[发明专利]激光切割装置及切割方法

说明书

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。