專利名稱：一種用于軟材料切割的激光切割系統及其切割方法
技術領域：
本發明屬于激光切割機技術領域。具體涉及一種用于軟材料切割的激光切割系統及其切割方法。
背景技術：
目前，用于軟材料如皮革、服裝面料、柔性電路板、軟基陶瓷片等切割所采用的CO2激光器的功率在2(T150W的范圍內(肖豪，論我國激光切割技術的現狀與發展，http//wenku.baidu.com)。精度要求高的激光器為固體紫外激光,但是這類激光器(高海瑞，紫外激光器的發展與應用，中國新技術新產品，2010.N08)價格昂貴。因此，如何在現有中小功率的CO2激光器的基礎上對工裝進行改進，使其精度得到進一步的提高，有很大的實際應用價值。這類激光切割的優點是無應力切割，圖案可以設計的靈活多樣(陳凌志，激光機的原理說明及部分配件的功能，WWW.laserzg.com ),但存在的問題是切口寬,灰塵大。
發明內容
本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種環境友好、能提高切割效率和切割精度的用于軟材料切割的激光切割系統及其切割方法。為實現上述目的，本發明采用的技術方案是:用于軟材料切割的激光切割系統包括激光諧振器、主控計算機、數控裝置、橫向伺服電機、縱向伺服電機、透鏡和工作臺。工作臺的正上方裝有透鏡 ，透鏡的正上方裝有反射鏡，反射鏡的鏡面一側裝有激光諧振器，反射鏡與激光諧振器位于同一水平線上。激光諧振器與激光電源電連接，激光諧振器的冷卻水接頭通過冷卻水管與冷卻水裝置的接口連接，激光電源、激光諧振器、冷卻水裝置和數控裝置通過各自的信號電纜與主控計算機對應的接口相連。透鏡的正下方固定有輔助氣體噴嘴，輔助氣體噴嘴正對著工作臺，輔助氣體噴嘴通過軟管與輔助氣源聯接。輔助氣體噴嘴、透鏡、反射鏡和激光諧振器都固定在激光管座內。工作臺的上平面設有圖案槽，工作臺的下平面固定裝有橫向滑塊和縱向滑塊，橫向滑塊和縱向滑塊安裝在各自對應的縱向滑槽和橫向滑槽內，縱向滑槽和橫向滑槽固定在工作臺基座上。橫向滑塊與橫向絲桿螺紋連接，縱向滑塊與縱向絲桿螺紋連接，橫向伺服電機驅動橫向絲桿，縱向伺服電機驅動縱向絲桿；數控裝置通過電源電纜與橫向伺服電機和縱向伺服電機分別連接。在工作臺的下平面固定有吸風罩，吸風罩通過吸風軟管與吸風泵連接。所述的圖案槽是根據待切割工件的圖案而在對應切縫的正下方所開出的溝槽，所述溝槽與待切割工件的圖案完全重合，溝槽寬度為0.2^1.0mm，溝槽兩側或溝槽一側或溝槽底部設有排氣道，排氣道與吸風罩連通。所述的用于軟材料的激光切割系統的切割方法是:
第一步:先開啟主控計算機和冷卻水裝置，再依次開啟激光電源和數控裝置；
第二步:在主控計算機上裝入切割圖案用控制軟件，校對切割零點；根據待切割工件的厚度，設置激光切割的功率和切割速度；
第三步:放置待切割工件，打開輔助氣源和吸風泵，調節吹氣壓力和吸風泵風量；第四步:開啟激光諧振器、橫向伺服電機和縱向伺服電機，開始切割；根據切割狀態進一步調節吹氣壓力和吸氣泵風量；
第五步，切割完畢。在上述切割方法中:所述待切割工件為軟材料，其材質為皮革、服裝面料、柔性電路板和軟基陶瓷片中的一種；所述輔助氣源為壓縮空氣、瓶裝氮氣和氬氣中的一種，輔助氣源的壓力為0.2^0.8Mpa ;所述吸風泵的吸風量為5(T500M3/min。
本激光切割系統在切割時，激光諧振器產生的激光束通過反射鏡達到透鏡再到工作臺5，輔助氣體噴嘴與激光束同軸向下吹氣，主控計算機發出的指令通過數控裝置指揮置于工作臺下方的橫向伺服電機和縱向伺服電機驅動相應的橫向絲桿和縱向絲桿帶動工作臺平面移動，激光束掃過圖案槽，在待切割工件上切割出與圖案一致的圖形。切割時吸風泵工作，將切割時產生的灰塵吸走。由于采用上述技術方案，本發明與現有技術相比具有以下積極效果:
本發明采用激光束出口同軸吹氣，吹氣量可通過輔助氣體管道的壓力調節裝置調節，輔助氣源的壓力為0.2^0.8Mpa，輔助氣體為壓縮空氣、瓶裝氮氣和氬氣中的一種，根據待切割工件的材質而選擇氣體。切割時在被切割工件上面吹氣，切割所產生的灰塵通過與溝槽連通的吸風罩吸走，減少了灰塵對工件和環境的污染。本發明的工作臺面根據要待切割工件的圖案開出溝槽，對應切縫的正下方就是圖案槽。該圖案槽與帶切割的圖案完全重合，溝槽的寬度略大于切縫寬度，以保證產品的切割精度，圖案槽的寬度根據待切割工件的材質不同以及精度要求不同而不同。和吸風系統的聯通是通過溝槽的底部或側面的排氣道實現，以避免工作臺的上平面因開溝槽失去支撐而陷落，同時灰層又能順利排出而不堵塞吸風通道。本發明的吸風罩具有足夠的吸風量，不僅提高了切割效率和切割精度，且避免了污染環境，故風量調整到以激光切割待切割工件時以不出現燃燒的火光為宜。本發明與現有技術相比，切割寬度由原來的0.35mm變成0.15^0.2mm，切割效率提高50%以上，工件表面不再有灰塵。因此，本發明具有環境友好、能提高切割效率和切割精度的特點。
圖1是本發明的激光切割系統結構示意圖 圖2是本發明的激光切割方法示意圖
具體實施例下面結合附圖和具體實施方式
對本發明做進一步的描述，并非對其保護范圍的限制:
實施例1
一種用于軟材料切割的激光切割系統及其切割方法。本實施例所述的激光切割系統如圖1所示，包括激光諧振器19、主控計算機16、數控裝置15、橫向伺服電機14、縱向伺服電機9、透鏡3和工作臺5。工作臺5的正上方裝有透鏡3，透鏡3的正上方裝有反射鏡1，反射鏡I的鏡面一側裝有激光諧振器19,反射鏡I與激光諧振器19位于同一水平線上。激光諧振器19與激光電源17電連接，激光諧振器19的冷卻水接頭通過冷卻水管與冷卻水裝置18的接口連接，激光電源17、激光諧振器19、冷卻水裝置18和數控裝置15通過各自的信號電纜與主控計算機16對應的接口相連。透鏡3的正下方固定有輔助氣體噴嘴4，輔助氣體噴嘴4的噴嘴對著工作臺5，輔助氣體噴嘴4通過軟管與輔助氣源聯接。輔助氣體噴嘴4、透鏡3、反射鏡I和激光諧振器19都固定在激光管座20內。工作臺5的上平面設有圖案槽6，工作臺5的下平面固定裝有橫向滑塊和縱向滑塊，橫向滑塊和縱向滑塊安裝在各自對應的縱向滑槽和橫向滑槽內，縱向滑槽和橫向滑槽固定在工作臺基座7上。橫向滑塊與橫向絲桿13螺紋連接，縱向滑塊與縱向絲桿8螺紋連接，橫向伺服電機14驅動橫向絲桿13，縱向伺服電機9驅動縱向絲桿8 ;數控裝置15通過電源電纜與橫向伺服電機14和縱向伺服電機9分別連接。在工作臺5的下平面固定有吸風罩10，吸風罩10通過吸風軟管11與吸風泵12連接。所述的圖案槽6是根據待切割工件21的圖案而在對應切縫的正下方所開出的溝槽，所述溝槽與待切割工件21的圖案完全重合，溝槽寬度為0.2^0.7mm。如圖2所示，溝槽兩側設有排氣道22，排氣道22與吸風罩10連通。本實施例所述的用于軟材料切割的激光切割系統及其切割方法是:
第一步:先開啟主控計算機 16和冷卻水裝置18，再依次開啟激光電源17和數控裝置
15 ；
第二步:在主控計算機16上裝入切割圖案用控制軟件，校對切割零點；根據待切割工件21的厚度，設置激光切割的功率和切割速度；
第三步:放置待切割工件21，打開輔助氣源和吸風泵12，調節吹氣壓力和吸風泵12風
量;
第四步:開啟激光諧振器19、橫向伺服電機14和縱向伺服電機9，開始切割；根據切割狀態進一步調節吹氣壓力和吸風泵12風量；
第五步，切割完畢。本實施例所述切割方法中:輔助氣源為壓縮空氣，壓力為0.2^0.5Mpa ;吸風泵12的吸風量為5(T200M3/min ;待切割工件為服裝面料。實施例2
一種用于軟材料切割的激光切割系統及其切割方法。本實施例除下述技術參數外，其余同實施例1:
所述圖案槽6的溝槽寬度為0.3^0.8mm，溝槽兩側設有排氣道22 ；
所述切割方法中:輔助氣源為壓縮空氣，壓力為0.3^0.6Mpa ;吸風泵12的吸風量為5(T500M3/min ;待切割工件為皮革。實施例3
一種用于軟材料切割的激光切割系統及其切割方法。本實施例除下述技術參數外，其余同實施例1:所述圖案槽6的溝槽寬度為0.4~0.9mm，溝槽一側設有排氣道22 ；
所述切割方法中:輔助氣源為瓶裝氮氣，壓力為0.4^0.7Mpa ;吸風泵12的吸風量為20(T400M3/min ;待切割工件為柔性電路板。實施例4
一種用于軟材料切割的激光切割系統及其切割方法。本實施例除下述技術參數外，其余同實施例1:
所述圖案槽6的溝槽寬度為0.5 lmm，溝槽底部設有排氣道22 ；
所述切割方法中:輔助氣源瓶裝氬氣，壓力為0.5^0.SMpa ;吸風泵12的吸風量為30(T500M3/min ;待切割工件為軟基陶瓷片。本具體實施方式
所述激光切割系統在切割時，激光諧振器19產生的激光束2通過反射鏡I達到透鏡3再到工作臺5，輔助氣體噴嘴4與激光束2同軸向下吹氣，主控計算機16發出的指令通過數控裝置15指揮置于工作臺5下方的橫向伺服電機14和縱向伺服電機9驅動相應的橫向絲桿13和縱向絲桿8帶動工作臺5平面移動，激光束2掃過圖案槽6，在待切割工件21 (見圖2)上切割出與圖案一致的圖形。切割時吸風泵12工作，將切割時產生的灰塵吸走。由于采用上述技術方案，本具體實施方式
與現有技術相比具有以下積極效果: 本具體實施方式
采用激光束2出口同軸吹氣，吹氣量可通過輔助氣體管道的壓力調節
裝置調節，輔助氣源的壓力為0.2^0.8Mpa，輔助氣體為壓縮空氣、瓶裝氮氣和氬氣中的一種，根據待切割工件21的材質而選擇氣體。切割時在工作臺5上對應的切割線位置開溝槽，在被切割的工件21上面吹氣，切割所產生的灰塵通過與溝槽連通的吸風罩10吸走，減少了灰塵對工件和環境的污染。本具體實施方式
的工作臺面5根據待切割工件21的圖案開出溝槽6，對應切縫的正下方就是圖案槽6。該圖案槽6與帶切割的圖案完全重合，溝槽6的寬度略大于切縫寬度，以保證產品的切割精度，圖案槽6的寬度根據待切割工件21的材質不同以及精度要求不同而不同。和吸風系統的聯通是通過溝槽的底部或側面的排氣道22實現，以避免工作臺5的上平面因開溝槽失去支撐而陷落，同時灰層又能順利排出而不堵塞吸風通道。本具體實施方式
的吸風罩10具有足夠的吸風量，不僅提高了切割效率和切割精度，且避免了在污染環境；故風量調整到以激光切割待切割工件時以不出現燃燒的火光為宜。本具體實施方式
與現有技術相比，切割寬度由原來的0.35mm變成0.15^0.2mm，切割效率提高50%以上，工件表面不再有灰塵。因此，本具體實施方式
具有環境友好、能提高切割效率和切割精度的特點。因此，本具體實施方式
具有環境友好、能提高切割效率和切割精度的特點。
權利要求
1.一種用于軟材料的激光切割系統，其特征在于所述的激光切割系統包括激光諧振器(19)、主控計算機(16)、數控裝置(15)、橫向伺服電機(14)、縱向伺服電機(9)、透鏡(3)和工作臺(5)； 工作臺(5)的正上方裝有透鏡(3)，透鏡(3)的正上方裝有反射鏡(1)，反射鏡(I)的鏡面一側裝有激光諧振器(19)，反射鏡(I)與激光諧振器(19)位于同一水平線上；激光諧振器(19)與激光電源(17)電連接，激光諧振器(19)的冷卻水接頭通過冷卻水管與冷卻水裝置(18)的接口連接，激光電源(17)、激光諧振器(19)、冷卻水裝置(18)和數控裝置(15)通過各自的信號電纜與主控計算機(16)對應的接口相連；透鏡(3)的正下方固定有輔助氣體噴嘴(4)，輔助氣體噴嘴(4)正對著工作臺(5)，輔助氣體噴嘴(4)通過軟管與輔助氣源聯接；輔助氣體噴嘴(4)、透鏡(3)、反射鏡(I)和激光諧振器(19)都固定在激光管座(20)內； 工作臺(5)的上平面設有圖案槽￠)，工作臺(5)虛下平面固定裝有橫向滑塊和縱向滑塊，橫向滑塊和縱向滑塊安裝在各自對應的縱向滑槽和橫向滑槽內，縱向滑槽和橫向滑槽固定在工作臺基座(7)上；橫向滑塊與橫向絲桿(13)螺紋連接，縱向滑塊與縱向絲桿(8)螺紋連接，橫向伺服電機(14)驅動橫向絲桿(13)，縱向伺服電機(9)驅動縱向絲桿⑶，數控裝置(15)通過電源電纜 與橫向伺服電機(14)和縱向伺服電機(9)分別連接； 在工作臺(5)的下平面固定有吸風罩(10)，吸風罩(10)通過吸風軟管(11)與吸風泵(12)連接。
2.根據權利要求1所述用于軟材料的激光切割系統，其特征在于所述圖案槽(6)是根據待切割工件(21)的圖案而在對應切縫的正下方所開出的溝槽，所述溝槽與待切割工件(21)的圖案完全重合，溝槽寬度為0.2^1.0mm，溝槽底部或溝槽兩側或溝槽一側設有排氣道(22)，排氣道(22)與吸風罩(10)連通。
3.—種如權利要求1所述的用于軟材料的激光切割系統的切割方法，其特征在于: 第一步:先開啟主控計算機(16)和冷卻水裝置(18)，再依次開啟激光電源(17)和數控裝置(15)； 第二步:在主控計算機(16)上裝入切割圖案用控制軟件，校對切割零點；根據待切割工件(21)的厚度，設置激光切割的功率和切割速度； 第三步:放置待切割工件(21)，打開輔助氣源和吸風泵(12)，調節吹氣壓力和吸風泵(12)風量； 第四步:開啟激光諧振器(19)、橫向伺服電機(14)和縱向伺服電機(9)，開始切割；根據切割狀態進一步調節吹氣壓力和吸風泵(12)風量； 第五步，切割完畢。
4.根據權利要求3所述用于軟材料的激光切割系統的切割方法，其特征在于所待切割工件(21)為軟材料，其材質為皮革、服裝面料、柔性電路板和軟基陶瓷片中的一種。
5.根據權利要求3所述用于軟材料的激光切割系統的切割方法，其特征在于所述輔助氣源為壓縮空氣、瓶裝氮氣和氬氣中的一種,輔助氣源的壓力為0.2^0.8Mpa。
6.根據權利要求3所述用于軟材料的激光切割系統的切割方法，其特征在于所述吸風泵(12)的吸風量為5(T500M3/min。
全文摘要
本發明涉及一種用于軟材料切割的激光切割系統及其切割方法。其技術方案是工作臺(5)的正上方依次裝有透鏡(3)和反射鏡(1)，反射鏡(1)的鏡面一側裝有激光諧振器(19)。激光電源(17)、激光諧振器(19)、冷卻水裝置(18)和數控裝置(15)與主控計算機(16)對應的接口相連。透鏡(3)的正下方固定的輔助氣體噴嘴(4))的正對著工作臺(5)。工作臺(5)的上平面設有圖案槽(6)，工作臺(5)下平面固定的橫向滑塊和縱向滑塊安裝在各自對應的縱向滑槽和橫向滑槽內，縱向滑槽和橫向滑槽固定在工作臺基座(7)上。橫向伺服電機(14)和縱向伺服電機(9)通過對應的橫向絲桿(13)和縱向絲桿(8)帶動各自的橫向滑塊和縱向滑塊。本發明具有環境友好、能提高切割效率和切割精度的特點。
文檔編號B23K26/38GK103143842SQ201310084200
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月18日 優先權日2013年3月18日
發明者劉虎, 謝光遠, 石亮, 彭梓 申請人:武漢科技大學