CN103286456A - 激光切割装置及切割方法 - Google Patents
激光切割装置及切割方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103286456A CN103286456A CN201310163880XA CN201310163880A CN103286456A CN 103286456 A CN103286456 A CN 103286456A CN 201310163880X A CN201310163880X A CN 201310163880XA CN 201310163880 A CN201310163880 A CN 201310163880A CN 103286456 A CN103286456 A CN 103286456A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser
- focusing lens
- light beam
- cutting device
- cutting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 title claims description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 22
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 10
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 7
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 5
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000003701 mechanical milling Methods 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
本发明提供一种包括激光器和激光控制系统，其中：所述的切割装置包括双焦点透镜组，其包括两片平行的第一聚焦镜片和第二聚焦镜片组合而成，第一聚焦镜片的焦距大于第二聚焦镜片的焦距，且第一聚焦镜片的光轴偏离第二聚焦镜片的光轴；所述的激光器射出的激光通过该双焦点透镜后形成外光束和内光束的聚焦激光；并将外光束的能量设计为大于内光束的能量，从而可以使外光束对材料进行切割，而内光束对切割后的熔边进行去除。
Description
技术领域
本发明涉及激光装置领域，尤其涉及一种激光切割装置及切割方法。
背景技术
复合材料的组成，尤其是碳纤维的高热传导率，使得传统技术很难加工它们，机械式的铣削和钻孔会造成热损伤、碎屑、分层和刀具磨损。目前激光加工作为加工复合材料的一种有效方法，广泛应用于复合材料的加工。激光束是一种在时间上和空间上高度集中的光子流束，其发散角极小、聚性能良好，采用光学聚焦系统，可以将激光束会聚到微米量级的极小范围内，功率密度可达108-1015W/cm2, 在高能激光的照射下，材料在激光的作用下迅速气化和熔化，在辅助气体的作用下，完成材料的切割。但是由于复合材料的高热导率，激光切割的时候也难免形成较大的热影响区，反应在材料宏观上就形成了熔边、碳化等缺陷，传统的激光切割方法普遍存在这种技术缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，而提供一种激光切割方法及装置，其能有效的改善激光切割碳纤维复合材料时产生的熔边、碳化缺陷。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括激光器和激光控制系统，其中：所述的切割装置包括双焦点透镜组，其包括两片平行的第一聚焦镜片和第二聚焦镜片组合而成，第一聚焦镜片的焦距大于第二聚焦镜片的焦距，且第一聚焦镜片的光轴偏离第二聚焦镜片的光轴；所述的激光器射出的激光通过该双焦点透镜后形成外光束和内光束的聚焦激光。
本发明进一步的优选方案是：所述的第一聚焦镜片的焦距为50-60mm；第二聚焦镜片5的焦距45-55mm。
本发明进一步的优选方案是：所述的第一聚焦镜片的透过率为80%；第二聚焦镜片的透过率为20%。
本发明进一步的优选方案是：所述的激光控制系统包括：用于控制光束的激光驱动器，用于产生激光的激光振荡器和用于监视激光输出功率稳定性的功率计。
本发明进一步的优选方案是：所述的激光切割装置还包括反射镜。
本发明进一步的优选方案是：所述的第一聚焦镜片与第二聚焦镜片的距离是两者的焦距差。
本发明进一步的优选方案是：所述的激光切割装置包括同轴吹气口。
本发明还提供一种激光切割装置的切割方法，包括以下步骤：
（1）将切割材料置于切割组件下方，调整位置至焦点高度
（2）调试激光器，在激光驱动器中设置激光器参数为30－50W；
（3）打开同轴吹气口，并通过功率计监视激光的功率稳定性；
（4）所述的激光射出的光束通过双焦点透镜组，形成外光束和内光束，外光束完成对材料的切割，内光束对材料的熔边进行去除。
在上述步骤（1）中，焦点距切割材料的高度为0.6-1.5mm。
在上述的切割方法中，所述的第一聚焦镜片的焦距为50-60mm；第二聚焦镜片的焦距45-55mm；第一聚焦镜片的透过率为80%；第二聚焦镜片的透过率为20%。
实施本发明的技术方案，具有以下有益效果：通过将激光切割装置设置为双焦点透镜组，光束可调节为外光束和内光束，并将外光束的能量设计为大于内光束的能量，从而可以使外光束对材料进行切割，而内光束对切割后的熔边进行去除。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例激光切割装置的结构示意图；
图2是本发明实施例激光通过透镜后进行双光束切割的结构示意图；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1所示，本发明实施例提供一种激光切割装置，该装置包括激光器和激光控制系统，所述的切割装置包括双焦点透镜组，包括两片平行的第一聚焦镜片7和第二聚焦镜片5组合而成，第一聚焦镜片7的焦距大于第二聚焦镜片5的焦距，用第一聚焦镜片7的光轴偏离第二聚焦镜片5的光轴，即，两者的光轴不在同一直线上。所述第一聚焦镜片7的焦距为50-60mm；第二聚焦镜片5的焦距45-55mm，其优选方案是，第一聚焦镜片7的焦距比5的焦距大5mm；本发明实施例所述的第一聚焦镜片7与第二聚焦镜片的距离是两者之间的焦距差。所述的激光器射出的激光通过该双焦点透镜后形成外光束4和内光束6的聚焦激光，该第一聚焦镜片7的透过率为80%；第二聚焦镜片5的透过率为20%，也即外光束所占的能量百分比为80%，内光束占能量百分比的20%。本发明实施例所述的外光束4对待切割材料完成切割，其形成切割轨迹12，内光束6完成对切割后材料的熔边或碳化缺陷清洁，其形成切割轨迹13。
如图1和图2所示，本发明实施例所述的激光控制系统包括用于控制光束的激光驱动器10，用于产生激光的激光振荡器9和用于监视激光输出功率稳定性的功率计11。所述的激光切割装置还包括反射镜8，该反射镜8设置于激光振荡器9和待切割材料之间，振荡器9在激光驱动器10的控制下产生的激光，并通过功率计11监视其输出功率的稳定性，再通过反射镜8反射出。
如图1所示，本发明实施例所述的激光切割装置包括切割头组件2，该切割头组件2包括内激光头和外激光头。激光可以直接通过反射镜8反射后直接进入切割组件2，在该切割组件2内形成内激光束和外激光束即可，本发明实施例所述的激光切割装置包括同轴吹气口3。
本发明实施例所述的激光振荡器9为二氧化碳激光器，其产生的激光通过反射镜8反射后，再经过第一聚焦镜片7，形成两束聚焦激光，即外光束4和内光束6，本发明实施例将两个光束的设置为不同的透光率，也即不同的能量配比，第一聚焦镜片7的透过率为80%；第二聚焦镜片5的透过率为20%，即可实现外光束4完成对材料的切割，内光束6完成由外光束激光切割时形成的熔边碳化层的去除。
本发明实施还提供一种激光切割装置的切割方法，包括以下步骤：
（1）将切割材料置于切割组件下方，调整位置至焦点高度，该焦点距切割材料1的高度为0.6-1.5mm，优选1.0mm；
(2)调试激光器，在激光驱动器中设置激光器参数为30－50W；
(3)打开同轴吹气口，并通过功率计监视激光的功率稳定性；
(4) 所述的激光射出的光束通过双焦点透镜组，形成外光束和内光束，所述的外光束完成对材料的切割，内光束对材料的熔边进行去除。
在上述方案中，所述的第一聚焦镜片7的焦距为50-60mm；第二聚焦镜片5的焦距45-55mm；第一聚焦镜片7的透过率为80%；第二聚焦镜片5的透过率为20%。
本发明实施例是针对现有技术中的碳纤维复合材料的高热导率，常用的激光切割难免会形成较大的热影响区，致使待切割的材料上形成熔边、碳化等缺陷问题，本发明实施例激光切割装置及切割方法，能产生两道不同能量的激光进行切割，外光束用于切割，内光束用于切割断口，以及清洁的作用，能够有效支除复合材料的碳化、熔边等不良问题，提高了产品的成品率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种激光切割装置，包括激光器和激光控制系统，其特征在于：所述的切割装置包括双焦点透镜组，其包括两片平行的第一聚焦镜片和第二聚焦镜片组合而成，第一聚焦镜片的焦距大于第二聚焦镜片的焦距，且第一聚焦镜片的光轴偏离第二聚焦镜片的光轴；所述的激光器射出的激光通过该双焦点透镜后形成外光束和内光束的聚焦激光。
2.根据权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于：所述的第一聚焦镜片的焦距为50-60mm；第二聚焦镜片的焦距45-55mm。
3.根据权利要求2所述的激光切割装置，其特征在于：所述的第一聚焦镜片的透过率为80%；第二聚焦镜片的透过率为20%。
4.根据权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于：所述的激光控制系统包括：用于控制光束的激光驱动器，用于产生激光的激光振荡器和用于监视激光输出功率稳定性的功率计。
5.根据权利要求1-4任一所述的激光切割装置，其特征在于：所述的激光切割装置还包括反射镜。
6.根据权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于：所述的第一聚焦镜片与第二聚焦镜片的距离是两者的焦距差。
7.根据权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于：所述的激光切割装置包括同轴吹气口。
8.一种激光切割装置的切割方法，包括以下步骤：
（1）将切割材料置于切割组件下方，调整位置至焦点高度;
（2）调试激光器，在激光驱动器中设置激光器参数为30－50W；
（3）打开同轴吹气口，并通过功率计监视激光的功率稳定性；
（4）所述的激光射出的光束通过双焦点透镜组，形成外光束和内光束，外光束完成对材料的切割，内光束对材料的熔边进行去除。
9.根据权利要求8所述的激光切割机的切割方法，其特征在于：所述的步骤（1）中，焦点距切割材料的高度为0.6-1.5mm。
10.根据权利要求8所述的激光切割机的切割方法，其特征在于：所述的聚焦镜片F1的焦距为50-60mm；聚焦镜片F2的焦距45-55mm；聚焦镜片F1的透过率为80%；聚焦镜片F2的透过率为20%。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310163880.XA CN103286456B (zh) | 2013-05-07 | 2013-05-07 | 激光切割装置及切割方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310163880.XA CN103286456B (zh) | 2013-05-07 | 2013-05-07 | 激光切割装置及切割方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103286456A true CN103286456A (zh) | 2013-09-11 |
| CN103286456B CN103286456B (zh) | 2015-07-01 |
Family
ID=49088266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310163880.XA Active CN103286456B (zh) | 2013-05-07 | 2013-05-07 | 激光切割装置及切割方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103286456B (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103722290A (zh) * | 2014-01-15 | 2014-04-16 | 无锡创科源激光装备股份有限公司 | 聚焦装置以及具有该聚焦装置的激光切割装置 |
| CN104625434A (zh) * | 2015-01-13 | 2015-05-20 | 胡骁 | 一种激光挖孔方法 |
| CN105710539A (zh) * | 2014-12-02 | 2016-06-29 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 一种激光切割系统 |
| CN106735878A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-05-31 | 苏州德龙激光股份有限公司 | 手机后盖及边框的激光加工设备及其方法 |
| CN106975847A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-07-25 | 南京工程学院 | 一种光纤脉冲激光诱导切割碳纤维复合材料的装置和方法 |
| CN107671438A (zh) * | 2017-11-08 | 2018-02-09 | 肇庆皈智能科技有限公司 | 一种激光加工手机防水听筒网精密微孔的结构及其工艺方法 |
| CN110951110A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-04-03 | 合肥工业大学 | 一种采用激光回收纤维增强树脂基体复合材料的方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1738559A1 (ru) * | 1990-06-08 | 1992-06-07 | Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции | Устройство дл лазерной обработки материалов |
| CN1142743A (zh) * | 1995-08-07 | 1997-02-12 | 三菱电机株式会社 | 电路底板激光加工法及其加工装置和二氧化碳激光振荡器 |
| CN1214286A (zh) * | 1997-10-10 | 1999-04-21 | 北京理工大学 | 激光束双聚焦点单面激光加工技术 |
| CN1761628A (zh) * | 2003-03-21 | 2006-04-19 | 罗兹系统公司 | 用于切割玻璃板的装置 |
| CN101236303A (zh) * | 2007-01-30 | 2008-08-06 | 深圳市大族激光科技股份有限公司 | 激光光场分布整形光学镜头 |
| CN201152907Y (zh) * | 2007-12-06 | 2008-11-19 | 武汉华工激光工程有限责任公司 | 一种激光双点焊分光方法中的聚焦镜 |
| CN201338161Y (zh) * | 2008-10-29 | 2009-11-04 | 武汉市恩维激光设备有限公司 | 双光头激光束静态对雕刻切割机 |
| CN201645052U (zh) * | 2010-05-11 | 2010-11-24 | 苏州市博海激光科技有限公司 | 辊类表面高功率激光双头集成聚焦毛化加工装置 |
-
2013
- 2013-05-07 CN CN201310163880.XA patent/CN103286456B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1738559A1 (ru) * | 1990-06-08 | 1992-06-07 | Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции | Устройство дл лазерной обработки материалов |
| CN1142743A (zh) * | 1995-08-07 | 1997-02-12 | 三菱电机株式会社 | 电路底板激光加工法及其加工装置和二氧化碳激光振荡器 |
| CN1214286A (zh) * | 1997-10-10 | 1999-04-21 | 北京理工大学 | 激光束双聚焦点单面激光加工技术 |
| CN1761628A (zh) * | 2003-03-21 | 2006-04-19 | 罗兹系统公司 | 用于切割玻璃板的装置 |
| CN101236303A (zh) * | 2007-01-30 | 2008-08-06 | 深圳市大族激光科技股份有限公司 | 激光光场分布整形光学镜头 |
| CN201152907Y (zh) * | 2007-12-06 | 2008-11-19 | 武汉华工激光工程有限责任公司 | 一种激光双点焊分光方法中的聚焦镜 |
| CN201338161Y (zh) * | 2008-10-29 | 2009-11-04 | 武汉市恩维激光设备有限公司 | 双光头激光束静态对雕刻切割机 |
| CN201645052U (zh) * | 2010-05-11 | 2010-11-24 | 苏州市博海激光科技有限公司 | 辊类表面高功率激光双头集成聚焦毛化加工装置 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103722290A (zh) * | 2014-01-15 | 2014-04-16 | 无锡创科源激光装备股份有限公司 | 聚焦装置以及具有该聚焦装置的激光切割装置 |
| CN103722290B (zh) * | 2014-01-15 | 2016-06-22 | 江苏亚威创科源激光装备有限公司 | 聚焦装置以及具有该聚焦装置的激光切割装置 |
| CN105710539A (zh) * | 2014-12-02 | 2016-06-29 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 一种激光切割系统 |
| CN104625434A (zh) * | 2015-01-13 | 2015-05-20 | 胡骁 | 一种激光挖孔方法 |
| CN106735878A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-05-31 | 苏州德龙激光股份有限公司 | 手机后盖及边框的激光加工设备及其方法 |
| CN106975847A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-07-25 | 南京工程学院 | 一种光纤脉冲激光诱导切割碳纤维复合材料的装置和方法 |
| CN107671438A (zh) * | 2017-11-08 | 2018-02-09 | 肇庆皈智能科技有限公司 | 一种激光加工手机防水听筒网精密微孔的结构及其工艺方法 |
| CN110951110A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-04-03 | 合肥工业大学 | 一种采用激光回收纤维增强树脂基体复合材料的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103286456B (zh) | 2015-07-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103286456A (zh) | 激光切割装置及切割方法 | |
| TWI650231B (zh) | 雷射切割複合玻璃製品及切割方法 | |
| JP6678586B2 (ja) | ３ｄ成形透明脆性基板の加工 | |
| TWI476063B (zh) | 雷射切割方法與裝置 | |
| CN113333973B (zh) | 一种用于加工纤维材料的激光光束调制方法及系统 | |
| CN111065485A (zh) | 使用无焦光束调整组件激光加工透明工件的设备和方法 | |
| CN103228400B (zh) | 用于工件的激光材料加工的方法和设备 | |
| CN207521870U (zh) | 基于匀化装置的激光输出系统 | |
| DE102012003202A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken, insbesondere von Schneiden oder mit Schneiden versehenen Werkstücken, mit einem Nasslaser | |
| CN115570271A (zh) | 一种基于高重频飞秒激光倾斜抛光碳化硅陶瓷的方法 | |
| CN109454326A (zh) | 一种透明材料激光辅助切削加工方法 | |
| Zhou et al. | Dual-laser dressing concave rectangular bronze-bonded diamond grinding wheels | |
| JP5677033B2 (ja) | レーザ加工装置及びその方法 | |
| CN110125532B (zh) | 一种水导引激光加工工件的方法、系统及其设备 | |
| CN201702510U (zh) | 光纤激光金属薄片焊接装置 | |
| CN102350591B (zh) | 矩形水波导激光加工装置 | |
| CN103802024B (zh) | 一种采用双光束修整超薄超硬材料砂轮的设备及方法 | |
| TWI653113B (zh) | 剖面端部不加工鏡面切斷法 | |
| CN207746565U (zh) | 四元led晶圆免涂覆激光表面切割装置 | |
| CN216097032U (zh) | 一种低透过率脆性材料激光切割系统 | |
| CN106405738A (zh) | 一种增加光纤损伤阈值的激光预处理方法 | |
| CN103387335A (zh) | 基板切割装置及其方法 | |
| CN203541861U (zh) | 一种激光电弧复合焊接同轴送丝加工装置 | |
| CN110293326A (zh) | 一种双光束激光切割厚板的方法 | |
| Jiang et al. | Water-Jet assisted laser cutting of Korean pine (Pinus koraiensis): process and parameters optimization |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: No. 9988 Nanshan District Shennan Road Shenzhen city Guangdong province 518000 Applicant after: HANS LASER TECHNOLOGY INDUSTRY GROUP CO., LTD. Address before: 518000 Shenzhen Province, Nanshan District high tech park, North West New Road, No. 9 Applicant before: Dazu Laser Sci. & Tech. Co., Ltd., Shenzhen |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: DAZU LASER SCI. + TECH. CO., LTD., SHENZHEN TO: HAN S LASER TECHNOLOGY INDUSTRY GROUP CO., LTD. |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |