[发明专利]一种利用气流稳定焦点位置的切割嘴

说明书

 

技术领域

本发明涉及激光切割技术领域，具体涉及一种切割嘴。

 

背景技术

激光切割的原理是激光束聚焦在被切割材料表面，利用焦点处极高的能量密度使材料融化或者汽化，同时通过切割嘴喷出的高速气体辅助切割。要实现良好的连续切割，必须满足焦点始终位于被切割材料的表面。当切割材料面积较大时，由于材料本身的不平整度或装夹工具的不平整度，要保证焦点始终位于被切割材料表面变得很困难，从而影响激光切割的效果。目前通常使用的技术有两种：一种是接触式方法，采用压住或者夹住金属薄板的方法，来达到激光切割过程中焦点在材料表面位置恒定的目的；另一种通过电容传感器方式，利用金属切割嘴与被切割材料之间的电容效应，实时调整切割嘴与被切割材料的距离。这两种方法都有其局限性：方法一必须与材料保持接触，可能会破坏材料，同时也会因为必须保持接触而导致使用上的一些限制；方法二必须适用于导体材料切割，同时必须有电动的Z轴来实时调整切割嘴与被切割材料距离，电容传感器及其配套装置成本高，容易受到干扰。

 

发明内容

本发明的目的在于，提供一种利用气流稳定焦点位置的切割嘴，解决以上技术问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种利用气流稳定焦点位置的切割嘴，包括一切割嘴，所述切割嘴内设有一气流腔，所述切割嘴设有进气口和出气口，所述进气口和所述出气口分别联通所述气流腔，其特征在于，所述出气口设置在所述切割嘴的底部，所述出气口的口径不大于3mm。。

本发明的切割嘴的出气口比传统的切割嘴的出气口大，致使本发明的切割嘴具有一个较大的平面，当高压气体通过切割嘴吹向材料表面时，切割嘴与材料之间的空气高速流动，由流体力学的伯努利方程可知，对于重力场中的不可压缩均质流体，当流速高处压力低，流速低处压力高。因此高速流动的气体压力比静止的气体压力低，从而导致材料下表面所受气体压力大于材料上表面所受气体压力，使材料贴近切割嘴，与切割嘴向外吹出的气体压力保持平衡，从而保持切割嘴与被切割材料距离恒定，达到焦距稳定在被切割材料表面的目的。本发明采用上述设计，结构简单、成本低廉、可靠性高，同时又能达到有效稳定材料表面的目的。

所述气流腔的内壁呈弧形，所述气流腔的横截面呈锥形，所述气流腔的顶部口径大于底部口径，所述气流腔的底部设有所述出气口。锥形的气流腔进一步能在出气口产生高压气体，实现稳定材料表面的目的。

所述气流腔的顶部口径不小于3mm，所述气流腔的底部口径不大于3mm。

所述气流腔的内表面可以采用紫铜或陶瓷制成。

有益效果：由于采用上述技术方案，采用本发明进行激光切割时，能使激光焦点位置始终稳定在待切割工件材料表面上。

 

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

 

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。

参照图1，一种利用气流稳定焦点位置的切割嘴，包括一切割嘴1，切割嘴1内设有一气流腔2，切割嘴1设有进气口和出气口3，进气口和出气口3分别联通气流腔2，出气口3设置在切割嘴1的底部，出气口3的口径不大于3mm。本发明的切割嘴1的出气口3比传统的切割嘴1的出气口3大，致使本发明的切割嘴1具有一个较大的平面，当高压气体通过切割嘴1吹向材料4表面时，切割嘴1与材料4之间的空气高速流动，由流体力学的伯努利方程可知，对于重力场中的不可压缩均质流体，当流速高处压力低，流速低处压力高。因此高速流动的气体压力比静止的气体压力低，从而导致材料3下表面所受气体压力大于材料3上表面所受气体压力，使材料3贴近切割嘴1，与切割嘴1向外吹出的气体压力保持平衡，从而保持切割嘴1与被切割材料3距离恒定，达到焦距稳定在被切割材料3表面的目的。本发明采用上述设计，结构简单、成本低廉、可靠性高，同时又能达到有效稳定材料3表面的目的。

气流腔2的内壁呈弧形，气流腔2的横截面呈锥形，气流腔2的顶部口径大于底部口径，气流腔2的底部设有出气口3。锥形的气流腔2进一步能在出气口3产生高压气体，实现稳定材料3表面的目的。气流腔2的顶部口径不小于3mm，气流腔2的底部口径不大于3mmm。气流腔2的内表面可以采用紫铜或陶瓷制成。切割嘴1的进气口可以设置在气流腔2的顶部，也可以设置在气流腔2上部的内壁上。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。