专利名称：电控激光控制断裂切割机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种激光切割机，尤其是一种激光成型机。
背景技术：
爱因斯坦在玻尔工作的基础上于1916年发表《关于辐射的量子理论》。文章提出了激光辐射理论，而这正是激光理论的核心基础。因此爱因斯坦被认为是激光理论之父。 在这篇论文中，爱因斯坦区分了三种过程受激吸收、自发辐射、受激辐射。前两个概念是已为人所知的。受激吸收就是处于低能态的原子吸收外界辐射而跃迁到高能态；自发辐射是指高能态的原子自发地辐射出光子并迁移至低能态。这种辐射的特点是每一个原子的跃迁是自发的、独立进行的，其过程全无外界的影响，彼此之间也没有关系。因此它们发出的光子的状态是各不相同的。这样的光相干性差，方向散乱而受激辐射则相反。它是指处于高能级的原子在光子的“刺激”或者“感应”下，跃迁到低能级，并辐射出一个和入射光子同样频率的光子。这好比清晨公鸡打鸣，一个公鸡叫起来，其他的公鸡受到“刺激”也会发出同样的声音。受激辐射的最大特点是由受激辐射产生的光子与引起受激辐射的原来的光子具有完全相同的状态。它们具有相同的频率，相同的方向，完全无法区分出两者的差异。这样，通过一次受激辐射，一个光子变为两个相同的光子。这意味着光被加强了，或者说光被放大了。这正是产生激光的基本过程。激光切割是利用高功率密度的激光束扫描过材料表面，在极短时间内将材料加热到几千至上万摄氏度，使材料熔化或气化，再用高压气体将熔化或气化物质从切缝中吹走，达到切割材料的目的。激光切割技术在传统工业的应用还是不能够满足发展的要求，在传统工业的物料切割成型方面还是一个空缺。
发明内容
为了克服激光切割技术在传统工业的物料切割成型方面的缺点和弊端，本发明的目的在于提供一种可以应用在传统工业物料切割成型方面上的激光切割机。电控激光控制断裂切割机，有激光发生器和辅助气、控制器，其特征在于电控激光控制断裂切割机的控制单元采用交流电加载电气信号驱动激光束的在被切割物料上的运行轨道、辅助气单元采用压缩机制造的强气流和磁力隔断辅助，对于容易受热破坏的脆性材料，通过激光束加热进行高速、可控的切断，在高功率密度激光束的加热下，材料表面温度升至沸点温度的速度快足以避免热传导造成的融化，部分材料汽化成蒸汽或者作为喷出物从切缝底部被辅助气流回吸收，激光汽化切割成型机由激光发生单元、废料隔断单元和控制单元组成，其中激光发生单元由激光发生单元、聚焦器和反射镜组成，废料隔断单元由压缩机、风管通道、风枪、电磁转换器和回吸探头组成控制单元由控制面板、I/O 口组成，激光发生器产生激光经由聚光器聚光变为高能量射线照射到反射镜之上，反射镜调整角度以完成不同形状的物料切割，高功率的激光束加热物料，对于容易受热破坏的脆性材料，通过激光束加热进行高速、可控的切断，汽化的物料被压缩机制造的强气流回吸，脆性整块脱落的物料被电磁转换器制造的强磁场利用回吸探头回吸，风道用以连接压缩机和风枪，风枪之间作用在汽化的物料，在本发明的I/O 口输入用户所需数据，把数据转换为电气信号加载在控制各部分运行特别是反射镜控制的激光束的运行轨道，以完成不同类型、不同形状的物料切割。本发明的有益效果是，激光切割的切割缝细激光切割的割缝一般在0. 10 0. 20mm，切割面光滑，激光切割的切割面无毛刺，表面粗糙度一般控制在Ra 12. 5以上。速度快，激光切割的速度与线切割的速度相比要快很多。热变形小，激光加工的激光割缝细、 速度快、能量集中，因此传到被切割材料上的热量小，引起材料的变形也非常小。激光切割不会与材料表面相接触，保证产品不会被划伤，适合大件产品的加工大件产品的模具制造费用很高，激光加工不需任何模具制造，而且激光加工完全避免材料冲剪时形成的塌边，可以大幅度地降低企业的生产成本提高产品的档次。非常适合新产品的开发。一旦产品图纸形成后，马上可以进行激光加工，你可以在最短的时间内得到新产品的实物。节省材料激光加工采用电脑编程，可以把不同形状的产品进行材料的套裁，最大限度地提高材料的利用率。
具体实施例方式下面结合实施案例对本发明进一步说明。激光发生器产生激光经由聚光器聚光变为高能量射线照射到反射镜之上，反射镜调整角度以完成不同形状的物料切割，高功率的激光束加热物料使其在瞬间汽化，对于容易受热破坏的脆性材料，通过激光束加热进行高速、可控的切断，在高功率密度激光束的加热下，材料表面温度升至沸点温度的速度快足以避免热传导造成的融化，部分材料汽化成蒸汽或者作为喷出物从切缝底部被辅助气流回吸收，激光发生单元的激光发生器产生激光，经由透镜汇聚到很小的一个点，在单位空间内激光的能量被集中到很小的范围内，使其具有非常大的能量，激光经由发射镜反射到物料/被切割工件之上，在高功率密度激光束的加热下，材料表面温度升至沸点温度的速度快足以避免热传导造成的融化，部分材料汽化成蒸汽消失，部分材料作为喷出物从切缝底部被辅助气流回吸收。汽化的物料被压缩机制造的强气流回吸，风道用以连接压缩机和风枪，风枪之间作用在汽化的物料，压缩机制造压缩气流，通过风管通道反应给风枪，风枪的运行和方位与激光在物料/被切割工件上的入射点保持同步，在激光汽化物料的下一瞬间回吸汽化废料阻止其因热传导造成的融化带给良品物料损失，风管通道用以连接压缩机和风枪。当使用本发明对金属材料进行切割成型的时候，虽然金属材料在室温对红外能量有很高的反射率，但发射处于远红外弊端10. 6um激光束的其实吸收率只有0. 5% 10%， 但是，当具有功率密度超过106w/cm2的聚焦激光束照射到金属表面时，却能在微秒级的时间内很快使表面开始熔化。处于熔融状态的大多数金属的吸收率急剧上升，一般可提高 66% 80%。当使用本发明对非金属材料进行切割成型的时候，10. 6um波长的co2激光束很容易被非金属材料吸收，导热性不好和低的蒸发温度又使吸收的光束几乎整个输入材料内部，并在光斑的照射处瞬间汽化，形成起始孔洞，进入切割过程的良性循环。其中，废料隔断单元的辅助气的压缩机采用离心式高压压缩机，离心式压缩机的气量大，结构简单紧凑，重量轻，机组尺寸小，占地面积小，运转平衡，操作可靠，运转率高， 摩擦件少，因之备件需用量少，维护费用及人员少，在本发明的辅助气流单元，利用压缩机压缩气体产生气压差制造回吸气流，把高功率激光束汽化或熔化掉的废料进行回吸隔断， 避免因其热传导造成其他部位的形变损失。废料隔断单元的电磁转换器在电能的驱动下，将电能转换为强磁场，回吸探头将该处磁场集中在探头的一点上，探头与激光束保持同步，高功率激光束切割时熔化或者汽化的物料，通过磁力运送将废料回吸。激光发生单元的聚焦器采用双凸聚光透镜，双凸聚光透镜在原本激光束高能量的基础上再次将激光束聚集，使其在很小的一个质点上释放能量，可以根据不同情况来调节透镜的角度和激光束距离以调整激光束在物料上的切缝大小，以及切割温度。风枪采用大头离子风枪，其用强离子风清除物体表面的静电及异物、尘埃，其内施加压缩机高功率回吸气压，与激光束在被切割物料表面上的移动同步，有效距离在30mm 90mm 150mm，离子中和时间正 0. ls、0. 4s,0. 7s，负 0. ls、0. 3s,0. 8s，工作电压 4. 6KV 消耗电流、200uA、操作温度-10 50°C、重量0. 55Kg、高压电缆长度3Meters、空气压力5 7Kg、 空气速率> 10m/s。反光镜内设感光器件，以保证激光束的能量能够很好的被控制在一定范围内，PLC 可编程控制器内写入用户所需的反射镜的移动轨道在接收合反射激光束的同时时刻调整反射角度，按要求完成所需的图形切割。
权利要求
1.电控激光控制断裂切割机，有激光发生器和辅助气、控制器，其特征在于电控激光控制断裂切割机的控制单元采用交流电加载电气信号驱动激光束的在被切割物料上的运行轨道、辅助气单元采用压缩机制造的强气流和磁力隔断辅助，对于容易受热破坏的脆性材料，通过激光束加热进行高速、可控的切断，在高功率密度激光束的加热下，材料表面温度升至沸点温度的速度快足以避免热传导造成的融化，部分材料汽化成蒸汽或者作为喷出物从切缝底部被辅助气流回吸收，激光汽化切割成型机由激光发生单元、废料隔断单元和控制单元组成，其中激光发生单元由激光发生单元、聚焦器和反射镜组成，废料隔断单元由压缩机、风管通道、风枪、电磁转换器和回吸探头组成控制单元由控制面板、I/O 口组成，激光发生器产生激光经由聚光器聚光变为高能量射线照射到反射镜之上，反射镜调整角度以完成不同形状的物料切割，高功率的激光束加热物料，对于容易受热破坏的脆性材料，通过激光束加热进行高速、可控的切断，汽化的物料被压缩机制造的强气流回吸，脆性整块脱落的物料被电磁转换器制造的强磁场利用回吸探头回吸，风道用以连接压缩机和风枪，风枪之间作用在汽化的物料，在本发明的I/O 口输入用户所需数据，把数据转换为电气信号加载在控制各部分运行特别是反射镜控制的激光束的运行轨道，以完成不同类型、不同形状的物料切割。
2.根据权利1要求所述的电控激光控制断裂切割机，其特征在于控制单元的通讯交流电采用交流电加载电气信号的方法，把所需的用户数据同过I/O 口输入到机器控制端， 再把用户数据转化为机器可以识别的电气信号，电能在驱动机器运行的基础上还可以实现识别、连接和控制负载电器的功能。
3.根据权利1要求所述的电控激光控制断裂切割机，其特征在于废料隔断单元的辅助气的压缩机采用离心式高压压缩机，离心式压缩机的气量大，结构简单紧凑，重量轻，机组尺寸小，占地面积小，运转平衡，操作可靠，运转率高，摩擦件少，因之备件需用量少，维护费用及人员少，在本发明的辅助气流单元，利用压缩机压缩气体产生气压差制造回吸气流， 把高功率激光束汽化或熔化掉的废料进行回吸隔断，避免因其热传导造成其他部位的形变损失。
4.根据权利1要求所述的电控激光控制断裂切割机，其特征在于废料隔断单元的电磁转换器在电能的驱动下，将电能转换为强磁场，回吸探头将该处磁场集中在探头的一点上，探头与激光束保持同步，高功率激光束切割时熔化或者汽化的物料，通过磁力运送将废料回吸。
5.根据权利1要求所述的电控激光控制断裂切割机，其特征在于激光发生单元的聚焦器采用双凸聚光透镜，双凸聚光透镜在原本激光束高能量的基础上再次将激光束聚集， 使其在很小的一个质点上释放能量，可以根据不同情况来调节透镜的角度和激光束距离以调整激光束在物料上的切缝大小，以及切割温度。
6.根据权利1要求所述的电控激光控制断裂切割机，其特征在于风枪采用大头离子风枪，其用强离子风清除物体表面的静电及异物、尘埃，其内施加压缩机高功率回吸气压， 与激光束在被切割物料表面上的移动同步，有效距离在30mm 90mm 150mm，离子中和时间 正0. ls、0. 4s,0. 7s，负0. ls、0. 3s,0. 8s，工作电压4. 6KV消耗电流、200uA、操作温度-10 50°C、重量0. 55Kg、高压电缆长度3Meters、空气压力5 7Kg、空气速率> 10m/s。
7.根据权利1要求所述的电控激光控制断裂切割机，其特征在于反光镜内设感光器件，以保证激光束的能量能够很好的被控制在一定范围内，PLC可编程控制器内写入用户所需的反射镜的移动轨道在接收合反射激光束的同时时刻调整反射角度，按要求完成所需的图形切割。
全文摘要
电控激光控制断裂切割机，控制单元采用交流电加载电气实现对负载电器的连接、识别和控制功能，并采用强磁场回吸脆性整块脱落的废料，对于容易受热破坏的脆性材料，通过激光束加热进行高速、可控的切断，在高功率密度激光束的加热下，材料表面温度升至沸点温度的速度快足以避免热传导造成的融化，部分材料汽化成蒸汽消失，部分材料作为喷出物从切缝底部被辅助气流回吸收，激光切割的切割缝细切割面光滑、速度快、热变形小、激光切割不会与材料表面相接触、适合大件产品的加工、节省材料，应用于重、轻工业、医疗等相关行业的钣金加工，以及转子、定子、叶片的切割成型，各类链条和汽车制造业零件的制造，广告装潢及工艺品制造业等。
文档编号B23K26/14GK102310276SQ20111016889
公开日2012年1月11日 申请日期2011年6月22日 优先权日2011年6月22日
发明者胡忠 申请人:胡忠