專利名稱：一種激光切割裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及用自動對正、瞄準或聚焦的激光束切割加工，尤其是 涉及一種激光切割裝置。
背景技術：
激光切割技術與傳統的切割加工方法相比，具有高的切割質量包 括切口寬度窄、熱影響區小、切口光潔，以及切割速度高、可隨意切 割任意形狀、適應材料廣泛包括金屬和非金屬材料的優點。激光切割 是應用激光聚焦后產生的高功率密度能量來實現的。控制系統通過脈 沖使激光器放電，從而輸出受控的重復高頻率的脈沖激光，形成一定 頻率、 一定脈寬的光束，該脈沖激光束經過光路傳導及反射并通過聚 焦透鏡組聚焦在加工物體即工件的表面，形成一個個細微的、高能量 密度光斑，光斑位于待加工面附近，以瞬間高溫熔化或氣化工件材料。 激光切割頭的每個高能量的激光脈沖瞬間在工件表面濺射出一個細 孔，并按預先設計的圖形進行連續相對運動的濺射加工，將工件切割 成想要的形狀。現有激光切割裝置一般是采用氣浮式軸承設計結構的 運動平臺，單一軸向的設計至少需要八個昂貴的氣浮式軸承，致使制
造成本過高。此外，切割sus304鋼板的激光切割裝置，須選用1060nm 波段的激光源，大多采用Nd:YAG激光器，存在燈管壽命短、轉換效
率低，消耗能量大、使用成本高、光路校正復雜以及須采取嚴格的溫 控措施難以實現小型化的缺陷。
發明內容
本發明要解決的技術問題是彌補上述現有技術的缺陷，提出一種 制造成本低、使用成本低、光路校正簡單、便于實現小型化的激光切 割裝置。
本發明的技術問題通過以下技術方案予以解決。
這種激光切割裝置，包括激光切割頭系統、可以在水平方向移動
的X-Y工作臺及其配重的花崗巖平臺、設置在X-Y工作臺上的工件 夾持機構(部分華人地區俗稱治具)，所述激光切割頭系統包括激光 發生器、可以在垂直方向移動的Z工作臺，還包括設有X-Y工作臺 與Z工作臺的運動控制部件、激光發生器控制部件及系統控制部件的 控制柜。
這種激光切割裝置的特點是
所述X-Y工作臺是采用滑塊在線性滑軌通過它們之間的鋼珠作 無限循環的受限制直線運動的工作臺。直線運動精度高，磨耗少，能 長時間維持精度至少為土4um，組裝容易并具有互換性。
所述激光發生器是光纖激光發生器。光纖激光發生器將多個半導 體激光器的光導入光纖，在光纖中再次振蕩增益，形成新的激光。其 光束質量好，電一光轉換效率高、使用壽命極長，結構簡單，組裝 方便，光路校正簡單，便于實現小型化，減少占地空間，尤其是可以 和保養的使用成本，還可以通過RS232接口直 接聯機控制，方便修改激光參數，提高切割密度和側壁切割效果，縮 短切割時間。
所述激光切割頭系統還包括位于激光束周邊的高壓氧氣噴頭，切 割時與激光束基本同軸的氧氣流都由切割頭噴出，增加將熔化或氣化 的渣材由切口底部吹出的效率，與工件材料產生熱效反應，提供切割 所需的附加能源，使切割處加速燃燒，切面平整，氧氣流還有冷卻已 切割面，減少熱影響區，使切割品質穩定且產品熱變型量小。和保證 導光鏡組和CCD攝像頭不受污染的作用，進一步節約成本及提高切 割效率。
本發明的技術問題通過以下進一步的技術方案予以解決。
所述運動控制部件是基于PMAC運動控制卡的機床數控系統， 即采用美國Delta Tau公司出品的開放式可編程多軸運動控制器 (programmable multi —axes controller, 簡稱PMAC)構成的NC in PC結構的數控系統，所述PMAC運動控制卡分別與X軸的前極 限、后極限和原點感應器、Y軸的前極限、后極限和原點感應器、Z 軸的前極限、后極限和原點感應器相連接，實現高精密的激光切割。
所述激光切割頭系統的激光發生器與Z工作臺之間設有包括將 激光導達工件表面的可調焦導光鏡組。
所述激光切割頭系統還設有包括CCD攝像頭的影像光學系統， 用于提高檢查切割質量。
還設有通過降壓穩壓器與PMAC運動控制卡相連接的冰水機，
作為激光冷卻部件，接受PMAC運動控制卡的控制。
所述運動控制部件包括X軸馬達驅動器、Y軸馬達驅動器、Z軸 馬達驅動器，所述X軸馬達驅動器、Y軸馬達驅動器、Z軸馬達驅動 器分別通過各自相應的編碼器與X軸線性馬達、Y軸線性馬達、Z軸 伺服馬達相連接。
所述X軸、Y軸馬達驅動器是美國Copley公司出品的Xenus 800-1513驅動器。
所述Z軸馬達驅動器是日本SANYO公司出品的PY2驅動器。
所述激光控制部件包括輸出模式為連續波(Continuous Wave,簡 稱CW)的脈沖波形產生器，輸出開啟光纖激光器的5V脈沖電壓。
所述系統控制部件包括RS232端口擴充卡。
所述系統控制部件還包括可提供外部控制訊號接收及輸出接點 的1/0擴充卡。
本發明與現有技術對比的有益效果是
具有切割精度高、加工效率高、制造成本低、使用成本低、光路 校正簡單、便于實現小型化的特點。本發明適合于大多數金屬及非金 屬材料的切割加工，兼具打標、雕刻、打孔等功能。可廣泛應用于機 械、鋼鐵、汽車、船舶、石油化工、機箱機柜和包裝行業。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。 附圖是本發明具體實施方式
的組成方框圖。
具體實施例方式
如附圖所示的用于切割鋼板的激光切割裝置，包括激光切割頭系 統、可以在水平方向移動的X-Y工作臺及其配重的花崗巖平臺1、設
置在X-Y工作臺上的治具2，所述激光切割頭系統包括光纖激光發生 器3、可以在垂直方向移動的Z工作臺4，還包括設有X-Y工作臺與 Z工作臺的運動控制部件、激光發生器控制部件及系統控制部件的控 制柜5。
X-Y工作臺是采用滑塊在線性滑軌通過它們之間的鋼珠作無限 循環的受限制直線運動的工作臺。
激光切割頭系統還包括位于激光束周邊的高壓氧氣噴頭，切割時 與激光束基本同軸的來自氧氣鋼瓶6的氧氣流都由切割頭噴出。
運動控制部件是基于PMAC運動控制卡7的NC in PC結構 機床數控系統，PMAC運動控制卡7分別與X軸的前極限、后極限 和原點感應器8、 Y軸的前極限、后極限和原點感應器9、 Z軸的前 極限、后極限和原點感應器10相連接。
激光切割頭系統的光纖激光發生器3與Z工作臺4之間設有包括 將激光導達工件表面的可調焦導光鏡組，還設有包括CCD攝像頭11 的影像光學系統。
還設有冰水機12，作為激光冷卻部件，用于將激光溫度控制在 18°C 22°C，冰水機12通過降壓穩壓器13與PMAC運動控制卡7相 連接。
運動控制部件包括X軸馬達驅動器14、 Y軸馬達驅動器15、 Z
軸馬達驅動器16，它們分別通過各自相應的編碼器17、 18、 19與X 軸線性馬達20、 Y軸線性馬達21、 Z軸伺服馬達22相連接
X軸、Y軸馬達驅動器l4、 15是美國Copley公司出品的Xenus 800-1513驅動器。
Z軸馬達驅動器16是日本SANYO公司出品的PY2驅動器。
激光控制部件包括脈沖波形產生器23，其輸出模式為CW模式， 輸出開啟光纖激光發生3器的5V脈沖電壓。
系統控制部件包括RS232端口擴充卡24，以及可提供外部控制 訊號接收及輸出接點的P32C321/0擴充卡25。
以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳 細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明 所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下， 其架構形式能夠靈活多變，可以派生系列產品。只是做出若干簡單推 演或替換，都應當視為屬于本發明由所提交的權利要求書確定的專利 保護范圍。
權利要求
1.一種激光切割裝置，包括激光切割頭系統、可以在水平方向移動的X-Y工作臺及其配重的花崗巖平臺、設置在X-Y工作臺上的工件夾持機構，所述激光切割頭系統包括激光發生器、可以在垂直方向移動的Z工作臺，還包括設有X-Y工作臺與Z工作臺的運動控制部件、激光發生器控制部件及系統控制部件的控制柜，其特征在于所述X-Y工作臺是采用滑塊在線性滑軌通過它們之間的鋼珠作無限循環的受限制直線運動的工作臺；所述激光發生器是光纖激光發生器；所述激光切割頭系統還包括位于激光束周邊的高壓氧氣噴頭，切割時與激光束基本同軸的氧氣流都由切割頭噴出。
2. 根據權利要求l所述的激光切割裝置，其特征在于 所述運動控制部件是基于PMAC運動控制卡的機床數控系統，所述PMAC運動控制卡分別與X軸的前極限、后極限和原點感應器、Y 軸的前極限、后極限和原點感應器、Z軸的前極限、后極限和原點感 應器相連接。
3. 根據權利要求1或2所述的激光切割裝置，其特征在于 所述激光切割頭系統的激光發生器與Z工作臺之間設有包括將激光導達工件表面的可調焦導光鏡組。
4. 根據權利要求3所述的激光切割裝置，其特征在于所述激光切割頭系統還設有包括CCD攝像頭的影像光學系統。
5. 根據權利要求4所述的激光切割裝置，其特征在于還設有通過降壓穩壓器與PMAC運動控制卡相連接的冰水機。
6. 根據權利要求5所述的激光切割裝置，其特征在于所述運動控制部件包括X軸馬達驅動器、Y軸馬達驅動器、Z軸 馬達驅動器，所述X軸馬達驅動器、Y軸馬達驅動器、Z軸馬達驅動 器分別通過各自相應的編碼器與X軸線性馬達、Y軸線性馬達、Z軸 伺服馬達相連接。
7. 根據權利要求6所述的激光切割裝置，其特征在于 所述X軸、Y軸馬達驅動器是Xenus 800-1513驅動器； 所述Z軸馬達驅動器是PY2驅動器。
8. 根據權利要求7所述的激光切割裝置，其特征在于 所述激光控制部件包括輸出模式為CW模式的脈沖波形產生器。
9. 根據權利要求8所述的激光切割裝置，其特征在于 所述系統控制部件包括RS232端口擴充卡。
10. 根據權利要求9所述的激光切割裝置，其特征在于 所述系統控制部件包括可提供外部控制訊號接收及輸出接點的I/O擴充卡。
全文摘要
本發明公開了一種激光切割裝置，包括激光切割頭系統、X-Y工作臺及其配重的花崗巖平臺、工件夾持機構，激光切割頭系統包括激光發生器、Z工作臺，還包括控制柜，其特征在于X-Y工作臺是采用滑塊在線性滑軌通過它們之間的鋼珠作無限循環的受限制直線運動的工作臺；激光發生器是光纖激光發生器；激光切割頭系統還包括位于激光束周邊的高壓氧氣噴頭，切割時與激光束基本同軸的氧氣流都由切割頭噴出。本發明具有切割精度高、加工效率高、制造成本低、使用成本低、光路校正簡單、便于實現小型化的特點。本發明適合于大多數金屬及非金屬材料的切割加工，兼具打標、雕刻、打孔等功能。可廣泛應用于機械、鋼鐵、汽車、船舶、石油化工、機箱機柜和包裝行業。
文檔編號B23K26/08GK101190476SQ20061015708
公開日2008年6月4日 申請日期2006年11月28日 優先權日2006年11月28日
發明者湯海林 申請人:深圳市木森科技有限公司