本发明专利技术公开了一种外包层工件金属外套管激光非穿透切割设备及方法，包括激光切割装置、电脑机柜和电控柜，激光切割装置包括机架及设置于机架上的切割单元、运动单元和夹持单元，切割单元沿X轴向滑动设置于机架上，运动单元上放置金属套管组件并能够带动金属套管组件沿Y轴向和Z轴向移动，夹持单元用于夹持金属套管组件且能够带动金属套管组件在X轴向转动，金属套管组件与机架平行设置，电控柜与激光切割装置分别与电脑机柜电连接。本发明专利技术可在热室外部远程控制激光自动切割，允许金属外套管不平整表面的定焦距切割，层层切割、能够精确控制激光的切割深度，避免了外包层工件的表面被切割损伤，切割效率高，环境污低。
【技术实现步骤摘要】
一种外包层工件金属外套管激光非穿透切割设备及方法
本专利技术涉及激光切割的
，特别是涉及一种外包层工件金属外套管激光非穿透切割设备及方法。
技术介绍
在反应堆工程领域，常需要在检验热室中需对外包层工件的外套管进行切割，再取出内部的外包层工件。传统方式是在热室中采用切割机对外包层工件金属外套管进行切割，在切割片切割金属外套管过程中产生大量金属颗粒，且需用水流冲击切割片进行降温，所以此过程中不经有废液产生，而且切割效率低、切割深度难控制，会导致无法高效切割并造成取出的燃料棒表面有损伤。申请号CN201810317582.4提供一种核设施水下高压水切割系统，通过引入磨料水射流技术，结合远程控制水下机器人进入贮存设施如乏燃料池内，并携带切割枪移动以切割贮存在贮存设施内的核设施部件，如金属套管组件，这样可以适用于特殊核设施设备的水下作业，但无一般热室内空气介质场景的应用。申请号CN201710196154.6提供一种可远程操作，能够有效地控制切割环境的放射性物质污染扩散、降低热室运行成本的外包层工件切割装置及方法。但目前尚无一种在热室内环保高效精确切割外包层工件金属外套管的方式。现有的切割方式是机械切割，是在热室内采用切割机利用高速转动金属切割片对外套管进行热切割，还需冲水对切割片进行降温。这样，切割过程中既有飞溅金属颗粒产生，也有废液存在，增加日常热室内的清洁和设备维护负担和成本；更重要的是较低的切割效率和不精确的切割深度控制，会损伤外包层工件，导致无法进行后续检验测试。申请号CN201810317582.4提供一种水下高压水切割金属套管组件的系统，这样可以适用于特殊核设施设备的水下作业，但无一般热室内空气介质场景的应用。申请号CN201710196154.6提供一种可远程操作，能够有效地控制切割环境的放射性物质污染扩散、降低热室运行成本的外包层工件切割装置及方法。但目前尚无一种在热室内环保高效精确切割外包层工件金属外套管的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种外包层工件金属外套管激光非穿透切割设备及方法，以解决上述现有技术存在的问题，使外包层工件的金属外套管切割精度容易控制且不损伤外包层工件表面，对环境污染小、切割效率高。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供了一种外包层工件金属外套管激光非穿透切割设备，包括激光切割装置、电脑机柜和电控柜，所述激光切割装置包括机架及设置于所述机架上的切割单元、运动单元和夹持单元，所述切割单元沿X轴向滑动设置于所述机架上，所述切割单元能够利用激光对外包层工件的金属外套管进行逐层切割，所述运动单元上放置金属套管组件并能够带动所述金属套管组件沿Y轴向和Z轴向移动，所述夹持单元用于夹持所述金属套管组件且能够带动所述金属套管组件在X轴向转动，所述金属套管组件与所述机架平行设置，所述电控柜与所述激光切割装置分别与所述电脑机柜电连接。优选的，所述切割单元包括滑动壳体、直线电机传输机构和聚焦机构，所述滑动壳体设置于所述直线电机传输机构上，所述聚焦机构设置于所述滑动壳体内，所述聚焦机构包括光纤隔离头、扫描振镜和场镜，所述扫描振镜和所述场镜的位置按照光路布局，所述光纤隔离头发出的激光经过扫描振镜改变偏转角后穿过用于调焦的场镜到达所述金属外套管的表面。优选的，所述滑动壳体一侧设置有辅助吹气机构，所述辅助吹气机构包括喷气嘴和气泵，所述金属外套管表面和所述激光的交点与所述喷气嘴相对应，所述气泵与所述电脑机柜电连接。优选的，所述电控柜内设置有激光器，所述激光器为纳秒级光纤激光器且与所述光纤隔离头通过光纤连接，所述扫描振镜包括X振镜和Y振镜，所述X振镜、所述Y振镜和所述激光器分别与所述电脑机柜电连接。优选的，所述滑动壳体上设置有光电传感器和测距传感器，所述光电传感器用于检测所述金属套管组件的端面位置，所述测距传感器用于检测所述金属套管组件表面与所述场镜的距离。优选的，所述运动单元包括升降台和Y向移动机构，所述升降台包括气缸和托架，所述托架设置于所述气缸的顶杆上，所述托架用于固定所述金属套管组件，所述Y向移动机构包括相互匹配的导轨和直线电机，所述直线电机与所述气缸的缸体连接。优选的，所述夹持单元包括X向移动机构和卡盘夹具机构，所述X向移动机构包括滑轨和推动气缸，所述卡盘夹具机构的底座设置有与所述滑轨相匹配的滑槽，所述底座与所述推动气缸的顶杆连接，所述卡盘夹具机构的卡盘与所述金属套管组件的形状相匹配。优选的，所述运动单元和所述夹持单元对称设置于所述机架的两端。本专利技术还涉及一种外包层工件金属外套管激光非穿透切割方法，基于上述的外包层工件金属外套管激光非穿透切割设备，具体包括以下步骤：步骤一，将装有外包层工件的六棱柱形的金属外套管用机械手放置于运动单元上，启动电脑机柜上的激光切割处理程序、输入切割层数、选择切割路径并运行，所述电脑机柜控制切割单元带动光电传感器移动并识别金属套管组件的右端位置，同时控制测距传感器实时监测场镜到所述金属套管组件表面的距离并控制运动单元将所述金属套管组件表面移动至场镜的焦点处，之后所述电脑机柜控制开启辅助吹气装置、聚焦机构的X振镜和Y振镜、激光发射器，按照所述激光切割处理程序设定的切割路径进行逐层切割，直至达到设定的切割层数，所述金属外套管正好被切透，所述电脑机柜控制激光发射器、聚焦机构的X振镜和Y振镜关闭，一次激光切割工序完成；步骤二，所述电脑机柜控制运动单元带动所述金属套管组件运动至与夹持单元共轴线处，左、右两侧的夹持单元受电脑机柜控制向中间靠拢并对所述金属套管组件的两端进行夹紧，然后旋转电机带动所述金属套管组件旋转120°，重复步骤一中的操作流程，直至所述金属外套管的第二面切割完成，内部的所述外包层工件便能够取出。优选的，所述步骤一中，所述激光切割工序中的切割面为矩形，且所述金属外套管的第一面包含若干个矩形的所述切割面，当一次激光切割工序完成后，所述电脑机柜控制切割单元进行设定长度的平移，重复所述的操作流程，直至所述光电传感器识别不到所述金属套管组件的右端位置，即所述金属外套管的第一面切割完成。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术的外包层工件金属外套管激光非穿透切割设备及方法，可以在热室外部远程控制激光切割过程，自动化程度高，自动对焦技术使得切割时允许金属外套管不平整表面的定焦距切割，层层切割、能够精确控制激光的切割深度，有效避免了外包层工件的表面被切割损伤；同时利用脉冲激光束辐照使得工件表面吸收激光能量直接升华或者瞬间汽化蒸发，切割效率高，解决了传统热室内机械切割存在环境污染、切割效率低、切割精度难控制引起的外包层工件表面损伤的问题，节省了成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种外包层工件金属外套管激光非穿透切割设备，其特征在于：包括激光切割装置、电脑机柜和电控柜，所述激光切割装置包括机架及设置于所述机架上的切割单元、运动单元和夹持单元，所述切割单元沿X轴向滑动设置于所述机架上，所述切割单元能够利用激光对外包层工件的金属外套管进行逐层切割，所述运动单元上放置金属套管组件并能够带动所述金属套管组件沿Y轴向和Z轴向移动，所述夹持单元用于夹持所述金属套管组件且能够带动所述金属套管组件在X轴向转动，所述金属套管组件与所述机架平行设置，所述电控柜与所述激光切割装置分别与所述电脑机柜电连接。/n
【技术特征摘要】
1.一种外包层工件金属外套管激光非穿透切割设备，其特征在于：包括激光切割装置、电脑机柜和电控柜，所述激光切割装置包括机架及设置于所述机架上的切割单元、运动单元和夹持单元，所述切割单元沿X轴向滑动设置于所述机架上，所述切割单元能够利用激光对外包层工件的金属外套管进行逐层切割，所述运动单元上放置金属套管组件并能够带动所述金属套管组件沿Y轴向和Z轴向移动，所述夹持单元用于夹持所述金属套管组件且能够带动所述金属套管组件在X轴向转动，所述金属套管组件与所述机架平行设置，所述电控柜与所述激光切割装置分别与所述电脑机柜电连接。
2.根据权利要求1所述的外包层工件金属外套管激光非穿透切割设备，其特征在于：所述切割单元包括滑动壳体、直线电机传输机构和聚焦机构，所述滑动壳体设置于所述直线电机传输机构上，所述聚焦机构设置于所述滑动壳体内，所述聚焦机构包括光纤隔离头、扫描振镜和场镜，所述扫描振镜和所述场镜的位置按照光路布局，所述光纤隔离头发出的激光经过扫描振镜改变偏转角后穿过用于调焦的场镜到达所述金属外套管的表面。
3.根据权利要求2所述的外包层工件金属外套管激光非穿透切割设备，其特征在于：所述滑动壳体一侧设置有辅助吹气机构，所述辅助吹气机构包括喷气嘴和气泵，所述金属外套管表面和所述激光的交点与所述喷气嘴相对应，所述气泵与所述电脑机柜电连接。
4.根据权利要求2所述的外包层工件金属外套管激光非穿透切割设备，其特征在于：所述电控柜内设置有激光器，所述激光器为纳秒级光纤激光器且与所述光纤隔离头通过光纤连接，所述扫描振镜包括X振镜和Y振镜，所述X振镜、所述Y振镜和所述激光器分别与所述电脑机柜电连接。
5.根据权利要求2所述的外包层工件金属外套管激光非穿透切割设备，其特征在于：所述滑动壳体上设置有光电传感器和测距传感器，所述光电传感器用于检测所述金属套管组件的端面位置，所述测距传感器用于检测所述金属套管组件表面与所述场镜的距离。
6.根据权利要求1所述的外包层工件金属外套管激光非穿透切割设备，其特征在于：所述运动单元包括升降台和Y向移动机构，所述升降台包括气缸和托架，所述托架设置于所述气缸的顶杆上，所述托架用于固定所述金属套管组件，所述Y向移动机构包括相互匹配的...
【专利技术属性】
技术研发人员：王春明，张威，罗醒，王军，
申请(专利权)人：武汉翔明激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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