CN208825832U - 激光切割设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种激光切割设备。包括：具有水循环功能的水槽；支具，设于所述水槽中，用于以底部支撑或悬浮的方式固定待切割样品，使所述待切割样品上表面露出水面，下表面浸在水中；及激光切割组件，用于对所述待切割样品进行切割。达到了使激光切割后形成的切口边缘光滑，减少切口边缘产生锯齿状毛刺，通过工艺参数的调试实现切割效果可控的优点。

Description

激光切割设备

技术领域

本实用新型涉及激光切割技术领域，特别是涉及一种激光切割设备。

背景技术

激光加工是将能量聚集到微小空间，利用高密度的能量进行非接触、高速度、高精度的加工方法，这是一种摆脱传统的机械加工、热处理加工之类的全新加工方法。它也是一种通过与数控装置、高刚性加工工作台相结合，使市场所要求的质量得以保证和生产效率有飞跃性提高的加工方法。激光加工能够适用于切割、打孔、熔接、热处理等不同领域。

随着最近激光技术的快速发展，激光切割已经成为一项主流的切割技术。因为其具有较好的切割质量和精度，以及无与伦比的加工速度，在板材行业已成为不可取代的主流的金属加工技术。在激光切割中，连续激光可用于各种材料的高效率切割，红外脉冲激光主要用于金属材料的精密切割，紫外脉冲激光主要用于薄板金属或非金属材料的精密切割。

现有的激光切割方法通常包括以下步骤，将辅助气体导入配置在透镜与被加工构件的层叠体之间的腔室，并使辅助气体从腔室的切口向层叠体喷出；从激光震荡器射出的激光经由激光扫描部、透镜、腔室的投射窗和切口聚光到层叠体的激光照射面上；利用激光扫描部对聚光后的激光进行扫描，来对层叠体进行切割加工。但是上述现有的激光切割方法存在的问题是切口边缘容易出现锯齿状毛刺。

随着技术的发展，对激光切割后形成的切口边缘粗糙度的要求越来越高，如何保证切口边缘尽量光滑，减少切口边缘的锯齿状毛刺的产生是本领域亟需解决的技术问题。

实用新型内容

基于此，有必要针对使激光切割后形成的切口边缘尽量光滑，减少切口边缘产生锯齿状毛刺的问题，提供一种激光切割设备。

一种激光切割设备，包括：

水槽；

支具，设于所述水槽中，用于以底部支撑或悬浮的方式固定待切割样品，使所述待切割样品上表面露出水面，下表面浸在水中；及

激光切割组件，用于对所述待切割样品进行切割。

在其中一个实施例中，还包括液位控制器，用于控制所述水槽内的液面高度。

在其中一个实施例中，所述支具包括真空吸附装置，所述真空吸附装置用于支撑并吸附所述待切割样品底部。

在其中一个实施例中，所述真空吸附装置包括：

架体，固定于所述水槽；

板体，设置在所述架体上，所述板体内设置有腔体，所述腔体连接有真空接头，所述腔体还连通有设于所述板体的若干吸附孔；及

抽真空设备，连接所述真空接头，用于对所述腔体内形成负压。

在其中一个实施例中，所述板体的支撑面大于所述待切割样品的被支撑面的面积。

在其中一个实施例中，所述支具包括设置在所述水槽侧壁的支撑部，所述支撑部用于支撑所述待切割样品边缘，以使所述待切割样品悬浮于所述水槽中。

在其中一个实施例中，所述激光切割组件包括激光器，所述激光器用于以正焦或离焦的方式作用在所述待切割样品的表面。

在其中一个实施例中，所述支具包括设置在所述水槽侧壁的支撑部，所述支撑部用于支撑所述待切割样品边缘，以使所述待切割样品悬浮于所述水槽中。

在其中一个实施例中，还包括用于对激光切割过程进行抽烟的抽烟装置和用于对激光切割过程进行吸尘的吸尘装置。

在其中一个实施例中，所述支具包括若干支撑杆，所述支撑杆的顶部形成用于支撑所述待切割样品的支撑面，所述支撑面小于所述待切割样品被支撑面的面积。

采用上述技术方案，具有使激光切割后形成的切口边缘光滑，减少切口边缘产生锯齿状毛刺，无烧焦现象的优点；由于激光切割是一种热切割工艺，因而总会产生一定的热影响区，这与待切割样品的热传导性、光学性质、激光波长和时空特性及切割工艺有很大关系，而在金属片的切割过程中，由于切割时的热量堆积，切割边缘很容易出现锯齿状毛刺；通过将切割样品上表面露出水面，下表面浸在水中，使得切割时堆积的热量迅速的传递到水中，然后通过水的循环将热量带走，保持了金属片温度均匀、稳定，即减少了切口处的热量堆积，达到了使激光切割后形成的切口边缘光滑，减少切口边缘产生锯齿状毛刺，通过工艺参数的调试实现切割效果可控的优点。

附图说明

图1为本实用新型实施例一中的一种激光切割设备水槽部分的正视图；

图2为本实用新型实施例一中的一种激光切割设备水槽部分安装有待切割样品的侧向剖示图；

图3为本实用新型实施例一中的一种激光切割设备的使用步骤示意图；

图4为本实用新型实施例二中的不锈钢样品的切割边缘效果示意图；

图5为本实用新型实施例三中的阳极铝样品的切割边缘效果示意图；

图6为本实用新型实施例四中的不锈钢样品的切割边缘效果示意图；

图7为本实用新型实施例五中的阳极铝样品的切割边缘效果示意图；

图8为本实用新型对比例一中的不锈钢样品的切割边缘效果示意图；

图9为本实用新型对比例二中的阳极铝样品的切割边缘效果示意图。

附图标记：100、水槽；110、支具；120、入水接头；130、排水接头；140、待切割样品；150、架体；160、板体；170、腔体；180、真空接头；190、吸附孔。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本实用新型公开内容的理解更佳透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称为“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

实施例一

一种激光切割设备，参见图1和图2，该激光切割设备包括水槽100、设于水槽100中的支具110和激光切割组件(图中未示出)。

水槽100的侧边设置有入水接头120和排水接头130，入水接头120和排水接头130分别用于接通入水管和回水管，入水管和回水管用于连接循环水箱。该循环水箱、入水管、回水管和水槽100共同组成了水循环系统，可以使水槽 100内的水进行循环流动，以保持水槽100内水温的恒定。

该激光切割设备还包括液位控制器(图中未示出)，液位控制器例如可以采用电子式液位开关、浮球式液位开关或电缆式浮球开关。液位控制器用于控制所述水槽100内的液面高度。

上述支具110设置在水槽100中，用于固定待切割样品140，图2中示意出了支具110上放置了待切割样品140后该水槽100的纵向剖视图，本实施例中，设置有三组支具110，待切割样品140放置在支具110上后，通过液位控制器控制水槽100内的液位高度，使待切割样品140上表面露出水面，下表面浸在水中。

本实用新型的待切割样品140为不锈钢片、阳极铝片或铜片，也可以为其他的金属薄片。

由于金属薄片厚度薄，在激光切割的过程中容易发生弯曲变形或移动，因此在切割过程中需要保证整个片材平整稳定的支撑在支具110上。

为了使切割过程中需要保证整个待切割样品140平整稳定的支撑在支具110 上，支具110包括了真空吸附装置，该真空吸附装置用于支撑并吸附所述待切割样品140的底部。

具体的，组成支具110的真空吸附装置包括了架体150、板体160和抽真空设备(图中未示出)。架体150固定在水槽100内。板体160内设置有腔体170，腔体170连接有真空接头180，腔体170还连通有若干设于板体160的吸附孔 190，吸附孔190以均匀的矩形阵列的方式布满板体160的支撑面，这样可以为待切割样品140提供均匀的吸附力，使待切割样品140均匀稳定的吸附在板体 160上。抽真空设备连接真空接头180，用于对箱体内形成负压。板体160的支撑面大于所述待切割样品140被支撑面的面积，这样待切割样品140可以稳定的放置在板体160的支撑面上，不会由于悬空而产生弯曲。

该激光切割设备还包括用于对激光切割过程进行抽烟的抽烟装置(图中未示出)和用于对激光切割过程进行吸尘的吸尘装置(图中未示出)。

使用时，通过控制液位控制器，先将水槽100内的液面置于板体160下方，将待切割样品140放置在板体160的支撑面上，开启抽真空设备对腔体170抽真空。腔体170内形成负压，通过吸附孔190将待切割样品140吸附在板体160 上。通过控制液位控制器，将水槽100内的液面上升，使待切割样品140上表面露出水面，下表面浸在水中。然后开始进行激光切割。

在其他实施例中，支具110还可以为设置在水槽100侧壁的支撑部，该支撑部用于支撑待切割样品140边缘，以使待切割样品140悬浮于水槽100中。在其他实施例中，支具110还可以用顶部悬挂的方式进行安装。

在其他实施例中，支具110还可以包括若干支撑杆，支撑杆的顶部形成用于支撑待切割样品140的支撑面，所述支撑面小于所述待切割样品140被支撑面的面积。

参见图3，本实施例提供的激光切割设备的使用步骤如下：

S101，安装具有水循环功能的水槽100；

S102，在所述水槽100中安装用于固定待切割样品140的支具110，使所述待切割样品140上表面露出水面，下表面浸在水中；

S103，调整激光器的焦距，使焦点位于所述待切割样品140表面；

S104，在切割软件中编辑切割图档，调节激光切割工艺参数，对待切割样品140进行切割；

S105，在对待切割样品140进行切割的同时，进行抽烟和吸尘。

上述的S103中，所述焦点采用正焦或离焦的方式作用在所述待切割样品140 的表面。所述的正焦或离焦指的是激光的焦点与工作平台的相对位置关系。正焦指激光的焦点与工作面重合。离焦又分为正离焦和负离焦，指的是激光的焦点位于工作平面的正负两侧。

下面结合不同的实施例对实施例一提供的激光切割设备的切割效果进行说明。

实施例二

S201，在装有激光器的平台上安装具有水循环功能的水槽100。

S202，在水槽100中用底部支撑的方式安装可以承载不锈钢片的支具110，使不锈钢片上表面露出水面，下表面浸在水中。

S203，调整激光器的焦距，使焦点位于不锈钢片表面。

S204，在切割软件中(本实施例具体为打标软件)编辑好切割图档，采用 300mm/s切割速度，60％的切割功率，对不锈钢片进行切割。

S205，在对不锈钢片进行切割的同时，进行抽烟和吸尘操作。

S206，不锈钢片经激光切割后，采用基恩士VK-X100k 3D激光显微镜放大倍数观察切割边缘，得到不锈钢样品的切割效果示意图如图4所示。

从图4中可看出，经循环水冷却后激光切割边缘较光滑，无金属残渣，不存在锯齿状毛刺。

实施例三

S301，在装有激光器的平台上安装具有水循环功能的水槽100。

S302，在水槽100中用悬浮的方式安装可以承载阳极铝片的支具110，使阳极铝片上表面露出水面，下表面浸在水中。

S303，调整激光器的焦距，使焦点位于阳极铝片表面。

S304，在切割软件中(本实施例具体为打标软件)编辑好切割图档，采用 600mm/s切割速度，80％的切割功率，对阳极铝片进行切割。

S305，在对阳极铝片进行切割的同时，进行抽烟和吸尘操作。

S306，阳极铝片经激光切割后，采用基恩士VK-X100k 3D激光显微镜放大倍数观察切割边缘，得到阳极铝样品的切割效果示意图如图5所示。

从图5中可看出，经循环水冷却后激光切割边缘较光滑，无金属残渣，不存在锯齿状毛刺。

实施例四

S401，在装有激光器的平台上安装具有水循环功能的水槽100。

S402，在水槽100中用顶部悬挂的方式安装可以承载不锈钢片的支具110，使不锈钢片上表面露出水面，下表面浸在水中。

S403，调整激光器的焦距，使焦点位于不锈钢片表面。

S404，在切割软件中(本实施例具体为打标软件)编辑好切割图档，采用 800mm/s切割速度，90％的切割功率，对不锈钢片进行切割。

S405，在对不锈钢片进行切割的同时，进行抽烟和吸尘操作。

S406，不锈钢片经激光切割后，采用基恩士VK-X100k 3D激光显微镜放大倍数观察切割边缘，得到不锈钢样品的切割效果示意图如图6所示。

从图6中可看出，经循环水冷却后激光切割边缘较光滑，无金属残渣，不存在锯齿状毛刺。

实施例五

S501，在装有激光器的平台上安装具有水循环功能的水槽100。

S502，在水槽100中用悬浮的方式安装可以承载阳极铝片的支具110，使阳极铝片上表面露出水面，下表面浸在水中。

S503，调整激光器的焦距，使焦点位于阳极铝片表面。

S504，在切割软件中(本实施例具体为打标软件)编辑好切割图档，采用 500mm/s切割速度，70％的切割功率，对阳极铝片进行切割。

S505，在对阳极铝片进行切割的同时，进行抽烟和吸尘操作。

S506，阳极铝片经激光切割后，采用基恩士VK-X100k 3D激光显微镜放大倍数观察切割边缘，得到阳极铝样品的切割效果示意图如图7所示。

从图7中可看出，经循环水冷却后激光切割边缘较光滑，无金属残渣，不存在锯齿状毛刺。

下面结合对比例对公知的激光切割设备的切割效果进行说明。

对比例一

S601，调整激光器的焦距，使焦点位于不锈钢片表面。

S602，在打标软件中编辑好切割图档，采用300mm/s切割速度，60％的切割功率，对不锈钢片进行切割。

S603，在对不锈钢片进行切割的同时，进行抽烟和吸尘操作。

S604，不锈钢片经激光切割后，采用基恩士VK-X100k 3D激光显微镜放大倍数观察切割边缘，得到不锈钢样品的切割效果示意图如图8所示。

从图8中可看出，相对于实施例二，未经循环水冷却，直接用激光切割得到的不锈钢样品的切割边缘粗糙，存在较多金属残渣，且存在锯齿状毛刺。

对比例二

S701，调整激光器的焦距，使焦点位于阳极铝片表面。

S602，在打标软件中编辑好切割图档，采用600mm/s切割速度，80％的切割功率，对阳极铝片进行切割。

S603，在对阳极铝片进行切割的同时，进行抽烟和吸尘操作。

S604，阳极铝片经激光切割后，采用基恩士VK-X100k 3D激光显微镜放大倍数观察切割边缘，得到阳极铝样品的切割效果示意图如图9所示。

从图9中可看出，相对于实施例三，未经循环水冷却，直接用激光切割得到的阳极铝样品的切割边缘粗糙，存在较多金属残渣，且存在锯齿状毛刺。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种激光切割设备，其特征在于，包括：

水槽(100)；

支具(110)，设于所述水槽(100)中，用于以底部支撑或悬浮的方式固定待切割样品(140)，使所述待切割样品(140)上表面露出水面，下表面浸在水中；及

激光切割组件，用于对所述待切割样品(140)进行切割。

2.根据权利要求1所述的激光切割设备，其特征在于：还包括液位控制器，用于控制所述水槽(100)内的液面高度。

3.根据权利要求2所述的激光切割设备，其特征在于：所述支具(110)包括真空吸附装置，所述真空吸附装置用于支撑并吸附所述待切割样品(140)底部。

4.根据权利要求3所述的激光切割设备，其特征在于：所述真空吸附装置包括：

架体(150)，固定于所述水槽(100)；

板体(160)，设置在所述架体(150)上，所述板体(160)内设置有腔体(170)，所述腔体(170)连接有真空接头(180)，所述腔体(170)还连通有设于所述板体(160)的若干吸附孔(190)；及

抽真空设备，连接所述真空接头(180)，用于对所述腔体(170)内形成负压。

5.根据权利要求4所述的激光切割设备，其特征在于：所述板体(160)的支撑面大于所述待切割样品(140)的被支撑面的面积。

6.根据权利要求1所述的激光切割设备，其特征在于：所述支具(110)包括设置在所述水槽(100)侧壁的支撑部，所述支撑部用于支撑所述待切割样品(140)边缘，以使所述待切割样品(140)悬浮于所述水槽(100)中。

7.根据权利要求1所述的激光切割设备，其特征在于：所述激光切割组件包括激光器，所述激光器用于以正焦或离焦的方式作用在所述待切割样品(140)的表面。

8.根据权利要求1所述的激光切割设备，其特征在于：还包括用于对激光切割过程进行抽烟的抽烟装置和用于对激光切割过程进行吸尘的吸尘装置。

9.根据权利要求1所述的激光切割设备，其特征在于：所述支具(110)包括若干支撑杆，所述支撑杆的顶部形成用于支撑所述待切割样品(140)的支撑面，所述支撑面小于所述待切割样品(140)被支撑面的面积。