[发明专利]一种超高速激光切割头及其使用方法

说明书

本发明公开了一种超高速激光切割头及其切割方法，安装于现有的切割机移动轨道上，通过轨道平行移动的方式用于大范围移动切割头，而通过第一维度调位镜和第二维度调位镜的反射来在小范围的切割区域内快速定位切割点，最后通过准直切割镜使切割激光竖直向下切割。通过四个维度分配激光的平面位移。第一维度调位镜和第二维度调位镜对切割激光位移的控制速度远远快于轨道对切割头的整体移动，故而用来在小范围平面内高速改变切割激光的方位实现超高速切割。

技术领域

本发明涉及大型切割设备技术领域，尤其是采用激光作为切割手段的切割设备技术，具体涉及超高速的一种超高速激光切割头及其使用方法。

背景技术

传统工业和现代工业中，切割技术在国民经济各个领域都是不可或缺的一项技术，并且随着对工件的尺寸和几何形状的要求越来越多样化，很多工件都是通过切割制作的，切割技术在国民经济中的地位也显得到越来越重要。

传统的切割技术大概分为2类，一是物理切割，二是化学切割。

传统的压切、车床以及后来出现的数控车床和高精度车床都是属于物理切割类型，如龙门切割机，其通过利用硬度更高的刀具对原材进行切割，制作出特定几何形状和尺寸的工件。这类切割设备对刀具要求较高，刀具的锋利和硬度影响切割的精度，作为传统的切割方式，其是具有一定不足的，首先切割效率难以提高，其次对于高硬度原材的切割显得抓襟见肘，对刀头的硬度要求进一步提高，造成成本大大增加；且对加工不规则几何形状的工件显得勉强。

高压水刀切割机，也是一种物理切割，其原理是利用高压持续射出水流对原材进行切割，其优点是成本低，环保，缺点很明显，就是对于高硬度原材的切割效率太低。

化学切割方式通常有高温灼烧和化学腐蚀的方式，常见的火焰切割，是利用高温火焰喷射对原材进行切割的一种方式，其优点是易于使用，缺点之一是环保问题严重，之二是因为采用火焰的方式灼烧熔融，火焰的余温会对切割原材的边缘造成影响，不适合用于高精度切割领域。化学腐蚀更多用于蚀刻领域，在此不赘述。

而本发明的技术领域，是采用激光切割，激光切割也是一种高温灼烧的方式，不同于火焰切割的是，激光的聚能精度非常好，可以做到仅灼烧切割线路，而不会或几乎不会影响到路线边缘，相对火焰切割，精度非常高，且节能环保，切割效率也很高。

另外，从切割原材上看，按材料分，有皮革、纸张、木材，橡胶等软料，还有石材、钢板、合金板等硬料，根据不同的原材，选择合适的切割方式，例如火焰切割通常只适合金属型原材。

按原材形状分，原材通常为规则的板状(或面状)，少有其他形状，如块状。而板状的原材根据厚度来分，也有很多差异和不同，越厚的板状原材，对切割技术要求越高，反之则低。

例如对纸张、皮革、布料等非常薄且易切割的原材，其切割难度不大，但通常却要求精度和切割效率要非常高；另外对于不规则的切割形状要求，此时对于此类原材，采用自动化激光切割无疑是很好的一种切割方式的选择。当然，车床的方式也不会太差。

而对于金属板材，采用激光切割也是具有较大优势的；其相较于火焰切割，激光切割精度更好，相较于车床切割，激光切割成本更低，相较于水刀切割，效率更高。激光切割也因其节能环保的特性，近年来应用逐步深入，所占切割领域的比重越来越大。

现有的激光切割技术，例如CN201210047489.9和CN201610383552.4，其结构通常包括切割平台，用于放置切割板材，包括激光发生器，用于产生切割用的激光，在平台上设置多维导轨，用于移动切割头，通过将激光引导至切割头，自切割头射出激光，激光打在板材上，对板材进行灼烧式切割，通过移动切割头，在板材上移动切割轨迹，完成特定形状的切割。其中会遇到的问题有：