采用激光加工孔的方法

摘要

本发明涉及一种采用激光加工孔的方法。所述采用激光加工孔的方法包括以下步骤：使激光切割头与待加工材料上的第一定位点间隔一预设的加工距离，聚焦激光于所述第一定位点，以于所述待加工材料上形成第一起点孔；所述激光切割头控制激光从所述第一起点孔开始沿待加工轨迹线移动并终止于所述第一起点孔，以在所述待加工材料上形成第一切割孔；使所述激光切割头与所述待加工材料上不同于所述第一定位点的第二定位点间隔所述加工距离，聚焦激光于所述第二定位点，以于所述待加工材料上形成第二起点孔。所述采用激光加工孔的方法的加工良率高。

权利要求

1.一种采用激光加工孔的方法，其特征在于，包括以下步骤：

使激光切割头与待加工材料上的第一定位点间隔一预设的加工距离，聚焦激光于所述第一定位点，以于所述待加工材料上形成第一起点孔；

所述激光切割头控制激光从所述第一起点孔开始沿待加工轨迹线移动并终止于所述第一起点孔，以在所述待加工材料上形成第一切割孔；在形成所述第一切割孔的过程中，所述激光切割头的移动轨迹处于同一平面内，且所述平面与所述第一定位点之间的距离等于所述加工距离；

使所述激光切割头与所述待加工材料上不同于所述第一定位点的第二定位点间隔所述加工距离，聚焦激光于所述第二定位点，以于所述待加工材料上形成第二起点孔；以及所述激光切割头控制激光从所述第二起点孔开始沿待加工轨迹线移动并终止于所述第二起点孔，以在所述待加工材料上形成第二切割孔；在形成所述第二切割孔的过程中，所述激光切割头的移动轨迹处于同一平面内，且所述平面与所述第二定位点之间的距离等于所述加工距离，所述第一切割孔与所述第二切割孔均为圆孔，所述第一切割孔及所述第二切割孔的直径均小于或等于1毫米。

2.如权利要求1所述的采用激光加工孔的方法，其特征在于，所述加工距离为0.5毫米。

3.如权利要求1所述的采用激光加工孔的方法，其特征在于：聚焦激光于所述第一定位点的步骤之前，所述方法还包括：于待加工材料表面上绘制待加工轨迹线，所述待加工轨迹线经过所述第一定位点。

4.如权利要求1所述的采用激光加工孔的方法，其特征在于，所述激光切割头上具有喷嘴，在所述激光切割头切割所述待加工材料时，所述喷嘴喷出高压气体以冷却所述待加工材料。

5.如权利要求4所述的采用激光加工孔的方法，其特征在于，所述激光切割头还包括随动组件，所述随动组件包括连接于所述喷嘴上的随动传感器以及与所述随动传感器电性连接的随动控制器，于所述待加工材料上形成所述第一起点孔之前，所述随动传感器感测所述激光切割头与所述第一定位点之间的距离信息并将所述距离信息传输至所述随动控制器，所述随动控制器根据所述距离信息控制所述激光切割头朝向或者远离所述待加工材料移动，以使所述喷嘴与所述第一定位点之间的距离等于所述加工距离。

6.如权利要求4所述的采用激光加工孔的方法，其特征在于，所述喷嘴的喷出口径为

0.5～1.5毫米。

说明书

采用激光加工孔的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种激光加工方法，尤其涉及一种采用激光加工孔的方法。

背景技术

[0002] 工业生产过程中经常需要于板材上加工小孔，如直径小于1毫米的圆孔。目前加工小孔一般采用三种方式：一种是采用CNC(computer numerical control)进行加工，CNC需要利用铣刀等刀具切割板材来实现加工，其加工速度较慢且容易造成刀具磨损。另一种方式是于金属板上进行化学腐蚀进行加工，然而，化学腐蚀对环境污染很大，而且化学腐蚀不能加工对抗化学腐蚀的金属。第三种方式是采用激光加工。然而，由于激光加工中激光切割产生的热量不能及时全部地被激光头喷射的气体带走，导致残余热量不断累积，使待加工金属板材变形，因而板材上变形处的小孔在圆度及断面效果差，例如毛刺多，甚至毛刺会堵塞小孔，或者切割断面粗不够光滑，进而影响加工良率。

发明内容

[0003] 有鉴于此，有必要提供一种加工良率较高的采用激光加工孔的方法。

[0004] 一种采用激光加工孔的方法，包括以下步骤：

[0005] 使激光切割头与待加工材料上的第一定位点间隔一预设的加工距离，聚焦激光于所述第一定位点，以于所述待加工材料上形成第一起点孔；

[0006] 所述激光切割头控制激光从所述第一起点孔开始沿待加工轨迹线移动并终止于所述第一起点孔，以在所述待加工材料上形成第一切割孔；在形成所述第一切割孔的过程中，所述激光切割头的移动轨迹处于同一平面内，且所述平面与所述第一定位点之间的距离等于所述加工距离；

[0007] 使所述激光切割头与所述待加工材料上不同于所述第一定位点的第二定位点间隔所述加工距离，聚焦激光于所述第二定位点，以于所述待加工材料上形成第二起点孔；以及

[0008] 所述激光切割头控制激光从所述第二起点孔开始沿待加工轨迹线移动并终止于所述第二起点孔，以在所述待加工材料上形成第二切割孔；在形成所述第二切割孔的过程中，所述激光切割头的移动轨迹处于同一平面内，且所述平面与所述第二定位点之间的距离等于所述加工距离。

[0009] 在其中一个实施例中，所述加工距离为0.5毫米。

[0010] 在其中一个实施例中，所述第一切割孔与所述第二切割孔均为圆孔，所述第一切割孔及所述第二切割孔的直径均小于或等于1毫米。

[0011] 在其中一个实施例中，聚焦激光于所述第一定位点的步骤之前，所述方法还包括：于待加工材料表面上绘制待加工轨迹线，所述待加工轨迹线经过所述第一定位点。

[0012] 在其中一个实施例中，所述激光切割头上具有喷嘴，在所述激光切割头切割所述待加工材料时，所述喷嘴喷出高压气体以冷却所述待加工材料。

[0013] 在其中一个实施例中，所述激光切割头还包括随动组件，所述随动组件包括连接于所述喷嘴上的随动传感器以及与所述随动传感器电性连接的随动控制器，于所述待加工材料上形成所述第一起点孔之前，所述随动传感器感测所述激光切割头与所述第一定位点之间的距离信息并将所述距离信息传输至所述随动控制器，所述随动控制器根据所述距离信息控制激光气割头朝向或者远离所述待加工材料移动，以使所述喷嘴与所述第一定位点之间的距离等于所述加工距离。

[0014] 在其中一个实施例中，所述喷嘴的喷出口径为0.5～1.5毫米。

[0015] 上述激光切割头加工两个起点孔时，由于激光切割头与待加工材料之间的加工距离相等，进而可以防止切割孔达到一定数量后，由于待加工材料的严重变形而导致加工出不良品的问题，提高了加工良率。而在加工两个切割孔时，激光切割头与待加工材料之间的距离不进行调整，从而可以防止了激光切割头在加工切割孔的过程中因调整距离而上下移动，提高了加工效率，也避免激光切割头在上下移动过程中因碰撞到毛刺而造成的加工不良。

附图说明

[0016] 图1为一实施例的激光切割头的立体示意图；

[0017] 图2为图1所示激光切割头的另一视角的立体示意图；

[0018] 图3为一实施例的采用激光加工孔的方法的步骤流程图；

[0019] 图4为待加工材料的局部的平面示意图；以及

[0020] 图5为一实施例的激光切割头加工孔时的立体示意图。

具体实施方式

[0021] 为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

[0022] 请参阅图1及图2，一实施例的采用激光加工孔的方法，其采用的激光切割头100包括激光接头10、准直镜座20、聚焦镜座30、保护镜座50、喷嘴60、气管接头70、随动组件80以及聚焦调节组件90。激光接头10、准直镜座20、聚焦镜座30、保护镜座50、喷嘴60依次连接，气管接头70设置于准直镜座20、聚焦镜座30及保护镜座50的一侧并与喷嘴60连通，随动组件80连接于聚焦镜座30上，用于在切割过程中控制喷嘴60与待加工材料200保持恒定的距离，例如0.5毫米。聚焦调节组件90设置于聚焦镜座30上。

[0023] 具体地，激光接头10用于与光纤激光器接头相连以导入激光。准直镜座20内装设有准直镜(图未示)，准直镜用于把导入的发散、小直径激光束，准直放大成平行、大直径激光束。聚焦镜座30内装设有聚焦镜(图未示)。保护镜座50活动地设置于聚焦镜座30的一端，其内装设有保护镜(图未示)。保护镜座50一侧还设置有两个把手51，用于移动保护镜座50以方便检测/更换保护镜。喷嘴60处于激光气割头100的端部并与聚焦镜座30连接。喷嘴60上套设有绝缘环61。喷嘴60可引导高压气体喷射至带切割材料上。在本实施方式中，喷嘴60采用紫铜材料制成，绝缘环61为陶瓷材料制成。气管接头70与外接气管连接，用于引导气体进入喷嘴60。在本实施方式中，气管接头70为高压气管接头，用于与外接高压气管连接，将高压气流导入激光切割头100内。

[0024] 随动组件80包括随动传感器81以及随动控制器(图未示)。随动传感器81固定设置于聚焦镜座30上，用于感测激光气割头100与待气割材料的距离。随动控制器与随动传感器81电性连接。在本实施方式中，随动控制器与随动传感器81通过电缆相连，可向随动传感器
81传递0-10伏电压。以控制激光切割头100。

[0025] 聚焦调节组件90用于调节聚焦镜在激光切割头10中的位置。聚焦调节组件90包括刻度盘91、第一紧固件93、第二紧固件95以及两个刻度盘紧固件97。刻度盘91装设于聚焦镜座30上并与聚焦镜连接，刻度盘91旋转时可驱动聚焦镜相对激光气割头10沿光轴方向移动。在本实施方式，刻度盘91可以调节聚焦镜的行程为8毫米，在本文中以刻度盘91上的“0”刻度代表聚焦镜的常用位置，刻度盘91对聚焦镜的调整范围为+3毫米至﹣5毫米，即聚焦镜朝远离准直镜的方向移动3毫米的位置至聚焦镜朝准直镜的方向移动5毫米的位置。第一紧固件93设置于刻度盘91的中心，并将刻度盘91固定于聚焦镜座30上。第二紧固件95邻近第一紧固件93设置于刻度盘91上，并固定刻度盘91。两个刻度盘紧固件97分别穿设于刻度盘91的两侧，用于固定刻度盘91。

[0026] 请一并参阅图3至图5，一实施例的采用激光加工孔的方法，包括以下步骤：

[0027] 在步骤S101中，使激光切割头100与待加工材料200上的第一定位点201间隔一预设的加工距离L，聚焦激光于第一定位点201，以于待加工材料200上形成第一起点孔202。

[0028] 所述预设的加工距离L可以设定均为0.5毫米，即激光切割头100的喷嘴60与待加工材料200表面保持0.5毫米的距离。具体地，待加工材料200可为金属圆管，当待加工材料200因表面不平整或者因多次加工后受热变形产生翘曲等造成喷嘴60与待加工材料200表面的距离大于或者小于0.5毫米时，随动传感器81感测二者之间的距离信息并将所述距离信息传输至随动控制器，随动控制器根据所述距离信息控制激光气割头100朝向或者远离待加工材料200移动，以调整喷嘴60与待加工材料200表面上第一定位点201之间的距离。可以理解，所述预设的加工距离L可以根据需要进行设定，例如0.3毫米，0.8毫米等。

[0029] 在步骤S102中，激光切割头100控制激光从第一起点孔202开始沿待加工轨迹线移动并终止于第一起点孔202，以在待加工材料200上形成第一切割孔203；在形成第一切割孔203的过程中，激光切割头100的移动轨迹处于同一平面P1内，且平面P1与第一定位点202之间的距离等于所述加工距离L。

[0030] 在本实施方式中，第一起点孔202及第一切割孔203均为圆孔，且第一起点孔202的直径远小于第一切割孔203的直径。第一切割孔203的直径小于或等于1毫米。激光切割头100在切割形成第一切割孔203的过程中，喷嘴60喷出高压气体以冷却待加工材料200，喷嘴
60的喷出口径大小直径为1.5毫米。同时在切割过程中，随动组件80关闭，即激光切割头100不随待加工材料200的表面变形而移动，激光切割头100的移动轨迹所在的平面P与第一定位点202之间的距离等于所述预设距离L。可以理解，喷嘴60的直径可以为0.5-1.5毫米，例如具体为1.2毫米、1毫米、0.8毫米或者0.5毫米等预设直径。第一切割孔203也可以为椭圆形孔，或者其他几何形状的孔。

[0031] 在步骤S103中，使激光切割头100与待加工材料200上不同于第一定位点201的第二定位点205间隔所述加工距离L，聚焦激光于第二定位点205，以于待加工材料200上形成第二起点孔206。

[0032] 具体地，当待加工材料200因表面不平整或者因多次加工后受热变形产生翘曲等造成喷嘴60与待加工材料200表面的距离大于或者小于0.5毫米时，随动传感器81感测二者之间的距离信息并将所述距离信息传输至随动控制器，随动控制器根据所述距离信息控制激光气割头100朝向或者远离待加工材料200移动，以调整喷嘴60与待加工材料200上第二定位点205之间的距离，使得该距离与激光加工头100加工第一起点孔202时的距离相等。

[0033] 在步骤S104中，激光切割头100控制激光从第二起点孔206开始沿待加工轨迹线移动并终止于第二起点孔206，以在待加工材料200上形成第二切割孔207；在形成第二切割孔207的过程中，激光切割头100的移动轨迹处于同一平面P2内，且平面P2与第二定位点205之间的距离等于所述加工距离L。

[0034] 可以理解，在步骤S101之前，即在聚焦激光于第一定位点201之前，还可包括以下步骤：于待加工材料200表面上绘制形成待加工轨迹线，所述待加工轨迹线经过第一定位点201与第二定位点205，则步骤S102中形成第一切割孔203的步骤为：激光切割头100控制激光从第一起点孔202开始沿所述待加工轨迹线移动并终止于第一起点孔202，以在待加工材料200上形成第一切割孔203。步骤S104中形成第二切割孔207的步骤为：激光切割头100控制激光从第二起点孔205开始沿所述待加工轨迹线移动并终止于第二起点孔205，以在待加工材料200上形成第二切割孔207。

[0035] 类似地，当需要加工三个及以上的切割孔时，可按照上述步骤进行，仅需保证在加工起点孔时，激光切割头100与对应的定位点之间的距离与上述加工距离L相等，然后在形成每个切割孔时，激光切割头100与待加工材料200表面的距离不需调整。

[0036] 由传统的激光切割原理得知，激光切割第一起点孔202后，在待加工材料200表面上会有毛刺产生，毛刺高度可达0.8毫米以上，当激光切割头100切割待加工材料200时，激光切割头100会与毛刺接触，随动组件80则控制激光切割头100远离毛刺，当激光切割头100距离待加工材料200表面的距离大于预设距离时，随动组件80又控制激光切割头100向待加工材料200运动，撞上毛刺，依此，激光切割头100反复上下运动，不能完成第一切割孔203的激光加工，或者加工出不良品。而如果在加工多个第一切割孔203时一直关闭随动组件80，则当形成的切割孔达到一定数量后，待加工材料200会受热变形严重，加工出不良品。

[0037] 而本实施例的采用激光加工孔的方法中，激光切割头100沿待加工轨迹线切割待加工材料200形成第一切割孔203或第二切割孔207时，在切割孔的范围内，待加工材料200受激光切割产生的热变形很小，激光切割头100不随待加工材料200上下移动(即激光切割头100的移动轨迹所在的平面与第一定位点201之间的距离等于所述加工距离L)也不影响切割效果，这样就解决了激光切割头100上下反复运动的问题。而在形成第二切割孔207的第二起点孔206时，由于激光切割头100可随待加工材料200表面上下移动，因而保持加工第二定位点205的加工距离与加工第一定位点201的加工距离相等，进而可以防止切割孔达到一定数量后，由于待加工材料200的严重变形而导致加工出不良品的问题。

[0038] 另外，当第一切割孔203或第二切割孔207的直径为1毫米以下时，在第一切割孔203或第二切割孔207的范围内，待加工材料200受激光切割产生的热变形会变得更小。采用本实施例的采用激光加工孔的方法的效果更佳。

[0039] 另外，由于形成第一切割孔203及第二切割孔207的过程中，激光切割头100不会反复上下移动，因而提高了激光切割效率。

[0040] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。