CN203418239U

CN203418239U - 一种金属激光切割机

Info

Publication number: CN203418239U
Application number: CN201320462045.1U
Authority: CN
Inventors: 尹锋
Original assignee: WUHAN GN LASER EQUIPMENT MANUFACTURING Co Ltd
Current assignee: WUHAN GN LASER EQUIPMENT MANUFACTURING Co Ltd
Priority date: 2013-07-31
Filing date: 2013-07-31
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2023-07-31

Abstract

本实用新型提出了一种金属激光切割机，包括切割床体与操作柜，切割床体为刀尖锯齿切割床体，操作柜为电气控制操作柜，所述操作柜内设有激光电源，切割床体上设有激光器，激光器与激光电源连接，操作柜上设有用于控制激光器的操作面板，操作面板为激光电源操作面板，切割床体上设有Z轴运动机构，Z轴运动机构上设有激光切割头，激光切割头与激光器连接。本实用新型结构简单、使用方便，且能够在整个运行过程中保障激光头与板材的距离误差在几个毫米以内，从而获得好的焦点，保障优良的切割效果。

Description

一种金属激光切割机

技术领域

本实用新型涉及一种切割机，特别涉及一种金属激光切割机。

背景技术

目前应用于金属加工的激光切割机包括：CO2激光切割机、光纤激光切割机和YAG激光切割机，千瓦级大功率CO2激光切割机采用以二氧化碳气体为工作物质，以氮气、氦气等为辅助气体的激光器，主要输出10.6μm的红外激光。CO2激光器具有输出功率大，切割强度高等特点，但其电能转化光能效率太低，造价成本过高，并且消耗气体过快，耗材成本过高，光斑能量分布模式差，并且10.6μm的CO2激光不利于金属材料吸收。这种CO2激光切割机造价成本高，操作复杂不直观。

光纤激光切割机主要采用光纤激光器是用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质，以泵浦光对其进行泵浦，从而产生高能量的激光束。光纤激光器具备光斑能量分布模式好，聚焦光斑细，电光转化效率高等特点，但其造价成本太高，并且一旦有故障，无法在用户现场维修，需返厂维修，售后风险太大，并且目前完全依赖国外进口，生产周期太长。

为弥补上述技术缺陷，高能激光主导研制出新型激光切割机，采用全钢架结构龙门丝杠传动单Y轴单X轴结构机床，YAG激光有更好的吸收效果和更低的反射率，同时配备PCI结构或者DSP结构的数控系统，进行稳定灵活激光切割，这种激光切割机具备操作方便，切割成本低，调节方便，切割效果好，性价比高等优势。

同时，也可以根据要求YAG激光器替换为光纤激光器，成为一款光纤激光切割机。CO2激光切割机，制造成本太高，并且用户使用时能耗和气耗太高，导致用户切割使用成本太高；操作不方便，需要使用CAD或者G代码进行转化控制，控制设备进行切割工作；仅限于搭载一种激光器，不便于客户选型更换其它激光器进行使用。需要吹辅助氮气和氧气切割，若使用空气切割效果和效率不佳。切割高反射率的材料，效果和效率不佳。同等配置下，不支持切割圆管、方管、矩形管和扁管等异性材料。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、使用方便，且能够在整个运行过程中保障激光头与板材的距离误差在几个毫米以内，从而获得好的焦点，保障优良的切割效果的金属激光切割机。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种金属激光切割机，包括切割床体与操作柜，切割床体为刀尖锯齿切割床体，操作柜为电气控制操作柜，所述操作柜内设有激光电源，激光电源由充电层和放电层组成，通过调节电流、脉宽和频率，控制着氙灯的出光强度、每次出光时间和单位时间内出光次数，从而控制激光的能量，切割床体上设有激光器，激光器与激光电源连接，操作柜上设有用于控制激光器的操作面板，操作面板为激光电源操作面板，切割床体上设有Z轴运动机构，Z轴运动机构上设有激光切割头，激光切割头与激光器连接。

进一步地，所述切割床体上设有X轴运动机构与Y轴运动机构，X轴运动机构与Y轴运动机构呈垂直布置，Z轴运动机构设置在X轴运动机构与Y轴运动机构上。

进一步地，所述切割床体内设有推车，推车为落料推车，推车设置在X轴运动机构与Y轴运动机构的下方。

进一步地，所述激光器连接有制冷机，制冷机为激光恒温制冷机。

进一步地，所述切割床体内设有排烟装置，排烟装置为抽风排烟装置。

进一步地，所述操作柜上设有用于控制激光器的控制器，控制器为自动对焦系统控制器。

采用上述技术方案的金属激光切割机，所述操作柜内设有激光电源，切割床体上设有激光器，激光器与激光电源连接，操作柜上设有用于控制激光器的操作面板，切割床体上设有Z轴运动机构，Z轴运动机构上设有激光切割头，激光切割头与激光器连接，所以能够实时监测设备的运行状况和出现的故障类型和产生原因，解决了传统激光切割机因灰尘或杂质对光学器件的污染而造成的功率衰减，大大增加了激光器光学元器件的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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实用新型的一些实施例，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为本实用新型金属激光切割机的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

参照图1，一种金属激光切割机，包括切割床体3与操作柜12，切割床体3为刀尖锯齿切割床体，操作柜12为电气控制操作柜，操作柜12内设有激光电源4，激光电源4由充电层和放电层组成，通过调节电流、脉宽和频率，控制着氙灯的出光强度、每次出光时间和单位时间内出光次数，从而控制激光的能量，切割床体3上设有激光器6，激光器6与激光电源4连接，操作柜12上设有用于控制激光器6的操作面板10，操作面板10为激光电源操作面板，切割床体3上设有Z轴运动机构7，Z轴运动机构7上设有激光切割头，激光切割头与激光器6连接，切割床体3上设有X轴运动机构1与Y轴运动机构8，X轴运动机构1与Y轴运动机构8呈垂直布置，Z轴运动机构7设置在X轴运动机构1与Y轴运动机构8上，切割床体3内设有推车2，推车2为落料推车，推车2设置在X轴运动机构1与Y轴运动机构8的下方，激光器6连接有制冷机5，制冷机5为激光恒温制冷机，切割床体3内设有排烟装置9，排烟装置9为抽风排烟装置，操作柜12上设有用于控制激光器6的控制器11，控制器11为自动对焦系统控制器；外部供电输入电源给激光电源4，激光电源4产生高压激发点燃激激光器6中的氙灯，氙灯对激光晶体进行侧面泵浦产生激光，产生的激光经过聚光腔聚拢由两端输出，输出的激光在由输出镜片和全反镜片组成的谐振腔内进行来回振荡，通过输出镜的能量选择而输出，激光经过扩束镜进行改变发散角成为平行光，再激光激光头出的45度反射镜改变传播路径，到达聚焦镜片，经过聚焦镜片的激光被聚焦形成很小的高功率密度的光斑点上到达材料表面；在激光头处有三个安装聚焦镜片的位置，分别可以安装80毫米、100毫米和120毫米这三中规格的聚焦镜片，用于在切割不同厚度材料使用不同焦距的聚焦镜片的工艺；高功率密度的光斑对材料进行高温熔化和升华，并同激光轴吹入辅助气体，在材料上形成小孔，完成激光出光到击穿材料的动作。

本实用新型金属激光切割机的原理：激光切割机就是将激光器产生激光束照射到工件表面，高聚焦的激光能量使工件迅速融化并蒸发，同时通过控制出光能量大小、出光时间长短、与激光同轴吹辅助气体，对材料进行瞬间穿孔，在软件中设定图形，通过数控运动机构来控制激光头与材料的相对位置移动，以达到对材料进行激光切割的目的。激光切割具有精度高，切割速度快，不局限于切割图案限制，自动排版节省材料，切口平滑，加工成本低等特点，将逐渐改进或取代于传统的切割工艺设备。自动对焦系统控制器通过检测铜质喷嘴与板材之间的电容值来扑捉切割头的高度，然后控制Z轴驱动器、Z轴电机，从而控制Z轴正向和负向运动，从而控制激光头的升降，保障激光切割头在整个大的幅面下始终与材料保持设定值的距离。制冷系统通过内部水循环与激光器相连接，对激光器进行冷却，消除未被工作物质吸收多余的能量，返回到制冷系统的冷却水通过制冷系统的压缩机和散热系统，使水温降低至设定温度，从而保证激光器的功率的一致性。抽烟落料系统由抽烟装置和落料装置组成，材料被切割为零件后，往下掉到横梁的挡板上，挡板呈一定角度倾斜，材料滑行到两侧的挡板上，两侧挡板也呈一定角度倾斜，材料顺势滑行落入落料抽屉中。在两侧的挡板上制作了需要腰圆孔，孔的背面有管道连接到抽烟机，抽烟机工作时，需要吸入气体，被吸入的气体将激光切割产生的烟雾和粉尘随之带走。

采用高能固体激光器，可以选配基本型650W固体YAG激光器、增强型850W固体YAG激光器或高功率1200W固体YAG激光器；操作的便利性，采用基于WINDOWS平台开发的DSP控制系统，直接输入绘图软件绘制的图形，设置相关切割工艺参数，直接点击开始按钮就可以开始加工；支持软件格式多，几乎支持所有市场上的绘图软件；整机能耗低，大大降低了设备使用成本；仅使用空气辅助激光切割，突破了传统激光切割机需要吹氧气或者氮气的弊端。该激光切割机能够切割高反射的材料，比如铜、铝、铝合金、钛合金等。采用固定直线光路结构，最短缩短了激光路径，大大降低了激光在传输过程中的损耗；采用搭载激光器结构，保障激光头在整个工作幅面任何一点都是相同光路，光斑大小、功率和焦点一致，从而切割效果一致；采用三组镜片可替换自动跟焦激光切割头，采用不同焦距切割不同厚度板材时，更换镜片十分便利；电容式自动跟焦装置，能够在整个运行过程中保障激光头与板材的距离误差在0.02毫米以内，从而获得好的焦点，保障优良的切割效果。数控系统能对切割路径进行自动优化和排版，能在最短路径内完成对工件的切割；可以扩展支持对金属管材的相贯线和截面切割；能够自动添加计算引人引出线，消除切割起始点对切割效果的影响；采用集中供油系统，定时自动对所有的机械部件进行润滑，保障机床运行顺畅、精度良好、稳定，并设定有油路堵塞报警、缺油报警等保护功能；多项报警功能和设备工作日志，能够实时监测设备的运行状况和出现的故障类型和产生原因；软件控制伺服电机对机械误差、回程间隙、装配工艺误差等进行补偿，几乎可以达到切割零误差效果；切割管材不需要借助辅助路径生成软件，仅需要输入管材长度、截面图形、相贯角度等就能完成路径生成；分区域独立的抽烟排烟装置，能对切割产生的烟雾和粉尘进行吸附排除，解决了传统激光切割机切割过程有污染的现象；独立的跟踪式落料机床设计，能将所有切割下来的小的工件集中到专门的落料装置中，便于切割完的工件的收集和整理；独立的三部分设计，将激光电源、制冷系统、切割机床体进行分开设计，完全独立布线，解决了传统激光切割机的高电压偶尔的干扰现象。激光器内部和外部都采用全封闭封光结构，解决了传统激光切割机因灰尘或杂质对光学器件的污染而造成的功率衰减，大大增加了激光器光学元器件的使用寿命。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种金属激光切割机，包括切割床体与操作柜，其特征在于：所述操作柜内设有激光电源，切割床体上设有激光器，激光器与激光电源连接，操作柜上设有用于控制激光器的操作面板，切割床体上设有Z轴运动机构，Z轴运动机构上设有激光切割头，激光切割头与激光器连接。

2.如权利要求1所述的金属激光切割机，其特征在于：所述切割床体上设有X轴运动机构与Y轴运动机构，X轴运动机构与Y轴运动机构呈垂直布置，Z轴运动机构设置在X轴运动机构与Y轴运动机构上。

3.如权利要求1所述的金属激光切割机，其特征在于：所述切割床体内设有推车，推车设置在X轴运动机构与Y轴运动机构的下方。

4.如权利要求1所述的金属激光切割机，其特征在于：所述激光器连接有制冷机。

5.如权利要求1所述的金属激光切割机，其特征在于：所述切割床体内设有排烟装置。

6.如权利要求1所述的金属激光切割机，其特征在于：所述操作柜上设有用于控制激光器的控制器。