工件完成连续的若干激光切割点，得到切割后的脆性复合材料。

需要进行具体解释的是，通过与水冷激光器相连接的切割头对待切割工件进行激光照射切割的步骤包括，通过非接触式加工激光器加工完成切割作业，具体地，使用水冷激光器提供进行激光照射切割的激光光束，辅助气体输送管道提供进行切割作业的辅助气体，上述辅助气体至少包括氮气、氩气和氧气，基于上述激光光束和辅助气体，进行基于同轴吹气技术的切割作业。

进一步地，同轴吹气技术可以使用氧气作为辅助气体，辅助气体输送管道吹出的氧气一方面与切割陶瓷作用，发生氧化放热反应，形成二次燃烧源，达到助熔效果；另一方面氧气流对切口起冲刷能将燃烧生产的熔融氧化物吹掉，并对达不到燃烧温度的部分起冷却作用，降低热影响区的温度，有利于切割的效果。

在本实施例通过非接触式加工激光器加工完成切割作业，无工具磨损，无需进行再处理，可以保证持续、均匀的切割效果，并同时使用同轴吹气技术进行切割作业，得到切割后的复合材料，切割后断面和截面光滑、无裂纹、无崩边、无残留，无异色。进一步地，提高了切割的成品率，降低了获得切割成品的成本。

进一步地，基于本申请实施例复合材料切割方法的第一实施例，提出本申请实施例复合材料切割方法的第二实施例。

复合材料切割方法的第二实施例与复合材料切割方法的第一实施例的区别在于，本实施例是对步骤S10，将预设的复合材料作为待切割工件，并将所述待切割工件放置在所述切割系统的直线电机与水冷激光器之间的细化，参照图4，具体包括：

S11，选取预设的复合材料作为待切割工件，所述复合材料以脆性硬性材料作为基底，通过复合工艺将韧性增强体与所述脆性硬性材料进行复合所得到；

在一具体实施例中，选取玻璃陶瓷基复合材料作为待切割工件进行切割作业，上述玻璃陶瓷基复合材料又称微晶玻璃基复合材料，是以玻璃陶瓷为基体，以陶瓷、碳、金属等纤维，晶须、晶片为增强体，通过复合工艺所构成的复合材料。

需要进行具体解释的是，玻璃陶瓷基复合材料的基本材料主要有锂铝硅微晶玻璃(LAS，1000～1200℃)、镁铝硅微晶玻璃(MAS， 1200℃)、钡镁铝硅微晶玻璃(1250℃)、四元莫来石(约1500℃)和六方钡长石(约1700℃)等，玻璃陶瓷基复合材料的力学性能特别是韧性比原基体材料确实有较大的提高。陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体与各种纤维复合的一类复合材料，陶瓷基体可为氮化硅、碳化硅等高温结构陶瓷，这些先进陶瓷具有耐高温、高强度和刚度、相对重量较轻、抗腐蚀等优异性能，而其致命的弱点是具有脆性，处于应力状态时，会产生裂纹，甚至断裂导致材料失效。而通过将高强度、高弹性的纤维与基体复合，则是提高陶瓷韧性和可靠性的一个有效的方法，纤维能阻止裂纹的扩展，从而得到有优良韧性的纤维增强陶瓷基复合材料。

进一步地，上述玻璃陶瓷复合材料的基体可以是氧化铝陶瓷，氧化铝的结构是O排成密排六方结构，Al占据间隙位置。自然界很少有纯氧化铝，根据含杂质的多少，氧化铝可呈红色或蓝色。实际生产中，氧化铝陶瓷Al2O3含量可分为75、95、99等几种瓷。氧化铝的熔点高达2050℃，而且抗氧化性好，硬度高；上述玻璃陶瓷复合材料的纤维增强体可以是二氧化硅玻璃，二氧化硅玻璃是一种耐高温玻璃，二氧化硅玻璃的软化点温度约1730℃，二氧化硅玻璃的热膨胀系数极小，相当于普通玻璃的1/12-1/20，在0-1000℃的平均膨胀数为的热膨胀系数极小，所以它承受冷热急变的耐受温差的能力相当强。

S12，将所述待切割工件以预设形式放置在所述切割系统的直线电机与水冷激光器切割头之间。

在一具体的实施例中，将上述待切割工件放置在切割系统的直线电机与水冷激光器切割头之间，具体地，待切割工件进行放置的形式可以是以待切割工件上的支撑点A和B放置在直线电机上方，除了待切割工件上的支撑点A和B，待切割工件与直线电机直线处于悬空状态。另外，待切割工件应放在激光器切割头的正下方位置，以便激光器切割头对该待切割工件进行切割作业。

在本实施例中，通过选取以玻璃陶瓷为基体，以陶瓷、碳、金属等纤维，晶须、晶片为增强体，通过复合工艺所构成的复合材料作为待切割工件，克服了陶瓷材料具有脆性的致命弱点，采用高强度、高弹性的纤维与基体复合，有效地提高了陶瓷基体的韧性和可靠性。

进一步地，基于本申请实施例复合材料切割方法第一实施例和第二实施例，提出本申请实施例复合材料切割方法的第三实施例。

复合材料切割方法的第三实施例与诊断教学方法的第一、第二、第三实施例的区别在于，本实施例是对步骤S20，基于预设路径参数，所述直线电机带动所述待切割工件进行预设路径运动的细化，参照图 5，具体包括：

步骤S21，基于所述路径参数，所述直线电机根据所述路径参数进行相对应的参数路径运动；

步骤S22，基于所述直线电机的参数路径运动，通过所述直线电机控制所述待切割工件进行同步的预设路径运动，所述待切割工件以所述直线电机为支撑基底。

在一具体实施例中，在通过激光器切割头对待切割工件进行切割作业的过程中，激光器切割头的相对位置、方向处于固定的状态，并且，该激光器切割头的相对位置、方向等参数可以预先设置、调整。

进一步地，由于激光器切割头的相对位置、方向处于固定状态，因此，需要待切割工件进行移动以完成切割作业，待切割工件进行移动是由直线电机的参数路径运动带动待切割工件进行移动，待切割工件能够进行预设路径运动，上述直线电机的参数路径运动可以根据待切割工件不同的切割需求进行设置。

具体地，在所述基于预设路径参数，所述直线电机带动所述待切割工件进行预设路径运动的步骤之前，所述复合材料切割方法还包括：

获取所述待切割工件的切割需求，所述切割需求至少包括切割宽度、切割长度、切割形状、切割尺寸、切割起始位置以及切割结束位置；

基于所述切割需求，确定所述直线电机的路径参数。

在一具体实施例中，获取到对一块微晶玻璃基复合材料切割成两等分，切割起始位置为该微晶玻璃基复合材料上的a点，切割结束位置为该微晶玻璃基复合材料上的b点，基于上述切割需求，对直线电机的参数路径进行设置，通过直线电机带动待切割工件进行预设的运动，完成切割作业。

在本实施例中通过使用直线电机带动待切割工件进行移动，可以随意控制待切割工件的尺寸和形状，提高了切割作业的灵活性，另外，通过对直线电机的参数设置，实现了切割作业的精密加工。

进一步地，基于本申请实施例复合材料切割方法第一实施例、第二实施例和第三实施例，提出本申请实施例复合材料切割方法的第四实施例。

复合材料切割方法的第四实施例与诊断教学方法的第一、第二、第三实施例的区别在于，本实施例是对步骤S30，基于所述预设路径运动的待切割工件，通过所述水冷激光器运用同轴吹气技术，对以预设路径运动的所述待切割工件进行照射切割，得到切割后的复合材料的细化，参照图6，具体包括：

步骤S31，基于预设的激光器参数，获取所述水冷激光器所述预设的激光器参数对应的激光光束；

在一具体实施例中，可以对激光器参数进行预先设定，设定好对应的参数后，通过预设参数对应的激光光束进行切割作业，上述激光器参数的设置至少包括：功率、频率、速度、加速度和输出模式，比如，在一具体参数设置过程中，对应参数可以设置为：功率，50％；频率，30KHZ；速度，10mm/s；加速度，100mm/s²；输出占比，占空比。上述预设参数的设置数值对参数不做限定，只是预设参数的一种具体形式。

在所述基于预设的激光器参数，获取所述水冷激光器所述预设的激光器参数对应的激光光束的步骤之前，所述复合材料切割方法还包括通过冷却水对激光光束进行降温，具体包括：

将所述水冷激光器与装有冷却水的冷却容器进行双向连接，所述双相连接包括进激光器冷却水水管和出激光器冷却水水管；

其中，所述进激光器冷却水水管将冷却水传送至水冷激光器吸收热量，所述出激光器冷却水水管将吸收热量后的冷却水传送至冷却容器释放热量。

步骤S32，将所述激光光束发送至激光器切割头，同时将所述切割系统的辅助气体输送管道所输送的辅助气体传输至所述激光器切割头；

在一具体实施例中，激光器切割头获取辅助气体输送管道所发送的辅助气体，上述辅助气体至少包括氮气、氩气和氧气，而在对待切割材料比如氧化铝陶瓷进行辅助气体测试时，通过在切割过程中输入不同的辅助气体测试切割效果，具体地，当辅助气体输送管道吹入氮气，氧化铝陶瓷的切割断面发黑；当辅助气体输送管道吹入氩气，氧化铝陶瓷的切割断面呈暗红色；当辅助气体输送管道吹入氧气，氧化铝陶瓷的切割断面呈氧化铝陶瓷的原色。上述实验验证了在切割氧化铝陶瓷过程中使用氧气作为保护气体可实现最佳的切割效果。

步骤S33，基于所述激光器切割头中的激光光束与所述辅助气体，对所述待切割工件进行切割，获取切割后的复合材料。

在一具体实施例中，通过激光切割头中的激光光束对待切割工件照射切割，通过上述辅助气体输送管道向激光切割头吹入辅助气体进行化学反应和物理反应，完成复合材料待切割作业。

本实施例通过通过非接触式加工激光器加工完成切割作业，无工具磨损，无需进行再处理，可以保证持续、均匀的切割效果，并同时使用同轴吹气技术进行切割作业，得到切割后的复合材料，切割后断面和截面光滑、无裂纹、无崩边、无残留，无异色。

进一步地，基于本申请实施例复合材料切割方法第一实施例、第二实施例、第三实施例和第四实施例，提出本申请实施例复合材料切割方法的第五实施例。

复合材料切割方法的第四实施例与诊断教学方法的第一、第二、第三、第四实施例的区别在于，本实施例是对步骤S33，基于所述激光器切割头中的激光光束与所述辅助气体，对所述待切割工件进行切割，获取切割后的复合材料的细化，参照图7，步骤S33具体包括：

步骤S331，基于所述水冷激光器发射至所述激光器切割头的激光光束，确定所述激光器切割头在预设距离和预设方向上进行切割的激光待切割点，并对所述激光待切割点进行激光照射；

在一具体实施例中，使用波长为10.6um的水冷激光器进行激光无接触式加工，且针对待切割工件为氧化铝陶瓷和二氧化硅玻璃该波长的激光器的热量吸收率可达80％以上，另外，由于二氧化硅玻璃和氧化铝陶瓷都属于脆性材料、物理特性不一致、耐高温，因此激光切割难度非常大，由此选用波长为10.6um的激光器，光束质量好，M 2小于1.2，切割效果好、效率快。

步骤S332，同时通过所述辅助气体，对所述激光待切割点的复合材料进行化学反应和物理反应，确定进行切割的激光切割点；

参照图8，步骤S332具体包括：

步骤S3321，所述辅助气体与所述激光待切割点的复合材料发生放热反应，形成所述激光待切割点的复合材料的二次燃烧源，对所述激光待切割点的复合材料进行助熔；

步骤S3322，所述辅助气体对所述激光待切割点的复合材料的燃烧化合物进行冲刷；

步骤S3323，所述辅助气体对所述激光待切割点的复合材料对应的热影响区进行冷却，所述热影响区至少包括所述待切割工件上的非激光待切割点。

在一具体实施例中，辅助气体至少包括氮气、氩气和氧气，选取氧气作为辅助气体，吹出的氧气一方面与切割陶瓷作用，发生氧化放热反应，形成二次燃烧源，达到助熔效果；另一方面氧气流对切口起冲刷能将燃烧生产的熔融氧化物吹掉，并对达不到燃烧温度的部分起冷却作用，降低热影响区的温度，有利于切割的效果。

步骤S333，在所述待切割工件上连续确定所述激光切割点，实现对所述待切割工件的切割，获取切割后的复合材料。

在一些具体的实施例中，通过直线电机的预设路径运动带动待切割工件进行移动，移动过程中通过与水冷激光器相连接的切割头对待切割工件进行激光照射切割，切割的过程由点到线，由切割头使用激光光束对待切割工件完成连续的若干激光切割点，得到切割后的复合材料。

本实施例通过通过将预设的复合材料作为待切割工件进行水冷激光器的非接触式加工，实现了精密加工，减少了工具磨损，保证了持续、均匀的切割效果，通过预设路径参数调整直线电机的运动路径带动待切割工件的运动，提高进行切割尺寸形状的灵活性，另外，通过使用辅助气体进行基于同轴吹气技术的切割，能够提高复合材料的切割效果，提高成品率。总而言之，减少了切割工艺的后续处理工序，提高了切割成品率，进而降低了传统的切割加工方法切割成品生成的成本。

此外，本发明实施例还提出一种复合材料切割装置，参照图9，图9为本发明复合材料切割方法实施例方案涉及的复合材料切割装置的功能模块示意图。如图9所示，所述复合材料切割装置包括：

获取模块10，用于将预设的复合材料作为待切割工件，并将所述待切割工件放置在所述切割系统的直线电机与水冷激光器之间；

移动模块20，基于预设路径参数，通过所述直线电机带动所述待切割工件以预设路径运动；

切割模块30，用于基于所述预设路径运动的待切割工件，通过所述水冷激光器运用同轴吹气技术，对以预设路径运动的所述待切割工件进行照射切割，得到切割后的复合材料。

本实施例实现复合材料切割的原理及实施过程，请参照上述各实施例，在此不再赘述。

此外，本发明实施例还提出一种设备，所述设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的复合材料切割程序，所述复合材料切割程序被所述处理器执行时实现如上述实施例所述的复合材料切割方法的步骤。

由于本复合材料切割程序被处理器执行时，采用了前述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有前述所有实施例的全部技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品储存在如上所述的一个储存介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书与附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种复合材料切割方法，其特征在于，所述复合材料切割方法应用于切割系统，所述复合材料切割方法包括如下步骤：

将预设的复合材料作为待切割工件，并将所述待切割工件放置在所述切割系统的直线电机与水冷激光器之间；

基于预设路径参数，通过所述直线电机带动所述待切割工件以预设路径运动；

通过所述水冷激光器运用同轴吹气技术，对以预设路径运动的所述待切割工件进行照射切割，得到切割后的复合材料。

2.如权利要求1所述的复合材料切割方法，其特征在于，所述将预设的复合材料作为待切割工件，并将所述待切割工件放置在所述切割系统的直线电机与水冷激光器切割头之间的步骤包括：

选取预设的复合材料作为待切割工件，所述复合材料以脆性硬性材料作为基底，通过复合工艺将韧性增强体与所述脆性硬性材料进行复合所得到；

将所述待切割工件以预设形式放置在所述切割系统的直线电机与水冷激光器切割头之间。

3.如权利要求1中所述的复合材料切割方法，其特征在于，在所述基于预设路径参数，通过所述直线电机带动所述待切割工件进行预设路径运动的步骤之前，所述复合材料切割方法还包括：

获取所述待切割工件的切割需求，所述切割需求至少包括切割宽度、切割长度、切割形状、切割尺寸、切割起始位置以及切割结束位置；

基于所述切割需求，确定所述直线电机的路径参数。

4.如权利要求1所述的复合材料切割方法，其特征在于，所述基于预设路径参数，所述直线电机带动所述待切割工件进行预设路径运动的步骤包括：

基于所述路径参数，通过所述直线电机根据所述路径参数进行相对应的参数路径运动；

基于所述直线电机的参数路径运动，通过所述直线电机控制所述待切割工件进行同步的预设路径运动，所述待切割工件以所述直线电机为支撑基底。

5.如权利要求1所述的复合材料切割方法，其特征在于，所述基于所述预设路径运动的待切割工件，通过所述水冷激光器运用同轴吹气技术，对以预设路径运动的所述待切割工件进行照射切割，得到切割后的复合材料的步骤包括：

基于预设的激光器参数，获取所述水冷激光器所述预设的激光器参数对应的激光光束；

将所述激光光束发送至激光器切割头，同时将所述切割系统的辅助气体输送管道所输送的辅助气体传输至所述激光器切割头；

基于所述激光器切割头中的激光光束与所述辅助气体，对所述待切割工件进行切割，获取切割后的复合材料。

6.如权利要求5所述的复合材料切割方法，其特征在于，所述基于所述激光器切割头中的激光光束与所述辅助气体，对所述待切割工件进行切割，获取切割后的复合材料的步骤包括：

基于所述水冷激光器发射至所述激光器切割头的激光光束，确定所述激光器切割头在预设距离和预设方向上进行切割的激光待切割点，并对所述激光待切割点进行激光照射；

同时通过所述辅助气体，对所述激光待切割点的复合材料进行化学反应和物理反应，确定进行切割的激光切割点；

在所述待切割工件上连续确定所述激光切割点，实现对所述待切割工件的切割，获取切割后的复合材料。

7.如权利要求6所述的复合材料切割方法，其特征在于，所述通过所述辅助气体，对所述激光待切割点的复合材料进行化学反应和物理反应，确定进行切割的激光切割点的步骤包括：

基于所述辅助气体与所述激光待切割点的复合材料发生放热反应，形成所述激光待切割点的复合材料的二次燃烧源，对所述激光待切割点的复合材料进行助熔；

通过所述辅助气体对所述激光待切割点的复合材料的燃烧化合物进行冲刷；

通过所述辅助气体对所述激光待切割点的复合材料对应的热影响区进行冷却，所述热影响区至少包括所述待切割工件上的非激光待切割点。

8.如权利要求5所述的复合材料切割方法，其特征在于，在所述基于预设的激光器参数，获取所述水冷激光器所述预设的激光器参数对应的激光光束的步骤之前，所述复合材料切割方法还包括：

将所述水冷激光器与装有冷却水的冷却容器进行双向连接，所述双相连接包括进激光器冷却水水管和出激光器冷却水水管；

其中，所述进激光器冷却水水管将冷却水传送至水冷激光器吸收热量，所述出激光器冷却水水管将吸收热量后的冷却水传送至冷却容器释放热量。

9.一种复合材料切割装置，其特征在于，所述复合材料切割装置包括：

获取模块，用于将预设的复合材料作为待切割工件，并将所述待切割工件放置在所述切割系统的直线电机与水冷激光器之间；

移动模块，基于预设路径参数，通过所述直线电机带动所述待切割工件以预设路径运动；

切割模块，用于基于所述预设路径运动的待切割工件，通过所述水冷激光器运用同轴吹气技术，对以预设路径运动的所述待切割工件进行照射切割，得到切割后的复合材料。

10.一种设备，其特征在于，所述设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的复合材料切割程序，所述复合材料切割程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-8中任一项所述的复合材料切割方法。

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