一种用于细长管材自动化激光切割方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术申请公开一种细长管材自动化激光切割方法与装置，属于激光加工领域。针对目前常规激光管材切割加工方式中出现的切口挂渣、严重热影响区以及热变形等加工缺陷，该方法将以一定间隔上料的多根管材聚拢，再利用连续/脉冲激光以多次扫描刻蚀的方法进行单面切割，完成后对管材实施并行翻转，并再次进行切割作业，最后重复上述步骤直到切割完成。实现该方法的装置包含管材上/下料系统、管材对齐系统、激光扫描切割系统、一个或多个管材并行分离、聚拢、翻转单元，以及相关控制系统。本发明专利技术装置和方法可利用激光扫描刻蚀或短脉冲激光“冷切割”的方式实现细长管材的自动化、高效、无挂渣、免吹气、低/无热影响区、高精度切割。

【技术实现步骤摘要】
一种用于细长管材自动化激光切割方法与装置
本专利技术属于激光加工领域，具体涉及到细长管材自动化高效率激光切割加工方法与装置。
技术介绍
细长管材如铝合金、镍基合金和不锈钢等细长管，在石油、化工、医疗、航天等领域有着较为广泛的应用。在上述细长管材的制造过程中均会涉及到切割加工，当前应用较多的切割方式有机械切割加工和激光切割加工等。目前，应用最为广泛的是机械加工，如专利文献CN110340422A中提出的一种钢管切割装置，包括工作台和切割刀片，待切割钢管固定在工作台上，切割刀片由转动电机驱动对管材进行切割。这种机械加工属于接触式加工，利用相互作用力对材料进行切割加工。但在这种加工方式中，由于刀具与工件之间存在相互作用力，会导致材料的切割精度和质量较差，尤其是对薄壁管材的切割，机械刀具的接触力会引起材料严重变形，并且易于磨损和折断刀具的刃口。为了获得较好的切割质量，激光切割技术在管材切割领域得到广泛应用。这主要是由于激光切割属于非接触式加工，不存在机械切割加工的问题。但目前的激光切割方法大都针对单管切割，如公开的专利文献CN109304548本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种细长管材自动化激光切割方法，其特征在于，将以设定间隔上料的多根管材聚拢，再利用激光以多次扫描刻蚀的方式切割管材圆周上的一个弧段，完成一次切割后对管材实施并行翻转，转动设定角度后，再次进行切割，重复上述切割过程，依此方式，切割沿着管材圆周方向逐弧段发生，直至切割覆盖管材的整个圆周，管材被切割断。/n

【技术特征摘要】
1.一种细长管材自动化激光切割方法，其特征在于，将以设定间隔上料的多根管材聚拢，再利用激光以多次扫描刻蚀的方式切割管材圆周上的一个弧段，完成一次切割后对管材实施并行翻转，转动设定角度后，再次进行切割，重复上述切割过程，依此方式，切割沿着管材圆周方向逐弧段发生，直至切割覆盖管材的整个圆周，管材被切割断。


2.如权利要求1所述的一种细长管材自动化激光切割方法，其特征在于，所述细长管材的长度为100mm～10000mm，所述细长管材的横截面形状为矩形、圆形或各种其他异形，所述细长管材的横截面形状落于设定尺寸的正方形中，该设定尺寸的正方形为0.01mm×0.01mm到100mm×100mm之间，
同时加工所述细长管材的数量在1～100之间。


3.如权利要求2所述的一种细长管材自动化激光切割方法，其特征在于，激光多次扫描刻蚀的加工方式采用连续或脉冲激光，
激光扫描路径为直线扫描、矩形扫描或矩形填充扫描，其中，
所述直线扫描的扫描长度为0.01mm到1000mm之间，
所述矩形扫描中矩形短边长度为0.01mm到5mm之间，长边长度为0.01到1000mm之间，
所述矩形填充扫描中矩形短边长度为0.01mm到5mm之间，长边长度为0.01到1000mm之间，填充方式为平行于长边的直线填充、平行于短边的直线填充或长短边的交叉线填充，填充线间距为等距或变间距，距离为0.005mm到0.1mm之间，
扫描次数为1到10000次之间，
管材每次并行旋转的角度为0.1到180度之间，
管材并行翻转次数为1到3600次之间。


4.如权利要求1-3之一所述的一种细长管材自动化激光切割方法，其特征在于，
激光扫描切割方式可以采用一套单激光扫描装置在管材的一端单面切割，或者激光扫描切割方式采用双激光扫描装置面对面放置在管材的同一端，实现上下两面同时切割，或者
激光扫描切割方式采用两套单激光扫描装置分别放置在管材的两端，实现两端同时单面切割，或者
激光扫描切割方式为在管材的两端各设置一套面对面放置的双激光扫描装置，实现两端上下两面同时切割，
激光扫描切割方式采用两个或多个加工工位，激光切割装置能在不同工位之间切换，当一个工位在进行加工时，其他工位可以进行上/下料，从而提高加工效率。


5.一种实现细长管材自动化激光切割方法的装置，其特征在于，其包括激光扫描切割系统、一个或多个实现管材并行分离、聚拢、翻转的管材控制系统，其中，
激光扫描切割系统中包含一套或者多套激光切割装置，当包括一套激光切割装置时，一套切割装置放置在管材的一端，完成管材的单端切割，当包括多套激光切割装置时，能够分别放置在管材的两端，完成管材两端的同时切割，
管材控制系统(7)包括多个管槽单元(14)、管槽松紧动力机构(15)、管槽顶板单元(16)、导轨(17)、第一底板(18)、第二底板(19)和支柱，管槽单元用于固定细长管材，管槽松紧动力机构(15)用于控制管槽单元进行聚拢和分离，第一底板(18)和第二底板(19)相隔间距布局，用于起到支撑作用，支柱设置在第一底板(18)和第二底板(19)之间，用于支撑第一底板(18)和第二底板(19)，导轨设置在第一底板(18)上，用于供管槽单元来往滑动，管槽顶板单元(16)用于使管槽单元转动从而实现细长管材翻身或者翻转；
加工时，激光扫描切割系统中的激光切割装置同时对聚拢对齐排布好的多根管材上下两个方向的材料进行扫描去除，第一次加工完成后，管材控制系统带动所有管材并行分离、按照设定角度翻转以及再聚拢，激光扫描切割系统再次对多根管材上下两个方向的材料进行扫描去除，沿着圆周方向切割多次，直到完成管材的切割。


6.如权利要求5所述的一种实现细长管材自动化激光切割方法的装置，其特征在于，
所述管材控制系统(7)中的管槽单元(14)包括管槽(22)、第一管卡(23-1)、第二管卡(23-2)、第一L型旋转连接件(24-1)、第一L型旋转连接件(24-2)、第一支柱(25-1)、第二支柱(25-2)、第一滑块连接件(26-1)、第二滑块连接件(26-2)、第一滑块(28-1)和第二滑块(28-2)，
位于管槽(22)端面的第一管卡(23-1)和第二管卡(23-2)用于将细长管材(5)固定于管槽内，管槽(22)通过第一、第二L型旋转连接件(24-1)和(24-2)分别固定在第一、第二管槽支柱(25-1)和(25-2)上，能带动管材(5)绕第一管槽支柱(25-1)和第二管槽支柱(25-2)进行旋转，实现长条形细管材(5)从0°到90°旋转功能，
第一管槽支柱(25-1)和第二管槽支柱(25-2)分别通过第一滑块连接件(26-1)和第二滑块连接件(26-2)各自固定在第一滑块(28-1)和第二滑块(28-2)上，管槽单元底部第一、第二滑块(28-1)和(28-2)分别安放在导轨上，以能沿着导轨往返移动，
管槽单元的侧面连接柔性连接带，柔性连接带具有多根，柔性连接用于使管槽单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓磊敏，乔亚庆，段军，熊伟，陈天庭，吴思，杨贵洋，刘乐，刘浩，邵健，刘畅，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42