一种钢木家具激光切割装置的制作方法

本发明涉及一种钢木家具激光切割装置，属于激光切割。

背景技术：

1、钢木家具是指钢材和木材通过物理方式组合而成的家具，其主体结构以木材（包括人造板）为板面基材，以钢材为骨架基材，配合制成的各种家具，钢材表面一般经过表面，如采用粉末静电喷涂制成涂层。

2、如果采用传统机械切割机对钢木家具进行切割时，尤其是对钢材和木材的复合板材进行切割时，切割钢材的阻力大，容易过热，很容易造成复合的木材发生“烧糊”，从而影响外观质量。另外，如果对已经经过表面处理的钢材进行切割时，传统机械切割机很容易造成钢材表面的涂层发生局部崩裂，需要二次修补。因此，一般为保证切割质量，通常需要使用激光切割机来对钢木家具进行切割作业。

3、激光切割的加工过程是由激光头、激光发生器、运动机构、控制系统等几大部分共同配合完成的，激光切割原理是用聚焦镜将激光束聚焦在工件表面使其熔化，并使激光束与切割材料沿着制定好的轨迹做相对运动，从而形成一定形状的切割产品。

4、在影响切割效果的全部因素中，激光焦点位置是重中之重，一旦焦点位置发生较大偏移，这将直接影响到切缝的位置发生改变，以及切缝内部光束偏差，进而影响切缝宽度，因为切缝的宽度对切割面的粗糙度、底部熔渣的附着状态等几乎所有的切割效果都将发生变化，影响产品的切割品质。

5、通常而言，焦点位置于工件表面称之为零焦，位于其上方称之为正焦，位于其下方则称之为负焦，激光焦点位置是指相对于待切割的工件表面而言，激光光束焦点与其之间的距离。通常，焦点位于工件表面称之为零焦，位于其上方称之为正焦，位于其下方称之为负焦。

6、一般而言，激光切割头透镜的焦距越短，激光焦点的深度越小，而激光切缝随焦点位置变化的幅度也会越大，当激光焦点位置位于工件表面时切缝宽度是最小的，如果改变焦点位置，不论是正离焦还是负离焦，激光切缝宽度都会变大，使用的激光切割头焦距不同，切缝变宽的程度也会不同。

7、在正焦切割中，在一定范围内，激光焦点位置的正离焦越大，材料表面光斑尺寸也越大，切割面就越亮越光滑。正焦切割的切割速度较慢，如果焦点过高，很容易导致切不透且返渣，并且激光头发烫等。

8、在负焦切割中，上部分切割幅度大，切割速度快，如果焦点过低，会不利于排渣，容易挂熔渣。

9、在对较厚木板的激光切割过程中，尤其是钢木板材（木材面朝上），为保证切割速度，通常都是负焦切割，再加上钢材的熔点远低于木材，这易导致切割木材产生的木屑由于未能及时汽化导致卡在切缝中，不但产生挂熔渣现象，而且还影响对激光焦点位置的判断，从而使得焦点越来越低，最终造成切缝中产生大量的积渣，有一部分积渣通常是钢渣与木屑复合并与木材切割面连接为一体，无论是采用激光二次切割处理还是机械刀片断开，都会影响切割面的外观质量。

10、因此，对于钢木板材的激光切割，如何在保证切割速度的同时，显著降低积渣现象，提升切割面的外观质量，是丞待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种钢木家具激光切割装置，具体技术方案如下：

2、一种钢木家具激光切割装置，包括机床承载平台、x向移动机构、y向移动机构、z向移动机构、激光切割器，所述激光切割器在z向移动机构的驱动下沿着机床承载平台的高度方向进行升降运动，所述z向移动机构在y向移动机构的驱动下沿着机床承载平台的宽度方向进行平移往复运动，所述y向移动机构在x向移动机构的驱动下沿着机床承载平台的长度方向进行平移往复运动；所述激光切割器包括激光头、与激光头同轴设置的发射槽、安装在发射槽的槽底处的激光发生器、位于发射槽内的聚焦镜组件，所述发射槽的下端延伸至激光头的下端且呈敞开设置，所述激光发生器发出的激光经过聚焦镜组件聚焦后进行切割作业，所述激光头的下端可拆卸连接有动态调焦镜筒，所述激光头的下端还嵌设有圆环形超声波振子，所述动态调焦镜筒在超声波振子的驱动下动态调整激光焦点位置，激光焦点位置在零焦处上下波动距离不超过350μm。

3、更进一步的改进，所述动态调焦镜筒包括外筒、安装在外筒下端的镜片件，所述镜片件的中央设置有凸透镜腔，所述凸透镜腔的内部设置有透明液体介质和位于透明液体介质上方的气体介质区，所述外筒与激光头的下端螺纹连接；所述凸透镜腔的下端面为向下凸起的球冠面，所述凸透镜腔的上端面为平面。

4、更进一步的改进，所述透明液体介质由水和甘油按照质量比100:2.3的质量比混合制成。

5、更进一步的改进，所述发射槽被聚焦镜组件分隔为位于聚焦镜组件上方的发生腔和位于聚焦镜组件下方的正压腔，所述激光头上设置有两条与正压腔相连通的气体通道。

6、更进一步的改进，所述凸透镜腔的四周设置有多个与正压腔相连通的喷气孔。

7、更进一步的改进，所述气体介质区内含有二氧化碳，所述气体介质区内二氧化碳的体积分数为23%~26%。

8、更进一步的改进，所述激光头的下端还设置有用来容纳超声波振子的安装槽，所述激光头上还设置有最少两条与安装槽相连通的冷却水通道。

9、更进一步的改进，所述激光头的外部还套设有锁紧螺圈，所述锁紧螺圈与激光头的下端螺纹连接且锁紧螺圈抵紧外筒。

10、更进一步的改进，所述超声波振子与镜片件之间涂覆有超声耦合剂。

11、更进一步的改进，所述激光头的下端还设置有圆环形的插槽，所述镜片件的上端一体连接有与插槽呈间隙配合的插圈，所述超声波振子位于插槽的外周，所述超声波振子、插圈和凸透镜腔均同轴设置。

12、本发明的有益效果：

13、1、本发明所述钢木家具激光切割装置通过对现有激光切割机的结构进行优化改进，通过对激光头的下端微调并加装动态调焦镜筒，对激光切割机的整体结构并无大改动，因此，通用性好，能够适用于市场上绝大多数的激光切割机，应用前景大。

14、2、本发明所述钢木家具激光切割装置能够用于金属、木材的切割，尤其适用于钢木家具的切割作业；切割质量好，切割效率高，切缝中不容易出现挂熔渣现象，切缝中不容易产生积渣，切割面的外观质量高。

技术特征：

1.一种钢木家具激光切割装置，包括机床承载平台（10）、x向移动机构（11）、y向移动机构（12）、z向移动机构（13）、激光切割器（20），所述激光切割器（20）在z向移动机构（13）的驱动下沿着机床承载平台（10）的高度方向进行升降运动，所述z向移动机构（13）在y向移动机构（12）的驱动下沿着机床承载平台（10）的宽度方向进行平移往复运动，所述y向移动机构（12）在x向移动机构（11）的驱动下沿着机床承载平台（10）的长度方向进行平移往复运动；所述激光切割器（20）包括激光头（21）、与激光头（21）同轴设置的发射槽、安装在发射槽的槽底处的激光发生器（22）、位于发射槽内的聚焦镜组件（23），所述发射槽的下端延伸至激光头（21）的下端且呈敞开设置，所述激光发生器（22）发出的激光经过聚焦镜组件（23）聚焦后进行切割作业，其特征在于：所述激光头（21）的下端可拆卸连接有动态调焦镜筒，所述激光头（21）的下端还嵌设有圆环形超声波振子（27），所述动态调焦镜筒在超声波振子（27）的驱动下动态调整激光焦点位置，激光焦点位置在零焦处上下波动距离不超过350μm。

2.根据权利要求1所述的一种钢木家具激光切割装置，其特征在于：所述动态调焦镜筒包括外筒（31）、安装在外筒（31）下端的镜片件（32），所述镜片件（32）的中央设置有凸透镜腔（35），所述凸透镜腔（35）的内部设置有透明液体介质（353）和位于透明液体介质（353）上方的气体介质区（351），所述外筒（31）与激光头（21）的下端螺纹连接；所述凸透镜腔（35）的下端面为向下凸起的球冠面（352），所述凸透镜腔（35）的上端面为平面。

3.根据权利要求2所述的一种钢木家具激光切割装置，其特征在于：所述透明液体介质（353）由水和甘油按照质量比100:2.3的质量比混合制成。

4.根据权利要求2所述的一种钢木家具激光切割装置，其特征在于：所述发射槽被聚焦镜组件（23）分隔为位于聚焦镜组件（23）上方的发生腔（211）和位于聚焦镜组件（23）下方的正压腔（212），所述激光头（21）上设置有两条与正压腔（212）相连通的气体通道（25）。

5.根据权利要求4所述的一种钢木家具激光切割装置，其特征在于：所述凸透镜腔（35）的四周设置有多个与正压腔（212）相连通的喷气孔（321）。

6.根据权利要求2所述的一种钢木家具激光切割装置，其特征在于：所述气体介质区（351）内含有二氧化碳，所述气体介质区（351）内二氧化碳的体积分数为23%~26%。

7.根据权利要求1所述的一种钢木家具激光切割装置，其特征在于：所述激光头（21）的下端还设置有用来容纳超声波振子（27）的安装槽，所述激光头（21）上还设置有最少两条与安装槽相连通的冷却水通道（24）。

8.根据权利要求2所述的一种钢木家具激光切割装置，其特征在于：所述激光头（21）的外部还套设有锁紧螺圈（26），所述锁紧螺圈（26）与激光头（21）的下端螺纹连接且锁紧螺圈（26）抵紧外筒（31）。

9.根据权利要求2所述的一种钢木家具激光切割装置，其特征在于：所述超声波振子（27）与镜片件（32）之间涂覆有超声耦合剂。

10.根据权利要求9所述的一种钢木家具激光切割装置，其特征在于：所述激光头（21）的下端还设置有圆环形的插槽（213），所述镜片件（32）的上端一体连接有与插槽（213）呈间隙配合的插圈（33），所述超声波振子（27）位于插槽（213）的外周，所述超声波振子（27）、插圈（33）和凸透镜腔（35）均同轴设置。

技术总结本发明涉及一种钢木家具激光切割装置，包括机床承载平台、X向移动机构、Y向移动机构、Z向移动机构、激光切割器，激光切割器包括激光头、发射槽、激光发生器、聚焦镜组件，激光头的下端可拆卸连接有动态调焦镜筒，激光头的下端还嵌设有圆环形超声波振子，动态调焦镜筒在超声波振子的驱动下动态调整激光焦点位置，激光焦点位置在零焦处上下波动距离不超过350μm。本发明通过对激光头的下端微调并加装动态调焦镜筒，对激光切割机的整体结构并无大改动，通用性好；本发明能够用于金属、木材的切割，尤其适用于钢木家具的切割作业；切割质量好，切割效率高，切缝中不容易出现挂熔渣现象，切缝中不容易产生积渣，切割面的外观质量高。技术研发人员：周保国受保护的技术使用者：京泰控股集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11