一种喷嘴、激光切割装置以及利用其的加工方法制造方法及图纸

一种喷嘴、激光切割装置以及利用其的加工方法，属于激光加工领域。喷嘴包括相互连接的进气段和喷气段。其中，进气段具有扩颈部和缩颈部，且具有弧形的内表面。喷气段具有在平行于其轴向断面的平面内分布的喷气孔。该喷嘴可以有效地确保经由其喷出气体的过度气体，从而维持气流的指向性、维持喷射气流的压强。维持喷射气流的压强。维持喷射气流的压强。

【技术实现步骤摘要】
一种喷嘴、激光切割装置以及利用其的加工方法


[0001]本申请涉及激光加工领域，具体而言，涉及一种喷嘴、激光切割装置以及利用其的加工方法。

技术介绍

[0002]由于硬、脆的特点，氧化铝陶瓷主要采用激光技术进行加工。
[0003]光纤激光旋切氧化铝陶瓷微孔工艺，采用激光束照射在陶瓷表面，利用激光释放出来的能量来使陶瓷熔化并蒸发。同时，伴随着激光束和材料相对运动，以形成宽度很窄的线型切缝；或者，通过两者相对圆周运动，以形成宽度很窄的一个环形切缝，而环形切缝内部的氧化铝陶瓷掉落，得到一个孔洞——微孔。但是，目前的加工方式所获得的微孔的质量低下，主要表现为微孔内会形成颗粒物，对其产生堵塞影响。

技术实现思路

[0004]为改善、甚至解决在氧化铝陶瓷激光加工形成的微孔内会形成影响质量的颗粒物的低下问题，本申请提出了一种喷嘴。
[0005]本申请是这样实现的：
[0006]在第一方面，本申请的示例提供了一种喷嘴，其包括：中空的进气段和中空的喷气段。
[0007]其中进气段具有从扩颈部沿第一轴向线收缩延伸至缩颈部的喇叭状的第一内表面，且第一内表面在扩颈部形成进气口；其中喷气段具有直柱形的第二内表面。
[0008]喷气段的一个端部具有在垂直于第二轴向线的断面分布的喷气口，喷气段的另一个端部与进气段在邻近缩颈部连接，从而形成由第一内表面和第二内表面共同限定的流体通道；进气口具有弧形的轮廓，喷气口具有弧形的轮廓；第一轴向线与第二轴向线共线；进气段的沿第一轴向线的断面与第一内表面的交线为弧线。
[0009]根据本申请的一个示例，喷气口呈圆形或椭圆形。
[0010]根据本申请的一个示例，进气口的面积与喷气口的面积之比为1:1至 4000:1。
[0011]根据本申请的一个示例，喷气口的面积为0.25
‑
2.25mm2，进气口的面积为2.25
‑
1000mm2。
[0012]在第二方面，本申请的示例提供了一种激光切割装置，其包括上述的喷嘴。
[0013]在第三方面，本申请的示例提供了一种激光切割装置，其包括：机架、载具、功能头以及喷嘴。
[0014]其中的载具连接于机架；功能头具有壳体以及固定于壳体内的激光发生器和气体发生器，且该功能头通过壳体连接于所述机架。喷嘴以扩颈部连接于壳体。气体发生器的喷出的气流和激光发生器的光路被约束通过流体通道由喷气口同轴出射。
[0015]根据本申请的一个示例，激光发生器设置有用于旋转激光的振镜。
[0016]根据本申请的一个示例，包括载具包括支撑台、通过第一位移机构连接于支撑台
的载物台。
[0017]根据本申请的一个示例，包括第二位移机构，功能头通过第二位移机构连接于机架。
[0018]在第四方面，本申请的示例提供了一种利用激光切割装置加工目标对象的方法。
[0019]在以上实现过程中，本申请实施例提供的喷嘴采用结构和功能上的分段式结构设计，即进气段和喷气段。其中，进气段具有喇叭状的弧形内表面，从而使得气体在进入到喷嘴内时的振动在相当程度上得以被抑制，使喷嘴整体振动减小(避免气体喷出时的方向因振动而发生大幅度改变)。同时，喷气段具有直柱形内表面，从而可以使喷嘴喷出的气流“定向”地出射到目标位置。进一步地，由于喷气段具有平行于其轴向断面的喷气口，因此，气流在喷气口的扩散可以在一定程度上被抑制，从而有助于避免气流压强过度减小(气流冲击作用强)。
[0020]综上，通过形状的改进，减小气流引起的喷嘴的振动，使喷嘴姿态稳定，同时还可以使气流避免过度分散而保持强冲击作用，以定向地通过气流冲击目标位置。
[0021]基于上述喷嘴的特性，当将其应用于激光切割设备时，喷嘴可以高效地将激光融化的目标切割材料吹走，而不会驻留于切割位置，即保持切割位置的干净，从而可以获得完整和整洁的切割痕迹和形状。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
[0023]图1为本申请实施例中的喷嘴的结构示意图；
[0024]图2示出了图1的喷嘴的主视图；
[0025]图3示出了图2的喷嘴的A
‑
A面的剖视示意图；
[0026]图4示出了一种作为与图1的喷嘴对比的喷嘴的结构示意图；
[0027]图5示出了一种图4的喷嘴的剖视示意图；
[0028]图6示出了作为与图1的喷嘴对比的另一种喷嘴的剖视示意图；
[0029]图7示出了本申请示例中基于图1的喷嘴提出的激光切割装置的原理结构示意图；
[0030]图8给出了本申请示例中基于激光切割装置进行加工的工艺流程图。
[0031]图标：100
‑
喷嘴；101
‑
进气段；1011
‑
第一轮廓；1011a
‑
第一轮廓；1012
‑ꢀ
进气口；1013
‑
第一内表面；102
‑
喷气段；1021
‑
第二轮廓；1021a
‑
第二轮廓； 1022
‑
喷气口；1023
‑
第二内表面；103
‑
流体通道；301
‑
扩颈部；302
‑
缩颈部； 10
‑
切割头；30
‑
加工平台。
具体实施方式
[0032]在现有技术中，光纤激光旋切氧化铝陶瓷微孔工艺常常存在微孔质量不高的问题。为此，一般都需要对切割后的氧化铝陶瓷工件进行适当的二次加工。这就导致产品质量一致性差，制作周期延长，从而大大提高制作成本。
[0033]经过分析，专利技术人意外地发现，导致上述问题的原因在于，切割过程中配套使用的
冷却装置的问题。
[0034]具体而言，相对于其它陶瓷，氧化铝陶瓷有较高的导热系数，因此，当光纤激光束照射在陶瓷表面时，激光束释放的热量会迅速地传导到目标切割区域之外的其它邻近区域。
[0035]因此，在激光环形切割氧化铝以制作微孔的过程中，微孔内部及周边会聚集大量的热量，从而使这些位置的氧化铝迅速处于熔融状态。
[0036]针对该情况，为了降低氧化铝陶瓷的表面温度，以避免陶瓷热胀冷缩开裂，采用气嘴直吹等方式对氧化铝陶瓷进行降温。
[0037]但是，在气嘴直吹的降温过程中，气嘴中气体的流向会将熔融的氧化铝吹入预先切割的微孔内。而随着激光束的远离，陶瓷表面的温度逐渐降低，因此，熔融的氧化铝会重新凝固在微孔的内部，从而对微孔的质量造成较大影响。
[0038]换言之，气嘴因为加工材料的特殊性需要本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种喷嘴，其特征在于，包括：中空的进气段，具有从扩颈部沿第一轴向线收缩延伸至缩颈部的喇叭状的第一内表面，所述第一内表面在所述扩颈部形成进气口；中空的喷气段，具有直柱形的第二内表面；所述喷气段的一个端部具有在垂直于第二轴向线的断面分布的喷气口，所述喷气段的另一个端部与所述进气段在邻近所述缩颈部连接，从而形成由所述第一内表面和所述第二内表面共同限定的流体通道；所述进气口具有弧形的轮廓，所述喷气口具有弧形的轮廓；所述第一轴向线与所述第二轴向线共线；所述进气段的沿所述第一轴向线的断面与所述第一内表面的交线为弧线。2.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述喷气口呈圆形或椭圆形。3.根据权利要求1或2所述的喷嘴，其特征在于，所述进气口的面积与所述喷气口的面积之比为1:1至4000:1。4.根据权利要求1或2所述的喷嘴，其特征在于，所述喷气口的面积为0.25
‑
2.25mm2，所述进气口的面积为2.25
...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟诚，杨竹梅，陈湘文，陈少煌，王自，王海龙，张万年，
申请(专利权)人：松山湖材料实验室，
类型：发明
国别省市：