一种切缝深度保持一致的激光切割方法及激光切割装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于激光切割领域，具体涉及一种切缝深度保持一致的激光切割方法及激光切割装置。所述切缝深度保持一致的激光切割方法，包括步骤：将激光器射出的激光束水平旋转预定角度，使激光束的切割能量强弱分布方向与坐标轴一致；在保证切割行程不变的情况下，根据激光器的切割能量在坐标系上的分布情况，相应调整激光器在X轴方向和/或Y轴方向上的切割速度，使切割能量密度均匀。本发明专利技术切缝深度保持一致的激光切割方法适用于各种光斑不良的激光器，以及各种对各方向切缝深度均匀性要求极高的激光切割工艺，通过改变切割速度从而改变激光切割的能量密度，使切割能量密度均匀，提高切割质量及效率，可有效的降低切割成本。

A Laser Cutting Method and Laser Cutting Device with Consistent Cutting Depth

The invention belongs to the field of laser cutting, in particular to a laser cutting method and a laser cutting device with uniform cutting depth. The laser cutting method with the same cutting depth includes the following steps: rotating the laser beam emitted by the laser horizontally at a predetermined angle to make the cutting energy distribution direction of the laser beam consistent with the coordinate axis; adjusting the direction of the laser beam in the X-axis and/or Y-axis according to the distribution of the cutting energy of the laser in the coordinate system while keeping the cutting distance unchanged The cutting speed makes the cutting energy density uniform. The laser cutting method of the present invention is suitable for all kinds of lasers with bad spot depth and various laser cutting processes requiring extremely high uniformity of the cutting depth in all directions. By changing the cutting speed, the energy density of laser cutting can be changed, the cutting energy density can be uniform, the cutting quality and efficiency can be improved, and the cutting cost can be effectively reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种切缝深度保持一致的激光切割方法及激光切割装置
本专利技术属于激光切割领域，具体涉及一种切缝深度保持一致的激光切割方法及激光切割装置。
技术介绍
在传统机床CNC切割领域，切缝的宽度、深度是由刀具决定的，由于刀具在高速旋转，所以能保证切割材料切缝在任何方向上宽度跟深度都是一致的。但是在激光打标或激光切割领域却不是这样，以下以CO2激光切割机为例作说明。在CO2激光切割领域，激光聚焦后在焦点处拥有最细的光束直径(能量密度最大)，一般情况下都需要在焦点位置进行切割，在效果上表现为切缝宽度以及切缝深度，一般根据深度不同分为打标和切割。工业激光器由于受到功率大小、功率波动、寿命、制作工艺等因素的影响，激光器产生的光束基本上都不是能量均匀分布的，不同方向的能量密度还会不一样，我们先举例看一下某激光器光束打在热敏纸上的样子：热敏纸上的光斑效果如图1、图2所示，图1为激光器出光口光斑、图2为聚焦后焦点处光斑。通过对比得知，激光器的光束与CNC机床的刀具形状完全不一样，同时激光光束是不可以像CNC刀具那样高速旋转的。从光斑模式好(如图2)的焦点处的光斑也可以看出，激光器焦点处的光斑也只能是近似圆形，并不是标准的圆形。这就导致激光器在同样功率下，切割横向与纵向的切缝宽度会不一致(实际应用中不一定是横向与纵向)，也就导致切割出来横向切缝与纵向切缝的深度会不一样，这种情况在精密打标/切割多层材料时表现尤为突出。以下以实际应用说明这个问题：如图3、图5所示，使用振镜扫描式激光打标机在切割材料3上打标一个正十六边形以及标记方向的坐标系。切割十六边形时需要将材料一31完全切透，但是不能切穿材料二32，只能在材料二32上留下切割痕迹。十字线则需要切穿材料一31、材料二32，但是不允许切穿材料三33，同时允许材料三33上留下切割痕迹。这时候，我们通过观察材料二32上的切割痕迹就可以看出切割深度是否均匀。实际切割痕迹如图6所示，可以看到，实际材料二32上的切割痕迹是不均匀的，而且方向并不是与坐标系平行或者垂直。这就说明材料一31的十六边形并没有均匀切割下来，同时能量弱的地方还会产生毛边，切割质量不高。如果需要得到各方向切缝深度均匀的机器，目前可行做法是对激光器进行特殊调制或者进行批量挑选，选出光斑模式极好的激光器。这样将会带来巨大的成本，还有诸多不确定性，比如说模式好的激光器可能稳定性或者寿命会变差，也有可能一大批激光器挑选不出符合高标准的激光器。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种切缝深度保持一致的激光切割方法及激光切割装置，解决现有的激光切割时，切割深度不一致导致的切割质量差以及挑选光斑好的激光器导致成本高，不稳定等问题。为解决该技术问题，本专利技术提供一种切缝深度保持一致的激光切割方法，包括步骤：步骤A、将激光器射出的激光束水平旋转预定角度，使激光束的切割能量强弱分布方向与坐标轴一致；步骤B、在保证切割行程不变的情况下，根据激光器的切割能量在坐标系上的分布情况，相应调整激光器在X轴方向和/或Y轴方向上的切割速度，使切割能量密度均匀。所述切缝深度保持一致的激光切割方法，其中，所述步骤A中调整激光器的入射角度包括步骤：步骤A1、预设安装角度，将激光器相对于水平面倾斜的安装在激光器安装板上，使激光器射出的激光束进行水平旋转。所述切缝深度保持一致的激光切割方法，其中，所述步骤A1包括：通过可调角度的固定结构将激光相对水平面倾斜的安装在激光器安装板上。所述切缝深度保持一致的激光切割方法，其中，所述步骤A1中所述安装角度的预设范围为0～45°。所述切缝深度保持一致的激光切割方法，其中，所述步骤B包括：步骤B1：根据步骤A中激光器的切割能量在激光器的坐标系上的分布情况，控制调整激光器在X轴方向和/或Y轴方向上的切割时间；步骤B2：根据步骤B1中激光器在X轴方向以及Y轴方向上的切割时间，对激光器的切割行程进行校准，使激光器的实际切割行程与初始切割行程一致。所述切缝深度保持一致的激光切割方法，其中，所述步骤B1包括：步骤B11：增加一个切割时间的比例系数，控制激光器在X轴方向以及Y轴方向上的切割时间。所述切缝深度保持一致的激光切割方法，其中，所述步骤B11中：所述切割时间的比例系数的取值范围为0.1～2。所述切缝深度保持一致的激光切割方法，其中，所述步骤B2包括：步骤B21：根据步骤B1中激光器在X轴方向以及Y轴方向上的切割时间，改变扫描振镜内X镜片和\或Y镜片的运动速度，以达到补偿切割行程的作用。所述切缝深度保持一致的激光切割方法，其中，所述步骤B2包括：步骤B22：根据步骤B1中激光器在X轴方向以及Y轴方向上的切割时间，改变XY直线运动平台的在X轴方向的运动速度和\或在Y轴方向的运动速度，以而达到补偿切割行程的作用。本专利技术还提供一种激光切割装置，包括激光器、能量分布调节模块、切割速度调节模块，其中，激光器：用于提供切割用的激光；能量分布调节模块：用于将激光器射出的激光束水平旋转预定角度，使激光束的切割能量强弱分布方向与坐标轴一致；切割速度调节模块：在保证切割行程不变的情况下，根据激光器的切割能量在坐标系上的分布情况，用于调整激光器在X轴方向和/或Y轴方向上的切割速度，使切割能量密度均匀。本专利技术的有益效果在于，与现有技术相比，本专利技术通过水平旋转激光束，使激光束的切割能量强弱分布方向与坐标轴一致；在保证切割行程不变的情况下，根据激光器的切割能量在坐标系上的分布情况，相应调整激光器在X轴方向和/或Y轴方向上的切割速度，使切割能量密度均匀。本专利技术切缝深度保持一致的激光切割方法适用于各种光斑不良的激光器，以及各种对各方向切缝深度均匀性要求极高的激光切割工艺，通过改变切割速度从而改变激光切割的能量密度，使切割能量密度均匀，提高切割质量及效率，可有效的降低切割成本。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是激光器出光口光斑效果图；图2是激光器聚焦后焦点处光斑效果图；图3是激光器打标机的基本结构；图4是本专利技术激光器打标机调整后的结构示意图；图5是切割材料结构示意图；图6是原始切割痕迹效果图；图7是本专利技术切缝深度保持一致的激光切割方法的流程图；图8是本专利技术实际切割效果图；图9是调整安装角度后的切割痕迹效果图；图10是本专利技术步骤200的具体流程图；图11是本专利技术切割时间定制原理图；图12是本专利技术扫描振镜校准原理图；图13是本专利技术切割速度调整流程图。具体实施方式本专利技术提供一种切缝深度保持一致的激光切割方法以及激光切割装置，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例一请参见图7，图7是本专利技术较佳实施例提供的切缝深度保持一致的激光切割方法的流程图。图7所示的一种切缝深度保持一致的激光切割方法，包括：步骤S100、将激光器射出的激光束水平旋转预定角度，使激光束的切割能量强弱分布方向与坐标轴一致；步骤S200、在保证切割行程不变的情况下，根据激光器的切割能量在坐标系上的分布情况，相应调整激光器在X轴方向和/或Y轴方向上的切割速度，使切割能量密度均匀。本专利技术一种切缝深度保持一致的激光切割方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种切缝深度保持一致的激光切割方法，其特征在于，包括步骤：步骤A、将激光器射出的激光束水平旋转预定角度，使激光束的切割能量强弱分布方向与坐标轴一致；步骤B、在保证切割行程不变的情况下，根据激光器的切割能量在坐标系上的分布情况，相应调整激光器在X轴方向和/或Y轴方向上的切割速度，使切割能量密度均匀。

【技术特征摘要】
1.一种切缝深度保持一致的激光切割方法，其特征在于，包括步骤：步骤A、将激光器射出的激光束水平旋转预定角度，使激光束的切割能量强弱分布方向与坐标轴一致；步骤B、在保证切割行程不变的情况下，根据激光器的切割能量在坐标系上的分布情况，相应调整激光器在X轴方向和/或Y轴方向上的切割速度，使切割能量密度均匀。2.根据权利要求1所述的激光切割中切缝深度保持一致的方法，其特征在于，所述步骤A中调整激光器的入射角度包括步骤：步骤A1、预设安装角度，将激光器相对于水平面倾斜的安装在激光器安装板上，使激光器射出的激光束进行水平旋转。3.根据权利要求2所述的激光切割中切缝深度保持一致的方法，其特征在于，所述步骤A1包括：通过可调角度的固定结构将激光相对水平面倾斜的安装在激光器安装板上。4.根据权利要求2所述的激光切割中切缝深度保持一致的方法，其特征在于，所述步骤A1中所述安装角度的预设范围为0～45°。5.根据权利要求1所述的激光切割中切缝深度保持一致的方法，其特征在于，所述步骤B包括：步骤B1：根据步骤A中激光器的切割能量在激光器的坐标系上的分布情况，控制调整激光器在X轴方向和/或Y轴方向上的切割时间；步骤B2：根据步骤B1中激光器在X轴方向以及Y轴方向上的切割时间，对激光器的切割行程进行校准，使激光器的实际切割行程与初始切割行程一致。6.根据权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈略，任宁，林其燊，陈璐，王群，黄湖，冯渭明，高云峰，
申请(专利权)人：大族激光科技产业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44