CN116213924B - 一种下方进入冷却气体的五金配件用切割机及切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及切割机技术领域，具体地说，涉及一种下方进入冷却气体的五金配件用切割机及切割方法。其包括切割台，切割台为箱式结构，其内部形成顶部具有开口的切割室，切割室内设置有切割头，切割头的外部设置移动系，移动系基于预定轨迹带动切割头进行运动，运动中的切割头集中激光光束形成光斑对板材进行切割，以形成切缝，切割室内的底部设置有支撑件，板材在支撑件的支撑下与切割室的底壁之间形成下方通道。本发明中通过切缝使光斑停留处的上方空间与下方通道连通，所以气流引导管吸入的气体绝大部分都是下方通道中的气体，然后使切缝的上、下两侧形成负压差，借助负压差的作用，下方通道内的冷却气体流经切缝，以对切缝及其周围进行降温。

Description

一种下方进入冷却气体的五金配件用切割机及切割方法

技术领域

本发明涉及切割机技术领域，具体地说，涉及一种下方进入冷却气体的五金配件用切割机及切割方法。

背景技术

五金配件是指各种金属制品中的小件组成部分，主要是在机械、电子、建筑等领域中使用。它们通常是通过冷冲压、热冲压、铸造、锻造、切割等工艺制成的，形态多样，功能千差万别，如螺丝、螺母、螺栓、垫片、销子、弹簧、紧定环、卡子、铰链、钩子、扣环、定位销等等。

对于五金配件的切割设备常用的就是激光切割，因为五金配件的形态小，而且要求更精细，一般的切割方式难以达到要求，而激光切割的精度高，激光光斑的直径小，从而减小了切割误差，而且激光切割能使五金配件的前后均匀性更好，无损伤、无毛刺等缺陷。

由于五金配件的形态比较小，所以一块板材能切割成很多的五金配件，而且切割时激光光斑往往集中在一片区域活动，不会进行大范围的转移，这就导致热量集中在了一个区域，而五金配件的导热性又比较好，所以很容易导致板材受热变形，因此对切割时的冷却也变的尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种下方进入冷却气体的五金配件用切割机及切割方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明目的之一在于，提供了一种下方进入冷却气体的五金配件用切割机，其包括切割台，所述切割台为箱式结构，其内部形成顶部具有开口的切割室，所述切割室内设置有切割头，所述切割头的外部设置移动系，所述移动系基于预定轨迹带动切割头进行运动，运动中的所述切割头集中激光光束形成光斑对板材进行切割，以形成切缝，所述切割室内的底部设置有支撑件，所述板材在支撑件的支撑下与切割室的底壁之间形成下方通道；

所述切割台上设置有冷却气体输出件，所述冷却气体输出件用于向下方通道的底部空间吹入冷却气体；

所述切割头的外围设置有至少一个气流引导管。

作为本技术方案的进一步改进，所述气流引导管的一端朝向光斑，以将气体向远离光斑的一侧进行引导；

借助所述气流引导管对气体的引导，使所述切缝的上侧和下侧产生负压差，在所述负压差的作用下，下方通道内的冷却气体流经切缝。

作为本技术方案的进一步改进，所述气流引导管内设有一负压设备，在负压设备的作用下，所述气流引导管的下端吸入气体，再流经气流引导管后，由其上端将气体释放出去。

作为本技术方案的进一步改进，所述冷却气体输出件包括风扇载板，所述风扇载板上设置有多个风扇，所述风扇的位置与下方通道的底部空间对齐；

所述风扇载板上对应风扇还设置有冷却管，使流经所述冷却管的气体降温形成冷却气体。

作为本技术方案的进一步改进，所述风扇载板输出气体的一侧设置有面板，所述面板对应风扇的位置开设有冷却气体进入口；

所述冷却气体进入口内设置有过滤层。

作为本技术方案的进一步改进，所述风扇载板输入气流的一侧设置外罩，所述外罩上设置有气体进入口。

作为本技术方案的进一步改进，所述气流引导管的上端设置有延伸管，所述延伸管将气流引导管上端释放的气体向板材的顶面引导。

作为本技术方案的进一步改进，所述气流引导管的上端延其释放路径设置有回收管，所述回收管的尾部向下弯折形成存储空间；

所述延伸管设置在气流引导管释放路径的外侧；

所述回收管形成存储空间的底壁上开设有滤孔。

作为本技术方案的进一步改进，所述移动系带动切割头在水平和垂直方向上实现平面运动。

本发明目的之二在于，提供了一种基使用下方进入冷却气体的五金配件用切割机进行切割的方法，其包括如下方法步骤：

步骤一、移动系基于预定轨迹带动切割头进行运动，运动过程中，通过切割头集中光束对板材进行切割；

步骤二、冷却气体输出件向下方通道的底部空间吹入冷却气体，以对板材的底面进行降温，同时对冷却气体进行存储；

步骤三、气流引导管朝向光斑的一侧吸入气体，使切缝的上、下两侧形成负压差，借助负压差的作用，下方通道内存储的冷却气体流经切缝，以对切缝及其周围进行降温。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、该下方进入冷却气体的五金配件用切割机及切割方法中，通过切缝使光斑停留处的上方空间与下方通道连通，所以气流引导管吸入的气体绝大部分都是下方通道中的气体，然后使切缝的上、下两侧形成负压差，借助负压差的作用，下方通道内的冷却气体流经切缝，以对切缝及其周围进行降温，而且气流引导管上端释放的气体也将是低温气体，气流引导管又是跟随切割头的运动，进而借助切割头的运动，气流引导管上端释放的低温气体能够进行更有针对性的降温。

2、该下方进入冷却气体的五金配件用切割机及切割方法中，气流引导管的上端延其释放路径设置有回收管，回收管的尾部向下弯折形成存储空间，然后延伸管设置在气流引导管释放路径的外侧，且回收管形成存储空间的底壁上开设有滤孔，这样释放的气体会携带烟尘直接进入回收管，少部分气体流入延伸管，然后再通过滤孔的过滤，使烟尘留在回收管内，过滤后的气体流出。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的支撑件结构示意图；

图3为本发明的下方通道结构示意图；

图4为本发明的切割头外的气流引导管结构示意图；

图5为本发明的冷却气体输出件结构示意图；

图6为本发明的冷却气体流动原理示意图；

图7为本发明的延伸管结构示意图；

图8为本发明的冷却气体截留座和导流板结构示意图；

图9为本发明的延伸管和回收管结构示意图。

图中各个标号意义为：

100、切割台；200、气流引导管；300、冷却气体输出件；

110、切割头；111、连接块；112、连接环；120、移动系；130、支撑件；140、冷却气体截留座；150、导流板；151、限流板；

210、延伸管；211、加压管部；212、加压叶轮；220、引导叶轮；230、回收管；310、外罩；320、风扇载板；330、冷却管；340、面板；

100A、切割室；230A、滤孔；310A、气体进入口；340A、冷却气体进入口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

由于五金配件的形态比较小，所以一块板材能切割成很多的五金配件，而且切割时激光光斑往往集中在一片区域活动，不会进行大范围的转移，这就导致热量集中在了一个区域，而五金配件的导热性又比较好，很容易导致板材受热变形，因此对切割时的冷却也变的尤为重要。

本实施例提供了一种下方进入冷却气体的五金配件用切割机，如图1所示，其包括切割台100，切割台100上具有切割室100A，如果切割台100上一个箱式结构，那么需要在切割室100A的上方形成开口，以便于板材A的放入，而且在开口处可设置盖板(图中未示出)进行封闭。

切割室100A内设置有切割头110，切割头110的外部设置移动系120，在移动系120的带动下切割头110可在切割室100A内进行运动，移动系120通常由底座、导轨、直线模组、输出轴、控制面板、运动部分和传动组成，能够带动切割头110在水平和垂直方向上实现平面运动，相关技术本领域技术人员已经熟知，因此在这不进行赘述。

切割头110内设置有激光发生器，激光发生器能够产生高能量的激光光束，再通过切割头110集中光束对板材A进行切割，切割过程中，移动系120基于预定轨迹带动切割头110进行运动，以切割成预定形态的五金配件。

在切割的同时，切割台100上设置的冷却气体输出件300以及切割头110上搭载的气流引导管200进入工作状态，具体如下：

如图2和3所示，切割室100A内的底部设置有支撑件130，支撑件130可以通过支撑、夹持或者卡接等方式对板材A进行固定，固定后的板材A与切割室100A的底壁之间形成下方通道a，本实施例中支撑件130是一个柱状结构，通过柱状结构对板材A进行支撑，支撑后板材A的底部形成下方通道a，且切割台100上对应下方通道a的底部空间设置冷却气体输出件300，冷却气体输出件300用于向下方通道a的底部空间吹入冷却气体。

如图4所示，切割头110的外围设置有一个或多个气流引导管200，优选的，对应切割头110的四周侧壁设置四个气流引导管200，气流引导管200的一端朝向激光光束在板材A上形成的光斑，且该端吸入气体，再通过另一端释放气体。

优选的，切割头110的外壁上对应气流引导管200设置有连接块111，连接块111上转动连接有连接环112，气流引导管200固定于连接环112内，从而借助连接环112在连接块111上的转动实现气流引导管200轴向上的转动，不论是通过手动，还是其他驱动组件的驱动，可转动的气流引导管200都将更加灵活，以在切割头110高度调整后，能够及时作出适应性的调整，保证气流引导管200的一端始终朝向光斑。

工作原理：

第一种工作方式，参阅图6所示，气流引导管200为单独的管状结构，在气流引导管200内设有负压设备，在负压设备的作用下，气流引导管200的下端(即朝向光斑的一端)吸入气体，再流经气流引导管200后，由其上端将气体释放出去，从而将气体向远离光斑的一侧进行引导；在此之前，冷却气体输出件300会向下方通道a的底部空间吹入冷却气体(低温状态)，而在切割过程中板材A的底面是处于高温状态，也就是说在冷却气体没有吹入之前，下方通道a内的气体分子是高温分子，当冷却气体吹入后，冷却气体形成的低温分子吸收热量，但是贴近板材A底面的空间随着切割的进行，不断产生高温分子，而冷却气体也是不断吹入的，而且冷却气体形成的低温分子远多与产生的高温分子，因此相对于冷却气体吹入之前下方通道a内的温度大大降低，相对的板材A的底面温度也会有所降低，从而达到冷却板材A的目的。

不仅如此，随着光束的切割，板材A上会沿光斑运动的路径形成切缝b，通过切缝b使光斑停留处的上方空间与下方通道a连通，所以气流引导管200吸入的气体绝大部分都是下方通道a中的气体，然后使切缝b的上、下两侧形成负压差，借助负压差的作用，下方通道a内的冷却气体流经切缝b，以对切缝b及其周围进行降温，而且气流引导管200上端释放的气体也将是低温气体，气流引导管200又是跟随切割头110的运动，进而借助切割头110的运动，气流引导管200上端释放的低温气体能够进行更有针对性的降温。

需要说明的是，如图5所示，冷却气体输出件300包括风扇载板320，风扇载板320上设置有多个风扇，风扇的位置与下方通道a的底部空间对齐，风扇载板320输出气体的一侧设置有面板340，面板340对应风扇的位置开设冷却气体进入口340A，且在冷却气体进入口340A内设置过滤层，以对吹入下方通道a中的气体进行过滤，为了让吹入的气体成为冷却气体(低温状态)，在风扇载板320上对应风扇还设置有冷却管330，这样流经冷却管330的气体就能够被降温变成冷却气体。

此外，根据实际情况，可以确定流经冷却管330的气体类型，这时候就需要在风扇载板320输入气流的一侧设置外罩310，外罩310上设置有气体进入口310A，特定类型的气体通过管道输入至气体进入口310A，再通过风扇载板320上的风扇使特定类型的气体流经冷却管330后吹入下方通道a的底部空间。

其中，特定类型的气体包括：

氮气(N2)，氮气在激光切割中具有较好的冷却效果，可以有效地冷却切割区域，减少热变形和切口变形；

氧气(O2)，氧气的加入可以提高激光切割的速度，同时可以使切口质量更好，尤其适用于钢材的激光切割；

惰性气体(如氩气、氦气)，惰性气体不易反应，可以减少切割区域的氧化和变色，同时也具有良好的冷却效果；

湿气(H2O)，激光头和激光束可能会受到热影响而变形，湿气的加入可以起到冷却的作用，能避免设备因过热而失效。

继续参阅图6所示，虽然下方通道a中的温度已经降低，但还是存在温差的，这时候高温分子和低温分子就会进行分层，高温分子上流集中分布在上层，低温分子下流集中分布在下层，而上层的高温分子由被板材A所限制，所以能够借助上层的高温分子抑制下层的低温分子上流，只有气流引导管200造成负压差的情况下，才会导致下层的低温分子上流，这样使特定类型的气体集中在下方通道a内，并针对光斑的位置进行流动，使其作用效果更具针对性，避免造成资源的浪费。

另外，板材A更靠近冷却气体输出件300的对侧进行放置，这样可以防止冷却气体从下方通道a的两侧流失。

第二种使用方式，参阅图7所示，气流引导管200为管状结构，且气流引导管200的上端设置有延伸管210，延伸管210将气流引导管200上端释放的气体向板材A的顶面引导，以使气体作用在板材A的顶面上，然后对板材A的顶面进行降温。

进一步的，基于第二种使用方式对气流引导管200作出改进，得到第三种使用方式，如图9所示，气流引导管200的上端延其释放路径设置有回收管230，回收管230的尾部向下弯折形成存储空间，然后延伸管210设置在气流引导管200释放路径的外侧，且回收管230形成存储空间的底壁上开设有滤孔230A，这样释放的气体会携带烟尘直接进入回收管230，少部分气体流入延伸管210，然后再通过滤孔230A的过滤，使烟尘留在回收管230内，过滤后的气体流出。

优选的，在滤孔230A内设置活性炭等吸附颗粒，以提高滤孔230A的过滤效果。

再进一步的，考虑到流入延伸管210的气体减少，通过延伸管210流出的气体降温效果就会降低，因此在延伸管210的端部设置加压管部211，加压管部211内也设置有负压设备，以对其端部的通道向后延伸，一方面借助气流引导管200吸入烟尘后，减少其吸入烟尘的量，另一方面，加压管部211再向延伸管210内吹入气体，以提高延伸管210吹出气体的量，保证其有足够的降温能力。

需要说明的是，加压管部211内的负压设备为加压叶轮212，气流引导管200内的负压设备为引导叶轮220。

如图8所示，在下方通道a内以对置的方式设置有冷却气体截留座140和导流板150，且导流板150相对于冷却气体截留座140来说更靠近冷却气体输出件300，经支撑或者固定后的导流板150，其远离冷却气体输出件300的一侧向下方倾斜，然后导流板150的顶部设置有限流板151与板材A接触，进一步防止下方通道a内的冷却气体流失，向下倾斜的导流板150进一步下压吹入的冷却气体的高度，以使冷却气体的流向对应冷却气体截留座140的弧形导面，首先通过冷却气体截留座140的阻挡作用，让位于下层的低温气体停留在下方通道a内，而上层的高温气体排出，接着在后续冷却气体的推动下形成气流，气流借助弧形导面的引导流向下方通道a的顶部空间，这时候上、下层的气体就能够进行循环流动，从而提高降温效果，也能够让高温分子及时排出。

本实施例还提供了一种使用下方进入冷却气体的五金配件用切割机进行切割的方法，其包括如下方法步骤：

步骤一、移动系120基于预定轨迹带动切割头110进行运动，运动过程中，通过切割头110集中光束对板材A进行切割；

步骤二、冷却气体输出件300向下方通道a的底部空间吹入冷却气体，以对板材A的底面进行降温，同时对冷却气体进行存储；

步骤三、气流引导管200朝向光斑的一侧吸入气体，使切缝b的上、下两侧形成负压差，借助负压差的作用，下方通道a内存储的冷却气体流经切缝b，以对切缝b及其周围进行降温。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种下方进入冷却气体的五金配件用切割机，其包括切割台（100），所述切割台（100）为箱式结构，其内部形成顶部具有开口的切割室（100A），所述切割室（100A）内设置有切割头（110），所述切割头（110）的外部设置移动系（120），所述移动系（120）基于预定轨迹带动切割头（110）进行运动，运动中的所述切割头（110）集中激光光束形成光斑对板材进行切割，以形成切缝，其特征在于：所述切割室（100A）内的底部设置有支撑件（130），所述板材在支撑件（130）的支撑下与切割室（100A）的底壁之间形成下方通道；

所述切割台（100）上设置有冷却气体输出件（300），所述冷却气体输出件（300）用于向下方通道的底部空间吹入冷却气体；

所述切割头（110）的外围设置有至少一个气流引导管（200）；所述气流引导管（200）的一端朝向光斑，以将气体向远离光斑的一侧进行引导；

借助所述气流引导管（200）对气体的引导，使所述切缝的上侧和下侧产生负压差，在所述负压差的作用下，下方通道内的冷却气体流经切缝。

2.根据权利要求1所述的下方进入冷却气体的五金配件用切割机，其特征在于：所述气流引导管（200）内设有一负压设备，在负压设备的作用下，所述气流引导管（200）的下端吸入气体，再流经气流引导管（200）后，由其上端将气体释放出去。

3.根据权利要求1所述的下方进入冷却气体的五金配件用切割机，其特征在于：所述冷却气体输出件（300）包括风扇载板（320），所述风扇载板（320）上设置有多个风扇，所述风扇的位置与下方通道的底部空间对齐；

所述风扇载板（320）上对应风扇还设置有冷却管（330），使流经所述冷却管（330）的气体降温形成冷却气体。

4.根据权利要求3所述的下方进入冷却气体的五金配件用切割机，其特征在于：所述风扇载板（320）输出气体的一侧设置有面板（340），所述面板（340）对应风扇的位置开设有冷却气体进入口（340A）；

所述冷却气体进入口（340A）内设置有过滤层。

5.根据权利要求3或4所述的下方进入冷却气体的五金配件用切割机，其特征在于：所述风扇载板（320）输入气流的一侧设置外罩（310），所述外罩（310）上设置有气体进入口（310A）。

6.根据权利要求2所述的下方进入冷却气体的五金配件用切割机，其特征在于：所述气流引导管（200）的上端设置有延伸管（210），所述延伸管（210）将气流引导管（200）上端释放的气体向板材的顶面引导。

7.根据权利要求6所述的下方进入冷却气体的五金配件用切割机，其特征在于：所述气流引导管（200）的上端延其释放路径设置有回收管（230），所述回收管（230）的尾部向下弯折形成存储空间；

所述延伸管（210）设置在气流引导管（200）释放路径的外侧；

所述回收管（230）形成存储空间的底壁上开设有滤孔（230A）。

8.根据权利要求1所述的下方进入冷却气体的五金配件用切割机，其特征在于：所述移动系（120）带动切割头（110）在水平和垂直方向上实现平面运动。

9.一种使用如权利要求1所述的下方进入冷却气体的五金配件用切割机进行切割的方法，其特征在于，包括如下方法步骤：

步骤一、移动系（120）基于预定轨迹带动切割头（110）进行运动，运动过程中，通过切割头（110）集中光束对板材进行切割；

步骤二、冷却气体输出件（300）向下方通道的底部空间吹入冷却气体，以对板材的底面进行降温，同时对冷却气体进行存储；

步骤三、气流引导管（200）朝向光斑的一侧吸入气体，使切缝的上、下两侧形成负压差，借助负压差的作用，下方通道内存储的冷却气体流经切缝，以对切缝及其周围进行降温。