[发明专利]一种激光切割圆孔或椭圆孔的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光切割方法，特别是涉及一种激光切割圆孔或椭圆孔的方法。

背景技术

目前，激光切割虽然在速度、精度等方面比传统切割具有一定的优势，但是孔质量方面却一直是一个难攻破的难关，如孔尺寸不符合要求、孔壁质量不好等，特别是对于精密零件而言，孔质量的好坏直接影响整个精密零件的质量。

高精密零件的用途很广，被广泛应用于各种领域的高新技术产品中，特别是对于高精密检测设备而言，高精密零件是高新技术产品中的关键所在，所以对于高精密金属薄片零件的激光加工，最重要的是切割的外形尺寸控制，由于激光加工本身的特性，激光在开启和关闭时，切割速度并不是恒定不变的，虽然设备的加速度大小可以自行调整，但是如果加速过程的运行距离不够长，则会导致在切割零件尺寸时因速度问题造成了切割尺寸出现了偏差，且直线和弧线切割时的切缝宽度是有差别的，即使是在同样的功率、频率、焦距高度、加工速度等参数下，这细微的几微米的差别对高精度的零件都有很大的影响，虽然有时候只有几微米的误差，但是就有可能因为这几微米造成设备的性能不好或者测试的数据不准确，这样就造成了没必要的损失，既浪费了时间又浪费了财力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种激光切割圆孔或椭圆孔的方法，以解决现有激光切割圆孔或椭圆孔尺寸精度不高的问题。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种激光切割圆孔或椭圆孔的方法，包括如下步骤：

（1）开启激光切割设备，以圆孔或者椭圆孔的内部一个点为激光入刀点，沿一个圆弧切割至圆孔或椭圆孔的切入点，所述圆弧的弧长足以使得在到达所述切入点时为预定的切割速度，所述圆弧与所述圆孔或椭圆孔相内切，所述切入点为切点，所述预定的切割速度不低于5mm/s；

（2）以预定的切割速度，从所述切入点沿所述圆孔或椭圆孔的形状切割，切割方向与沿所述圆弧切割的方向相同，并运行回到所述切入点；

（3）关闭所述激光切割设备，从所述切入点回到所述圆孔或椭圆孔的内部，完成切割。

切割方式和切割速度是影响孔尺寸的主要因素，传统的切割方式在切割圆孔或者椭圆孔零件时，并未精准考虑到激光切割设备在切割启动时的加速度大小的问题，导致在切割零件尺寸时因速度问题造成了切割尺寸出现了偏差，由于激光设备本身的特性，在入刀口（启动）、末刀口（关闭）的切割速度并不是匀速的，在启动时是匀加速的过程，加速到一定的切割速度后匀速，切割完成后，关闭激光切割设备直到激光设备完全停止时，是减速过程，如果切割圆孔或椭圆孔时切割速度不恒定将使得切割的图形及尺寸发生改变，而导致圆孔或椭圆孔的尺寸精度不高，采用以上技术方案进行切割，由于在启动时，以圆孔或者椭圆孔的内部一个点为激光入刀点，沿一个圆弧切割至圆孔或椭圆孔的切入点，所述圆弧的弧长足以使得在到达切入点时为预定的切割速度，所述圆弧与所述圆孔或椭圆孔相内切，所述切入点为切点，这样能保证当切割到达圆孔或椭圆孔的切入点时，激光的运动方向正好与切割圆孔或椭圆孔的切割速度方向一致，使其在切入点时的切割损耗最小，从而巧妙的避开了初始的加速切割过程，且在不低于5mm/s的切割速度下，能保证圆孔或椭圆孔的孔尺寸的精度，从而提高了激光在加工圆孔或椭圆孔零件，特别是加工高精密金属零件的工艺标准。

优选地，所述圆弧的弧长由以下公式计算得到：S=V²/2a，其中，S表示所述圆弧的弧长，V为所述预定的切割速度，a为所述激光切割设备的加速度。

由于激光切割设备的初速度为0 mm/s，按以上公式计算出圆弧的弧长后，再根据弧长S= r×θ，其中r为圆弧的半径，θ为圆弧的圆心角（以弧度表示），当已知弧长后，可以根据实际需要设定圆弧的半径或圆心角，算出另一个参数，即可确定圆弧，所以弧线的走向可以有很多种，根据以上确定的圆弧切割时，到达切入点时即能保证速度的方向和大小均与预定的切割速度相同。

优选地，所述预定的切割速度为5 ~15 mm/s。

激光设备的光束是属于脉冲式的，不同的切割速度对切割圆弧的尺寸会有一定的影响，切割速度的大小会影响精密孔的尺寸，实验证明，切割速度在5～15mm/s时切割出来的圆弧轨迹最接近理想圆弧，对切割精密孔的尺寸影响最小。

优选地，所述激光切割设备为激光波长为1064nm～1090nm的红外激光器。

优选地，当采用空气作为辅助气体切割时，激光的功率为85～90W，频率为2.2～3.0KHz。