[发明专利]激光切割系统调焦装置及调焦方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光切割系统调焦装置，同时，本发明还涉及使用所述激光切割系统调焦装置的调焦方法。

背景技术

激光切割是利用高功率密度的激光束扫描过材料表面，在极短时间内将材料加热到几千至上万摄氏度，使材料熔化或气化，再用高压气体将熔化或气化物质从切缝中吹走，达到切割材料的目的。激光切割，由于是用激光刀代替了传统的机械刀，激光刀头的机械部分与工作台无接触，在工作中不会对工作表面造成划伤；激光切割速度快，切口光滑平整，一般无需后续加工；切割热影响区小，板材变形小，切缝窄(0.1mm-0.3mm)；切口没有机械应力，无剪切毛刺；加工精度高，重复性好，不损伤材料表面；数控编程，可加工任意的平面图，可以对幅面很大的整板切割，无需开模具，经济省时。

激光切割主要是C02激光切割，C02激光切割是用聚焦镜将C02激光束聚焦在材料表面使材料熔化，同时用与激光束同轴的压缩气体吹走被熔化的材料，并使激光束与材料沿一定轨迹作相对运动，从而形成一定形状的切缝。C02激光切割技术比其他方法的明显优点是：切割质量好，切口宽度窄(一般为0.1-0.5mm)、精度高(一般孔中心距误差0.1-0.4mm，轮廓尺寸误差0.1-0.5mm)、切口表面粗糙度好(一般Ra为12.5-25um)，切缝一般不需要再加工即可焊接。其次切割速度快，例如采用2KW激光功率，8mm厚的碳钢切割速度为1.6m/min；2mm厚的不锈钢切割速度为3.5m/min，热影响区小，变形极小。再次清洁、安全、无污染，大大改善了操作人员的工作环境。

通常，激光切割系统在刚开机时，或是更换一种切割物品，或者切割平面有所变化时，首先要确定激光的焦点是否落在切割平面上，才能最有效率地进行切割。常用调焦方法是在切割平面上放置一测试部件，然后让激光出光，反复调节Z轴聚焦镜出光口与切割面测试部件的距离(一般激光出光Z轴方向与切割面垂直)，然后根据激光产生的切割火花的强弱初步判断激光焦点的位置，只有当切割火花为最大时才表示切割平面处于激光焦平面，然后再进行切割的基本操作。

然尔，上述调焦方式只能采用手动方法，通过肉眼观测切割火花强弱，往往需要进行反复校准才能找到正确的焦平面，不仅耗时耗力，操作繁琐，同时肉眼观测容易造成误差，降低切割效率。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种结构简单、成本低廉，操作简单、效率高的激光切割系统调焦装置和调焦方法。

一种激光切割系统调焦装置，包括具有倾斜测试平面的测量台及垂直于切割平面的测量尺，所述测量台的测试平面用于承载切割测试件并使切割测试件与切割平面相交，从而检测切割激光的焦平面位置，所述测量尺用于测量所述焦平面与切割平面之间的垂直距离。

进一步地，所述测量台为一纵切面是直角三角形的三角台，所述三角台包括两相互垂直的第一矩形平面和第二矩形平面、均垂直于所述矩形的两个三角面，以及一个垂直于所述两个三角面并与所述第一、第二矩形平面相交的斜面。

进一步地，所述第一矩形平面平行于激光切割系统的切割平面，所述测量尺设置在所述三角面上，且垂直于切割平面，所述斜面为测试平面。

进一步地，所述激光切割系统调焦装置还包括平板状切割测试件，所述平板状切割测试件设置在所述测量台的测试平面。

进一步地，将激光切割系统的激光垂直于切割平面，沿测试平面倾斜方向切割所述测试件，并在所述测试件上形成一切割痕迹，所述切割痕迹最深处的中心点为所述激光切割系统的激光聚焦点，所述聚焦点所在的平行于切割平面的平面为激光的焦平面。

一种使用上述激光切割系统调焦装置的调焦方法，所述调焦方法包括步骤：

设置一平面切割测试件于所述测量台，所述平面切割测试件相交于切割平面；

沿切割平面移动切割激光，在所述切割测试件上形成一切割痕迹；

识别所述切割痕迹的深度较深段长度，并识别所述较深段切割痕迹的中点，所述中点所在平行于所述切割平面的平面为激光的焦平面。

进一步地，进一步包括步骤，设置被切割物体于切割平面；

测量激光焦平面与被切割物体之间的垂直距离；

缩小激光焦平面与被切割物体之间的垂直距离，所述缩小的垂直距离等于所述激光焦平面与被切割物体之间的垂直距离。

进一步地，所述测量台为一纵切面直角三角形的三角台，所述三角台包括两相互垂直的第一矩形平面和第二矩形平面、二均垂直于所述矩形平面的三角面，以及以与所述第一、第二矩形平面和所述二三角面相交的斜面。