一种新型激光切割喷嘴及具有该喷嘴的激光切割装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种新型激光切割喷嘴及具有该喷嘴的激光切割装置，激光切割喷嘴包括喷嘴本体，喷嘴本体的中部设置有导流通道，且导流通道的底部设置有斜坡切口，斜坡切口与水平面之间的夹角位1～3

【技术实现步骤摘要】
一种新型激光切割喷嘴及具有该喷嘴的激光切割装置


[0001]本专利技术属于激光切割
，具体涉及一种新型激光切割喷嘴及具有该喷嘴的激光切割装置。

技术介绍

[0002]激光切割钢材时，氧气和聚焦的激光束是通过喷嘴射到被切割材料处，从而形成一个气流束。对气流的基本要求是进入切口的气流量要大，速度要高，以便足够的氧化使切口材料充分进行放热反应；同时又有足够的动量将熔融材料喷射吹出。因此喷嘴的设计及气流的控制也是十分重要的因素。
[0003]现有喷嘴的气体通道底部一般为倒锥形结构、正锥形结构或直孔结构，例如CN111032276A、CN106312307A、CN112533727A等技术均采用上述方案，但是实际生产时利用该技术的激光切割机切割14mm厚工件时，速度约0.8
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1m/min，切割断面粗糙度Ra50，切割效率和断面粗糙度均有待进一步提高。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，专利技术人经过实践和总结得出本专利技术的技术方案，本专利技术公开了一种新型激光切割喷嘴，包括喷嘴本体，喷嘴本体的中部设置有导流通道，且导流通道的底部设置有斜坡切口，斜坡切口与水平面之间的夹角位1～3
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，喷嘴本体的导流通道内部安装有多层气体加速内芯。由于激光喷射切割板材时，喷射出的激光交点大约在工件厚度方向的中部，如果采用现有喷嘴结构，在切割工件时，由于工件在切口前侧材料介于熔融和非熔融状态之间，并具备一定的粘度，此时由喷嘴喷射出的气体会将前侧待熔工件材料向前、向下以及切口两侧堆积，进而使得切割断面粗糙度较高以及切割效率也会较低，而本申请由于通过在喷嘴本体底部设置一斜坡切口，利于气体从导向通道底部和斜坡切口处喷出，斜坡切口朝向和喷嘴前进方向一致，进而利用前侧的斜坡切口喷出的气体，会将前侧切口前侧介于熔融和非熔融状态之间的材料先向下吹扫，当喷嘴喷射出的激光束达到该吹扫点时，只会将喷嘴下方的熔融材料进行吹扫，喷嘴下方的材料由于被预先向下吹扫了，随之在激光束进行切割时，将切缝处断面进行切割+修整加工，而不是采用现有喷嘴结构进行的仅仅切割加工，进而有效提高切割效率和降低断面粗糙度，使用该本申请技术的喷嘴后切割14mm厚的工件时，切割速度可达到1.1～1.3m/min，断面粗糙度达到约Ra12.5。
[0005]在上述方案的基础上作出如下改进，所述多层气体加速内芯由上至下依次包括第一芯层、第二芯层、...、第N芯层，第一芯层至第N芯层的中部均设置有锥形通道且锥形通道的锥度逐级增大，且第二芯层至第N
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1芯层的锥形通道的侧部设置有与下一级芯层的锥形通道连通的单向加速结构，第N芯层的底部设置有稳定通道。通过多层气体加速内芯将吹扫气体进行多级加速处理，同时还能降低吹扫气体动能损耗。
[0006]在上述方案的基础上作出如下改进，每个所述导向加速结构均包括由内向外依次设置的若干层圆弧型导道，相邻两层圆弧型导道交错分布且相互连通，且位于内层的圆弧
型导道的尺寸大于外层圆弧型导道对应位置处的尺寸。通过多层圆弧型导道会将加速气体进行加速至下层锥形通道内部，进而实现吹扫气体的加速处理。
[0007]在上述方案的基础上作出如下改进，所述稳定通道的底部和顶部开口直径分别Φ1和Φ2，Φ1和Φ2满足以下要求：导流通道的底部为倒锥形结构。通过稳定通道将经过多层气体加速内芯进行加速后的气体进行稳定处理，进而实现对工件切割处的稳定喷射，通过导流通道处的倒锥形结构实现切割路线和吹扫路线一致，实现切割+断面修整效果。
[0008]本申请还公开一种激光切割装置，包括壳体，壳体的顶部安装有激光发射器，壳体的底部螺纹安装有陶瓷环，陶瓷环的底部螺纹连接有如上述任一方案所述的喷嘴，陶瓷环的外侧安装有冷却机构。由于喷嘴在切割工件时一般距离较近，大概在1mm左右，切割时的热量会反射到喷嘴上，同时激光束在经过折射过程中，一些杂散光照射在其上，也会导致部分热量集中在该处，通过冷却机构对陶瓷环和喷嘴进行冷却处理提高使用寿命。
[0009]在上述方案的基础上作出如下改进，所述冷却机构包括冷却体，冷却体的内部嵌设有螺旋结构的冷却管以及用于吸收陶瓷环热量的冷却副体，冷却管的两端连接有散热体，散热体内部靠近冷却管下端口处设置有单向导流结构。通过采用冷却副体和陶瓷环和喷嘴进行热交换处理，冷却副体和冷却管温度会上升，冷却管上由于连接有散热体，通过散热体冷却管会将冷却副体和自身的温度通过散热体，将热量向外界散播，由于散热体靠近冷却管下端口设置有单向导流结构，内部冷却液会通过单向导流结构进入到冷却管内部，通过冷却副体和冷却管、陶瓷环以及喷嘴本体的热传递，进而将冷却管内部的冷却液挥发，吸收热量并向散热体的另一端进行移动，当进入到散热体处时会经过散热使得冷却液气体液化，重新通过单向导流结构进入到冷却管，该过程不需要外接气源冷却或者液体冷却，故障率会大大降低。
[0010]在上述方案的基础上作出如下改进，所述冷却机构还包括驱动结构，驱动结构包括安装筒、活塞块以及驱动件，安装筒设置在冷却管上并贯穿冷却副体，且与冷却管内腔连通，活塞块滑动设置于安装筒内，能够沿安装筒轴线方向滑动，驱动件设置于安装筒上，用于根据温度升降带动活塞块在安装筒内往复滑移。通过采用上述技术方案，由驱动件根据温度升降带动活塞块往复运动，与导向导流结构配合，进一步提升蓄能效果，有助于提升冷却液脉冲循环速度，进一步提升了散热效率。
[0011]在上述方案的基础上作出如下改进，所述驱动件包括导热丝和记忆金属，导热丝一端与陶瓷环抵接，另一端自安装筒底壁处穿入安装筒中，记忆金属设置在安装筒内，且位于安装筒底壁与活塞块之间，记忆金属一端与活塞块固接，另一端与导热丝固接，记忆金属整体长度能够随温度升降而改变。通过采用上述技术方案，利用记忆金属受热形变与冷却后回形的性能，使得记忆金属形变为活塞块提供往复移动动力，不仅结构简单，方便实用，而且记忆金属形变过程中也会消耗一部分热量，有助于进一步提升散热速率。
[0012]在上述方案的基础上作出如下改进，所述单向导流结构包括若干个特斯拉阀微结构，冷却管和冷却副体、冷却副体和陶瓷环之间设置有导热硅胶，通过特斯拉阀微结构利于
实现气液分离以及单向流动，通过导热硅胶利于提高三者之间的热传导效率。
[0013]在上述方案的基础上作出如下改进，所述冷却体的底部螺纹连接有喷嘴防护罩，喷嘴防护罩的中部设置有安装仓和喷孔。能够对喷嘴罩设形成保护，防止在切割加工时喷嘴出现损坏。
附图说明
[0014]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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，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。
[0015]图1为本专利技术的喷嘴本体的整体结构的剖面图；
[0016]图2为本专利技术中A处的局部发大图；
[0017]图3为本专利技术的激光切割装置的整体结构示意图一；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型激光切割喷嘴，其特征在于，包括喷嘴本体，喷嘴本体的中部设置有导流通道，且导流通道的底部设置有斜坡切口，斜坡切口与水平面之间的夹角位1～3
°
，喷嘴本体的导流通道内部安装有多层气体加速内芯。2.根据权利要求1所述的一种新型激光切割喷嘴，其特征在于，所述多层气体加速内芯由上至下依次包括第一芯层、第二芯层、...、第N芯层，第一芯层至第N芯层的中部均设置有锥形通道且锥形通道的锥度逐级增大，且第二芯层至第N
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1芯层的锥形通道的侧部设置有与下一级芯层的锥形通道连通的单向加速结构，第N芯层的底部设置有稳定通道。3.根据权利要求2所述的一种新型激光切割喷嘴，其特征在于，每个所述导向加速结构均包括由内向外依次设置的若干层圆弧型导道，相邻两层圆弧型导道交错分布且相互连通，且位于内层的圆弧型导道的尺寸大于外层圆弧型导道对应位置处的尺寸。4.根据权利要求3所述的一种新型激光切割喷嘴，其特征在于，所述稳定通道的底部和顶部开口直径分别Φ1和Φ2，Φ1和Φ2满足以下要求：导流通道的底部为倒锥形结构。5.激光切割装置，其特征在于，包括壳体，壳体的顶部安装有激光发射器，壳体的底部螺纹安装有陶瓷环，陶瓷环的底部螺纹连接有如权利要求1至4任一所述的喷嘴，...

【专利技术属性】
技术研发人员：石贤林，宋术丰，李家健，郑志敏，郑盼盼，
申请(专利权)人：安徽东海裕祥智能装备科技有限公司，
类型：发明
国别省市：