[发明专利]一种适用于任意管径、长度的激光切割设备及其切割方法

说明书

本发明公开了一种适用于任意管径、长度的激光切割设备及其切割方法，它的最大优点在于可以同时对管件的多段进行切割，同时能在不同管径、厚度、长度切换的情况下确保管件的中轴线始终不动，由此极大地提升了切割效率以及切割质量。在本发明的激光切割设备中，包括有多个激光头，这些激光头是沿着管件的轴向等间距设置，并且均能对管件进行切割，在机架的一侧设置有旋转电机，旋转电机可以驱动管件正转或反转，在管件第一次正转的工序中，通过系统控制各个激光头循序地断光，使得各个位置的管件激光切割时间逐渐减小，使得在正转工序中各个位置管件的环向切割量不同，随后管件反转复位，在第二次反转的工序中，循序地将各段管件切断。

技术领域

本发明涉及激光切割技术领域，特别是涉及了一种适用于任意管径、长度的激光切割设备及其切割方法。它的最大优点在于可以同时对管件的多段进行切割，同时能在不同管径、厚度、长度切换的情况下确保管件的中轴线始终不动，由此极大地提升了切割效率以及切割质量。

背景技术

现有技术中，采用激光切割机对细长管件进行切割时，一般是由激光头从管件的一端进行切割，随后或者通过导轨移动激光头，或者使得管件沿轴向进给到激光头的下方，进而再对管件的下一个位置进行切割，这种方式使得激光头的空移路径较长，降低了整根管件的切割效率。

目前也有采用多个激光头对管件进行切割的工艺，比如在专利申请号为CN202010698503.6的中国发明专利中，申请人华中科技大学就公开了一种细长管材自动化激光切割方法与装置，属于激光加工领域，该方法将以一定间隔上料的多根管材聚拢，再利用连续/脉冲激光以多次扫描刻蚀的方法进行单面切割，完成后对管材实施并行翻转，并再次进行切割作业，最后重复上述步骤直到切割完成。

简单来说，上述专利中的加工工序是先同时上料多根管件，随后利用松紧机构将这些管件聚拢，由激光头从上下两侧同时对这些管件进行切割，待切割完成后，由松紧机构将这些管件相互分开，同时对这些管件进行转向，使得它们未切割的部分转动到与激光头正对，然后再聚拢管件，重复切割的过程，随后移动激光头至下一个切割工位，再重复上述的加工工序。

上述专利中的方法，就其本质而言，是通过设置多工位来提高整体的切割效率，对于单根管件而言，它的加工过程依旧是分段式循序切割的。

目前还无法实现利用多个激光头同时对一根管件的多段进行同时切割，其主要技术难点在于管件转动的同步性问题，一段管件转动力来源于与其相邻管件产生的摩擦力，在两段管件连接成一体时，这种摩擦力很大，当管件被环向切割时，环向切割量越大，则相邻两段管件之间的摩擦力越小，当环向切割量大于某个临界值（由于管件的壁厚不同，该临界值为管件剩余量的10-30%）时，近端管件和远端管件之间的连接处很短，使得两者之间的摩擦力要小于使得远端管件产生转动所需的扭力，此时远端管件就无法继续转动，这也就使得激光头无法将远端管件完全切断。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述技术现状而提供一种适用于任意管径、长度的激光切割设备及其切割方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种适用于任意管径、长度的激光切割设备，包括有机架，在所述机架一端设置有装夹台，在所述装夹台上设置有旋转电机和转轴，待加工的管件套接在转轴上，所述旋转电机能驱动转轴转动，进而带动管件转动，在所述机架上还间隔设置有多个工作台，这些工作台呈直线排列，待加工的管件同时架设在这些工作台上，在所述工作台上设置有回转机构，所述回转机构包括外转盘和内转盘，所述外转盘和内转盘外径相等且同心设置，所述外转盘和内转盘分别由不同的驱动机构单独驱动，使得所述外转盘和内转盘之间可以发生相对转动，在所述外转盘和内转盘的外圈均沿周向形成有若干V形卡口，所述外转盘和所述内转盘前后层叠，所述外转盘和内转盘上的V形开口在截面上能形成V形的定位卡槽，所述定位卡槽的一面槽壁位于所述外转盘上，另一面槽壁位于所述内转盘上，所述定位卡槽的两面槽壁在截面上形成V形夹角，管件被夹持在所述定位卡槽中进行定位，管件的顶部通过外部的气缸将其限位在所述定位卡槽中；