CN201841360U - 光纤激光切割不锈钢薄板的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种光纤激光切割不锈钢薄板的装置，其包括：工作台、激光器、光纤、准直器、图像传感器、显示器及控制单元，该准直器位于工作台的切割面的竖直方向上，该准直器设有开口以供光纤和辅助气体引入，激光器所发出激光经由光纤导入准直器并通过准直器竖直照射切割面，该图像传感器位于切割面的竖直方向上以把切割面的实时图像传至显示器，该控制单元与工作台和激光器通信连接以实时控制工作台的机械运动和激光器的输出参数。本实用新型的光纤激光切割不锈钢薄板的装置可应用在各类不锈钢薄板的光纤激光切割过程，使切割获得良好的质量；不易出现切不透现象；使不锈钢薄板散热均匀，不易出现过度烧蚀现象；节省保护气体的使用，降低切割成本；提高了定位精度以及可以实时监控切割过程。

Description

光纤激光切割不锈钢薄板的装置 

技术领域

本实用新型涉及光纤激光切割技术领域，尤其涉及一种光纤激光切割不锈钢薄板的装置。 

背景技术

随着激光器技术的发展，光纤激光器以其特有的优点应用在激光加工的各个领域。尤其是其具有优良的光束质量，完美的高斯光束更易于应用在薄板切割领域。目前的光纤激光切割设备，切割系统控制程序一般由专业的软件开发公司开发设计，开发的控制程序有一定的不足。工程应用中发现当前所应用的光纤激光切割系统存在以下缺点。1.控制软件方面：①在设定好各种工艺参数以保证直线切割效果很好的情况下，切割转角时就会过度烧蚀，使转角质量降低；特别是小角度锐角切割，由于切割路径重叠，造成激光能量集中，导致转角处一般会过度烧蚀；为了保证整体切割质量，在不同位置就要设定不同的参数进行切割，参数修改较为繁琐；②在设定好各种工艺参数保证切割效果很好时，往往在切割起始部分出现切不透的现象，还会导致周围板材过热变形；③现有的控制程序能够控制辅助气体是否吹气但不能判断是否出光，不能控制辅助气体在出激光时吹气、闭激光时不吹气。2.工程应用中对切割初始时的工件定位一般是采用红光定位，但是现有的加工设备只能凭操作人员眼睛从侧面观察是否定位准确，这样定位精确度不高。 

实用新型内容

因此，本实用新型的目的在于提供一种提高切割质量的光纤激光切割不锈钢薄板的装置。 

为实现上述目的，本实用新型提供一种光纤激光切割不锈钢薄板的装置，包括：工作台、激光器、光纤、准直器、图像传感器、显示器及控制单 元，该准直器位于工作台的切割面的竖直方向上，该准直器设有开口以供光纤和辅助气体引入，激光器所发出激光经由光纤导入准直器并通过准直器竖直照射切割面，该图像传感器位于切割面的竖直方向上以把切割面的实时图像传至显示器，该控制单元与工作台和激光器通信连接以实时控制工作台的机械运动和激光器的输出参数。 

其中，所述图像传感器为CCD成像装置。 

其中，所述图像传感器位于该准直器正上方，对准激光的照射方向。 

综上所述，本实用新型的光纤激光切割不锈钢薄板的装置可应用在各类不锈钢薄板的光纤激光切割过程，使切割获得良好的质量；不易出现切不透现象；使不锈钢薄板散热均匀，不易出现过度烧蚀现象；节省保护气体的使用，降低切割成本；提高了定位精度以及可以实时监控切割过程。 

附图说明

下面结合附图，通过对本实用新型的具体实施方式详细描述，将使本实用新型的技术方案及其他有益效果显而易见。 

附图中， 

图1为本实用新型光纤激光切割不锈钢薄板的装置一较佳实施例的结构示意图； 

图2为本实用新型光纤激光切割不锈钢薄板的装置一较佳实施例的控制程序的流程示意图； 

图3、图4、图5、图6、图7分别为本实用新型光纤激光切割不锈钢薄板的装置一较佳实施例的控制程序对不同切割角度的区分示意图。 

具体实施方式

为实现自动化，光纤激光切割通常采用数控方式来操作，数控(NC——Numerical Control，数字控制)是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术，数控代码所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。因此，本实用新型的光纤激光切割不锈钢薄板的装置可以通过数控程序的形式表现出来。 

图1为本实用新型光纤激光切割不锈钢薄板的装置一较佳实施例的结构示意图，该光纤激光切割不锈钢薄板的装置包括：工作台1、激光器2、光纤3、准直器4、图像传感器5、显示器6及控制单元7，该准直器4位于工作台1的切割面的竖直方向上，该准直器4设有开口以供光纤3和辅助气体引入，激光器2所发出激光经由光纤3导入准直器4并通过准直器4竖直照射切割面，该图像传感器5位于切割面的竖直方向上以把切割面的实时图像传至显示器6，该控制单元7与工作台1和激光器2通信连接以实时控制工作台1的机械运动和激光器2的输出参数。 

该较佳实施例中，图像传感器5为CCD成像装置；图像传感器5位于准直器4正上方，对准激光的照射方向；工作台1为X-Y机械运动平台。工作台1由控制单元7控制实现切割过程中改变速度；控制单元7在切割过程中能够控制激光器2输出参数改变；控制单元7在切割前自动添加吹闭气NC代码；图像传感器5可以更容易的精确定位及实时监控切割过程。本实用新型的光纤激光切割不锈钢薄板的装置具有定位精度高，切割精度高，维护成本低，整机设备体积小等特点。 

图2为一较佳实施例的控制程序的流程示意图。控制系统按照预先输入的NC切割程序执行数控代码，以完成切割操作。如图1所示，NC切割程序启动后，首先读取NC切割代码，判断读到的代码是否为出光代码，然后根据判断结果采取降低切割速度的操作或不降低切割速度的操作。图1所示仅为该实施例中的控制程序的流程示意图，用以对本实用新型的方法举例说明，对于根据不同切割工作所作出的具体切割控制程序，该流程也可相应改变。 

相较于现有的光纤激光切割不锈钢板的方法，应用本实用新型的方法改进后的数控控制系统的控制程序，包括： 

在切割的初始阶段相较于预定的切割速度降低切割速度。增加控制程序的切割速度实时改变功能，为控制程序添加速度调整函数，读到数控代码中出激光的代码时，调用速度调整函数，减小设定好的切割速度，当切割进行一段时间后恢复设定好的切割速度。也就是说，在切割初始阶段，由于激光还不够稳定，相较于工艺参数中预定的切割速度，降低初始阶段的切割速度可以使不锈钢薄板吸收足够激光能量，不至于出现切不透现象。 

切割进程中通过实时判断切割转角大小，相应调整激光的切割参数。增加控制程序的激光参数实时改变功能，当切割程序读到转角代码时，判断切割转角大小，调整不同的切割参数，也就是说，相较于直线切割的激光脉冲频率，根据转角大小降低转角处的激光脉冲频率。在切割较小角度时降低激光脉冲频率，使不锈钢薄板散热均匀，不易出现过度烧蚀现象。这样就不至于在较小的转角处，激光能量过于集中造成尖角过度烧蚀。 

对于转角角度与激光脉冲频率的对应，可根据实际需要具体选定，例如：如果转角大于等于90度并小于360度，控制程序不改变激光参数，继续执行下一代码；如果转角小于90度并大于30度，控制程序自动将激光脉冲频率降低到设置值的85％；如果转角小于30度大于0度，控制程序自动将激光脉冲频率降低到设置值的70％。 

图3～图7分别为本实用新型光纤激光切割不锈钢薄板的方法一较佳实施例的控制程序对不同切割角度的区分示意图，图中阴影部分表示须去除的材料，空白部分表示所需的工件，也可按照图3～图7中区分切割角度的方式来对应改变激光参数。 

自动控制激光器出光前吹辅助气体，关光后关闭辅助气体。为控制程序添加代码预读功能，在执行切割代码之前，控制程序预先读取一遍切割代码，在出光代码之前自动加入吹起代码，在闭光代码之后自动加入关气代码；控制激光器出光前吹辅助气体，关光后关闭辅助气体。这样就不至于辅助气体一直在吹或者一直不吹，也减少切割操作员的代码书写工作。节约辅助气体的使用，降低切割成本。 

更进一步，在工作台的切割面的竖直方向设置图像传感器，把切割面的实时图像传到显示器，通过由显示器观察到的图像调整工作台的起始位置及实时监控切割过程。在显示器的屏幕上显示定位红光在不锈钢薄板上的点，相应调整工作平台位置，精确定位切割起点。这样可使定位精度提高，并能节约薄板原料的使用。相较于现有的光纤激光切割不锈钢薄板的方法，增加的图像传感器可以更容易的精确定位及实时监控切割过程。 

综上所述，本实用新型的光纤激光切割不锈钢薄板的装置可应用在各类不锈钢薄板的光纤激光切割过程，使切割获得良好的质量；不易出现切不透 现象；使不锈钢薄板散热均匀，不易出现过度烧蚀现象；节省保护气体的使用，降低切割成本；提高了定位精度以及可以实时监控切割过程。 

以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本实用新型后附的权利要求的保护范围。 

Claims (3)

1.一种光纤激光切割不锈钢薄板的装置，其特征在于，包括：工作台、激光器、光纤、准直器、图像传感器、显示器及控制单元，该准直器位于工作台的切割面的竖直方向上，该准直器设有开口以供光纤和辅助气体引入，激光器所发出激光经由光纤导入准直器并通过准直器竖直照射切割面，该图像传感器位于切割面的竖直方向上以把切割面的实时图像传至显示器，该控制单元与工作台和激光器通信连接以实时控制工作台的机械运动和激光器的输出参数。

2.根据权利要求1所述的光纤激光切割不锈钢薄板的装置，其特征在于，所述图像传感器为CCD成像装置。

3.根据权利要求1所述的光纤激光切割不锈钢薄板的装置，其特征在于，所述图像传感器位于该准直器正上方，对准激光的照射方向。

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