CN203418236U - 一种管材激光切割机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种管材激光切割机，包括旋转台机床体与电气控制操作柜，所述旋转台机床体上设有Y轴丝杆和与Y轴丝杆连接的Y轴电机，旋转台机床体上设有送料转盘，Y轴丝杆穿过送料转盘，旋转台机床体上设有Z轴运动机构与激光器，Z轴运动机构上设有激光切割头，激光切割头与激光器连接，电气控制操作柜内设有电源箱，电源箱与激光器连接。本实用新型结构简单、使用方便，且切割管材速度快，效率高，能大大降低管材激光切割机的使用成本。

Description

一种管材激光切割机

技术领域

本实用新型涉及一种切割机，特别涉及一种管材激光切割机。

背景技术

目前应用于管材加工的激光切割机有很多缺陷，比如编制数控程序非常复杂，方管相贯线切割效果差，不能切割异型管材，管材的装夹方式不稳定并且调整起来很困难，切割残留在内壁的残渣很难清理，管材切割送料很困难等。

该激光切割机具有如下缺陷：编制数控程序非常复杂。需要先将管材的平面展开图形绘制好，然后再在展开平面上进行切割图形绘制，然后再导入到软件中，进行参数设置和路径设置，再进行切割。过程特别繁琐，并且绘制展开图形很困难，展开图形在管材上定位也十分困难，特别是方管和异形管材。方管切割参数设置很困难。在切割方管时，激光头先在一个面上进行平面切割，然后进行翻转90度，再进行第二个面切割，再翻转90度，再进行第三个面切割，再翻转90度，再进行第四个面切割。普通管材切割机可以完成对这四个面切割，但是在四个面各自相交的线上进行切割就很困难，即对方管进行相贯切割，实现起来很困难。管材的装夹不平行并且不稳定。目前激光切割机通常采用一端将管材夹紧，另一端采用一个支架进行固定，使材料稳定处于和激光头垂直的一个平面上。这种装夹方式在材料进行旋转切割时，材料会有可能进行轴向摆动，导致切割图形变形，精度不够。并且通过前端的支架进行调节管材的中心高，非常困难。管材在切割过程，需要不断向前进给，进给时，会产生偏移。切割过程中管材内壁上留下大量熔渣，很难清理。目前激光切割机在圆柱面进行管材切割时，激光将材料熔化后，切割残渣就会直接附着到管材的内壁上，附着的残渣冷却后，很难进行清理，清理时也比较容易刮伤内壁。管材切割送料很困难，管材在主轴端被夹紧后，需要通过移动主轴端进行管材的送料切割，在移动主轴端时，前面支撑端因为没有固定，会导致管材偏移，送料送偏。翻转方管切割相贯线时，转角处的材料比四个面上的材料后，切割时的速度和功率不精准，导致切割过烧或者切割不穿，或者两边翻转不对称等。激光切割受管材局限，仅仅只能加工统一规格的圆管，或者只能加工加工正方形方管，不能加工扁管、槽钢等异性管材。切割管材的长度受到局限，仅仅只能加工一定长度的管材，不支持管材的贯穿夹持，也不支持管材的二次定位装夹。

为弥补上述技术缺陷，高能激光主导研制出管材专用激光切割机，采用全钢架结构龙门结构机床，配合双卡盘双加紧式夹具结构，送料卡盘，带滚轮式夹紧卡盘，或者也可选配光纤激光器，通过PCI或DSP数控***控制，结合三维激光切割软件，进行稳定灵活管材激光切割，能对世面上所有的方形管、圆管、矩形管、扁管、槽钢、U型管及其它异形管材进行激光切割加工，这种管材激光切割机具备三维绘图直观，操作方便，切割成本低，不受图形困扰，上下料便利，切割效果好，智能化程度高，性价比高等优势。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、使用方便，且切割管材速度快，效率高，能大大降低管材激光切割机的使用成本的管材激光切割机。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种管材激光切割机，包括旋转台机床体与电气控制操作柜，所述旋转台机床体上设有Y轴丝杆和与Y轴丝杆连接的Y轴电机，旋转台机床体上设有送料转盘，送料转盘为自定心送料转盘，Y轴丝杆穿过送料转盘，旋转台机床体上设有Z轴运动机构与激光器，Z轴运动机构上设有激光切割头，激光切割头与激光器连接，电气控制操作柜内设有电源箱，电源箱为激光电源箱，电源箱与激光器连接。

进一步地，所述旋转台机床体上设有夹持转盘，Y轴丝杆穿过夹持转盘，夹持转盘为自定心夹持转盘。

进一步地，所述夹持转盘与送料转盘平行设置。

进一步地，所述激光器连接有制冷机，制冷机为激光恒温制冷机。

进一步地，所述旋转台机床体上设有X轴运动机构，Z轴运动机构设置在X轴运动机构上。

进一步地，所述电气控制操作柜上设有用于控制电源箱的控制面板，控制面板为激光电源控制面板。

进一步地，所述电气控制操作柜上设有用于激光器的控制器，控制器为自动对焦控制器。

采用上述技术方案的管材激光切割机，由于所述旋转台机床体上设有Y轴丝杆和与Y轴丝杆连接的Y轴电机，旋转台机床体上设有送料转盘，Y轴丝杆穿过送料转盘，旋转台机床体上设有Z轴运动机构与激光器，Z轴运动机构上设有激光切割头，激光切割头与激光器连接，电气控制操作柜内设有电源箱，电源箱与激光器连接，所以解决了管材切割机可切割管材直径范围的局限，支持更多直径规格的管材切割，激光器和光学元器件的技术特性，切割时仅仅需要辅助吹压缩空气即可完美切割，不需要吹氮气或氧气切割，大大降低管材激光切割机的使用成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型管材激光切割机的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参照图1，一种管材激光切割机，包括旋转台机床体3与电气控制操作柜11，旋转台机床体3上设有Y轴丝杆2和与Y轴丝杆2连接的Y轴电机1，旋转台机床体3上设有送料转盘5，送料转盘5为自定心送料转盘，Y轴丝杆2穿过送料转盘5，旋转台机床体3上设有Z轴运动机构9与激光器8，Z轴运动机构9上设有激光切割头，激光切割头与激光器8连接，电气控制操作柜11内设有电源箱14，电源箱14为激光电源箱，电源箱14与激光器8连接，旋转台机床体3上设有夹持转盘6，Y轴丝杆2穿过夹持转盘6，夹持转盘6为自定心夹持转盘，夹持转盘6与送料转盘5平行设置，激光器8连接有制冷机7，制冷机7为激光恒温制冷机，旋转台机床体3上设有X轴运动机构10，Z轴运动机构9设置在X轴运动机构10上，电气控制操作柜11上设有用于控制电源箱14的控制面板12，控制面板12为激光电源控制面板，电气控制操作柜11上设有用于激光器8的控制器13，控制器13为自动对焦控制器。

方管管材工件4放置在送料转盘5中，外部供电输入电源给激光电源，激光电源产生高压激发点燃激光器中的氙灯，氙灯对激光晶体进行侧面泵浦产生激光，产生的激光经过聚光腔聚拢由两端输出，输出的激光在由输出镜片和全反镜片组成的谐振腔内进行来回振荡，通过输出镜的能量选择而输出，激光经过扩束镜进行改变发散角成为平行光，再在激光头出的45度反射镜改变激光传输传播路径，到达聚焦镜片，经过聚焦镜片的激光被聚焦形成很小的高功率密度的光斑点，经过喷嘴到达材料表面。若采用光纤激光器，直接将光纤激光器振荡产生的激光导入到聚焦镜片前，进行聚焦成很小的高功率密度的光斑点到达材料表面。高功率密度的光斑对材料进行高温熔化和升华，并同步沿激光轴吹入辅助气体，在材料上形成小孔，完成激光出光到击穿材料的动作。在激光头处有三个安装聚焦镜片的位置，分别可以安装80毫米、100毫米和120毫米这三中规格的聚焦镜片，用于在切割不同厚度材料使用不同焦距的聚焦镜片的工艺。数控控制***由控制卡、软件、开关电源、X轴伺服驱动器、X轴伺服电机、Y轴伺服驱动器、Y轴伺服电机、Z轴伺服驱动器、Z轴伺服电机、U轴伺服驱动器、U轴伺服电机、自动对焦***组成，控制机床Y轴的伺服驱动器和电机，控制着管材的送料，控制U轴的旋转来控制管材延着激光头出的旋转位移，在移动过程中，不断形成小孔，最后这些小孔连成线，形成切割效果。控制X轴的伺服驱动器和电机，控制着在方管和异型管材切割时的激光头在管材表面的与进给方向垂直的运动。自动对焦***通过检测铜质喷嘴与板材之间的电容值来捕捉切割头的高度，然后控制Z轴驱动器、Z轴电机，从而控制Z轴正向和负向运动，从而控制激光头的升降，保障激光切割头在整个大的幅面下始终与材料保持设定值的距离。数控***的所有动作由软件来进行控制，软件通过导入三维绘图软件绘制的立体图形，进行路径规划和动作设定，如何分别控制四个轴的转动带动激光头的坐标移动，指定坐标段内需要开激光和关激光，指定坐标段内需要开气体和关气体，指定坐标段内需要开随动和关随动。所有动作进行同步展现，从而现实完成整个激光切割过程。

管材旋转夹具在夹紧管材后，夹持夹盘是不延Y向运动的，送料夹盘是沿Y向运动的，夹持夹盘的四个卡爪上有四个滚轮，可以保持夹紧固定材料，保证材料在激光头处的高度处于固定值，同时也可以支持送料。两个卡盘由两个伺服电机和伺服驱动器控制同步旋转，称为旋转U轴。制冷***通过内部水循环与激光器相连接，对激光器进行冷却，消除未被工作物质吸收多余的能量，返回到制冷***的冷却水通过制冷***的压缩机和散热***，使水温降低至设定温度，从而保证激光器的功率的一致性。抽烟落料***由抽烟装置和落料装置组成，材料被切割为零件后，往下掉到横梁的挡板上，挡板呈一定角度倾斜，材料顺势滑行落入落料抽屉中。在送料卡盘的尾端，装有一个高压气体管，在管材装夹好后，调节高压气体管，使高压气体管位于管材尾端的中心。在开始切割时，通过软件信号控制同步开启高压气，并提前若干时间，高压气延管材吹到前端的切割处，带走切割时管材内壁产生的残渣，使管材切割完成后，不需要内壁光洁，不需要二次处理，管材前端处有抽风装置，能够将被高压气吹出来的残渣进行抽走，完成了整个管材在切割过程中的抽烟除渣动作。

管材激光切割机就是将激光器产生激光束照射到管材圆柱表面上任意一点，通过高聚焦的激光能量来使工件迅速融化并蒸发，同时通过控制出光能量大小、出光时间长短、与激光同轴吹辅助气体，对材料进行瞬间穿孔，在软件中设定图形，通过数控运动机构来控制管材进行U轴旋转，激光头X向和Y向移动，控制Z轴高度位置移动，从而使激光与材料的相对位置移动，以达到对材料进行激光切割的目的；通过数控***控制，可以切割方形管、圆管、矩形管、扁管、槽钢、U型管及其它异形管材。

采用三维立体激光切割软件，直接通过UG或者其它三维绘图软件将要切割的图形绘制好，然后保存导入到三维立体切割软件中，软件就能直接生成切割模型和路径，然后点击开始，软件就能按照切割路径控制设备的动作，完成切割过程，非常直观。若要切割方形管、圆管、矩形管、扁管、工字钢、槽钢、U型管及其它异形管材，只需要在三维绘图软件上绘制对应材料形状的切割图形，直接导入软件中加工即可。不受管材的外形和规格限制，大大提高了激光三维切割的应用。翻转切割功率、速度及路径的控制。因为是立体软件绘制切割图形，所以在切割比如方形管这类需要先切割平面然后进行翻转再切割的图形时，软件可以自动识别翻转处的大小，什么时间该进行翻转，采用多大的速度进行翻转，翻转切割时，激光功率为多大。以达到最佳的控制和切割效果。双自定心双动力卡盘进行管材夹紧，保障了长的管材进行加紧时的平整度，以及送料的精准度，以及激光头到整根管材的高度一致。自定心卡盘在夹紧管材时，四个卡爪是是通过卡爪内部丝扣进行同时收紧的，这样就可以保证被夹紧管材的中心与卡盘中心是同心的，解决了以往夹紧管材后，需要分别调节四个卡爪，然后调节管材与卡盘的同心度。双动力卡盘是在夹持不对称的管材时使用的，比如矩形管。矩形管的两边长短不一致，如果四个卡爪一起收紧，会导致短的两个边无法接触到卡爪，从而无法固定管材。双动力卡盘即是先收紧一对卡爪，夹紧管材的两个长的面，然后再收紧另一对卡爪，加紧管材的两个短的面。通过调节卡爪夹紧处的尺寸大小，可以让夹盘自适应地夹紧U型钢、扁管、工字钢或槽钢等异性管材。自定心夹持卡盘结构，在前端自定心夹紧卡盘处的四个卡爪上安装四个滚轮，在管材被四个卡爪夹紧后，可以保证管材到激光切割头的高度处于固定值，同时在Y轴向又可以通过滚轮的滚动，进行材料的送料移动，从而达到夹紧后送料的效果。在自定心送料卡盘的尾端，装有一个高压气体管，在管材装夹好后，调节高压气体管，使高压气体管位于管材尾端的中心。在开始切割时，通过软件IO信号控制同步开启高压气，并提前若干时间，高压气延管材吹到前端的切割处，带走切割时管材内壁产生的残渣，使管材切割完成后，不需要内壁光洁，不需要二次处理，管材前端处有抽风装置，能够将被高压气吹出来的残渣进行抽走，完成了整个管材在切割过程中的抽烟除渣动作。在自定心送料卡盘和自定心夹持卡盘的中心，根据设备要求，预留有80mm或者130mm的中心孔，能够支持将整根管材贯穿过两个卡盘，这样的设计可以夹持任意长度的管材，不受管材长度的限制。标准配置3米的设备可以夹持6米、9米甚至任意长度的管材。自定心夹持夹盘可以延Y轴移动，使激光头可以分别在自定心夹持卡盘的两侧进行切割，这样的设计可以支持当管径超过了卡盘中心孔时，通过双卡盘向外张紧进行夹持管材时，将激光移动到送料卡盘和夹持卡盘中间，进行切割。解决了管材切割机可切割管材直径范围的局限，支持更多直径规格的管材切割。激光器和光学元器件的技术特性，切割时仅仅需要辅助吹压缩空气即可完美切割，不需要吹氮气或氧气切割，大大降低管材激光切割机的使用成本。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种管材激光切割机，包括旋转台机床体与电气控制操作柜，其特征在于：所述旋转台机床体上设有Y轴丝杆和与Y轴丝杆连接的Y轴电机，旋转台机床体上设有送料转盘，Y轴丝杆穿过送料转盘，旋转台机床体上设有Z轴运动机构与激光器，Z轴运动机构上设有激光切割头，激光切割头与激光器连接，电气控制操作柜内设有电源箱，电源箱与激光器连接。

2.如权利要求1所述的管材激光切割机，其特征在于：所述旋转台机床体上设有夹持转盘，Y轴丝杆穿过夹持转盘。

3.如权利要求2所述的管材激光切割机，其特征在于：所述夹持转盘与送料转盘平行设置。

4.如权利要求1所述的管材激光切割机，其特征在于：所述激光器连接有制冷机。

5.如权利要求1所述的管材激光切割机，其特征在于：所述旋转台机床体上设有X轴运动机构，Z轴运动机构设置在X轴运动机构上。

6.如权利要求1所述的管材激光切割机，其特征在于：所述电气控制操作柜上设有用于控制电源箱的控制面板。

7.如权利要求1所述的管材激光切割机，其特征在于：所述电气控制操作柜上设有用于激光器的控制器。

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