激光切割方法、激光切割头及激光切割机与流程

本发明涉及激光切割设备，具体涉及一种激光切割方法、激光切割头及激光切割机。

背景技术：

1、一般而言，激光切割是将从激光振荡器照射出的激光通过聚光透镜集中形成的激光束，来加热切割部位，并从激光切割头的喷嘴喷射辅助气体围绕在激光束的周围的加工方式。激光切割以边覆盖切割部，边在切割部引发燃烧反应，进行的切割，将通过激光熔融的金属吹散进行切割。 实践中发现，将现有的多种加工喷嘴用于基于光纤激光的加工工况时，若软钢工件的厚度相对较大，在切割工件时存在倾角量有增加的倾向，以及切割面表面粗糙度不均匀性显著且相对增大的倾向。而且被切割软钢的厚度越大，倾角量增加的倾向相对越显著，切割面的表面粗糙度也难以控制，均匀性较差且容易出现局部粗糙度显著增加的情形。

2、所谓“倾角量”指完成切割后，在被切割工件上形成的，工件背面侧形成的切口宽度相对于工件表面侧形成的切口宽度的增加量，即倾角量相对较大则形成的切割面相对（激光束）光轴形成的夹角变大，切割后（切口）背面的宽度相较于靠向喷嘴一侧的宽度扩大。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明期望提供一种能适应不同软钢工件的板厚，且能够稳定地对切割形成的倾角量实现良好控制的激光切割方法、激光切割头和激光切割机。

2、本发明为实现上述技术目的，所采取的技术方案如下：一种激光切割方法为：使用的激光切割用喷嘴包括喷嘴主体和安装在喷嘴主体上的头部，在头部的内壁上形成有外流道，在喷嘴主体与头部之间形成有在轴线上延伸的贯通孔。在头部上端与喷嘴主体匹配的位置形成有能连通外流道上部与贯通孔的槽孔结构，而且使头部相对喷嘴主体动作能控制槽孔结构导通外流道上部与贯通孔之间的流道截面通量，实现对由外流道下端口喷出的辅助气体流量与由贯通孔下端口喷出的辅助气体流量之间流量比的控制。实现切割软钢板工件时，根据板厚调节外流道与贯通孔之间的流量比来控制切割面的倾角量的目的。

3、一种激光切割头，包括喷嘴。所述喷嘴包括喷嘴主体、头部以及将所述头部固定于所述喷嘴主体上的固定部。辅助气体导入腔形成于所述喷嘴主体的轴向上。

4、所述头部包括柱形体、形成于所述柱形体下部的下筒体和形成于所述柱形体上部的上筒体。沿所述上筒体的轴向形成有上流道，沿所述下筒体与所述柱形体的轴向形成有下流道，且所述上流道的内径大于所述下流道的内径。所述头部被安装在所述喷嘴主体上后，所述辅助气体导入腔与所述上流道和所述下流道之间形成轴向上贯通的流道。

5、所述喷嘴主体的下部形成有能供所述上筒体的上部部分地插入的环形槽。

6、所述上筒体的壁体内形成有轴向上的环形通道。于所述上筒体的内壁上部，绕圆周方向相间地或者沿轴向相间地分布设有多个槽孔结构，多个槽孔结构与所述环形通道的上部同时连通。

7、所述下筒体的壁体内形成轴向上的锥形通道且所述锥形通道的缩口端朝下。所述锥形通道的下端口与所述下流道的下端口均延伸至所述头部的下端面或者说延伸至所述下筒体的下端面。

8、所述柱形体内形成有连通所述环形通道的下端与所述锥形通道的上端的腔。

9、所述固定部与所述喷嘴主体之间的连接形式，允许所述头部相对所述喷嘴主体绕轴向旋转或者沿轴向上下移动，使暴露在所述环形槽下部外的槽孔结构个数发生变化或者使于所述辅助气体导入腔的内壁下部形成的与所述环形槽连通的条形槽孔相对连通的槽孔结构发生变化，而能调控所述环形通道与所述上流道或者所述辅助气体导入腔之间实际建立的连通口截面大小。

10、可选地，所述固定部包括固定套一。所述固定套一上形成有供所述下筒体的下端穿过的轴向孔。所述固定套一的上端与所述喷嘴主体的下端通过螺栓连接，且所述固定套一的上端面与所述柱形体的下端面接触。

11、调节所述固定套一与所述喷嘴主体之间的连接螺栓，能使所述固定套一向上对所述柱形体的压紧松动，而使所述头部能相对所述喷嘴主体绕轴线旋转。

12、形成于所述上筒体上部的槽孔结构为多对绕圆周方向相间分布的条形通孔，每对条形通孔相对地分布在过轴心的径向两端。每对条形通孔的孔道截面沿顺时针或者逆时针方向呈逐渐变大或者变小的变化趋势。

13、于所述辅助气体导入腔的内壁下部形成的与所述环形槽连通的一对条形槽孔仅能同时与一对条形通孔相对连通。所述条形槽孔的孔道截面大于孔道截面最大的所述条形通孔的孔道截面。

14、可选地，所述固定部包括固定套二、螺环和弹簧。

15、所述喷嘴主体的下部形成有沿轴向延伸的环形凸缘，且所述环形槽位于所述环形凸缘内腔的顶面上部。所述环形凸缘的壁体下部形成有绕圆周相间分布的多个引导槽。所述引导槽自所述环形凸缘的下端面向上延伸。所述环形凸缘的外壁上部形成有与所述螺环匹配的外螺纹段。所述外螺纹段处于所述引导槽的上方。

16、所述柱形体的外壁上形成有与所述引导槽一一对应匹配的径向缘板，且所述径向缘板的自由端沿径向穿出至所述环形凸缘外。

17、所述螺环的下端面能与所述径向缘板自由端的上端面接触。

18、所述固定套二上形成有供所述下筒体的下端穿过的轴向孔。所述固定套二固定在所述环形凸缘的下端面上，且所述固定套二的上端面形成有伸入至所述环形凸缘下端口内的凸台。

19、所述弹簧套装在所述下筒体上，且所述弹簧的上、下端分别与所述柱形体的下端面和所述固定套二的凸台上端面接触。所述弹簧能对所述头部施加向上的推力，而使所述上筒体的上端始终有部分插入在所述环形槽内。

20、形成于所述上筒体上部的槽孔结构为沿轴向相间地分布设置的多个环形通孔。

21、旋拧所述螺环，使所述螺环向下推压所述头部，能调节露出至所述环形槽外的所述环形通孔的个数。

22、可选地，于所述上筒体的内底面上形成有环形台，所述环形台的上端延伸至所述辅助气体导入腔的下部。所述环形台的侧壁为缩口端朝上的锥面壁。

23、在所述环形台的外侧壁与所述上筒体的内壁之间形成有型槽部。

24、所述上流道的上端口形成于所述环形台的上端面上。

25、可选地，所述喷嘴主体上形成有与所述辅助气体导入腔同轴的中间流道，且所述中间流道的上端口与所述辅助气体导入腔的下端口连通，所述中间流道的下端口与所述上流道的上端连通。

26、所述中间流道的内径大小小于所述下流道的内径大小。

27、所述环形槽对应在所述中间流道下部的径向外围。一般使所述环形槽与所述中间流道同轴线，这样所述中间流道便同心地位于所述环形槽内。

28、可选地，所述固定部包括固定套二、螺环和弹簧。

29、所述喷嘴主体的下部形成有沿轴向延伸的环形凸缘，且所述环形槽位于所述环形凸缘内腔的顶面上部。所述环形凸缘的壁体下部形成有绕圆周相间分布的多个引导槽。所述引导槽自所述环形凸缘的下端面向上延伸。所述环形凸缘的外壁上部形成有与所述螺环匹配的外螺纹段。所述外螺纹段处于所述引导槽的上方。

30、所述柱形体的外壁上形成有与所述引导槽一一对应匹配的径向缘板，且所述径向缘板的自由端沿径向穿出至所述环形凸缘外。

31、所述螺环的下端面能与所述径向缘板自由端的上端面接触。

32、所述固定套二上形成有供所述下筒体的下端穿过的轴向孔。所述固定套二固定在所述环形凸缘的下端面上，且所述固定套二的上端面形成有伸入至所述环形凸缘下端口内的凸台。

33、所述弹簧套装在所述下筒体上，且所述弹簧的上、下端分别与所述柱形体的下端面和所述固定套二的凸台上端面接触。

34、所述弹簧能对所述头部施加向上的推力，而使所述上筒体的上端始终有部分插入在所述环形槽内。

35、形成于所述上筒体上部的槽孔结构为沿轴向形成有一定宽度的多个弧形通孔且该多个弧形通孔相间地分布在同一圆环上。

36、旋拧所述螺环，使所述螺环向下推压所述头部，能调节弧形通孔下部露出到所述环形槽外的轴向宽度大小。

37、可选地，于所述上筒体的内底面上形成有环形台，所述环形台的上端延伸至所述辅助气体导入腔的下部。所述环形台的侧壁为缩口端朝上的锥面壁。

38、在所述环形台的外侧壁与所述上筒体的内壁之间形成有型槽部。

39、所述上流道的上端口形成于所述环形台的上端面上。

40、可选地，所述喷嘴主体上形成有与所述辅助气体导入腔同轴的中间流道，且所述中间流道的上端口与所述辅助气体导入腔的下端口连通，所述中间流道的下端口与所述上流道的上端连通。

41、所述中间流道的内径大小小于所述下流道的内径大小。

42、所述环形槽对应在所述中间流道下部的径向外围。一般使所述环形槽与所述中间流道同轴线，这样所述中间流道便同心地位于所述环形槽内。

43、所涉及的激光切割机，包括包括上述提及的激光切割头。

44、本发明的有益效果是：本发明所涉及的激光切割方法、激光切割头及激光切割机，能适应不同工件的板厚，稳定、可靠地对切割形成的倾角量实现良好控制，而能高效地进行切割作业。