本發(fā)明屬于石英管加工設(shè)備，具體涉及一種大口徑石英管激光冷切割工作站。
背景技術(shù)：
1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，石英管作為一種重要的材料在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，例如半導(dǎo)體制造、光纖通信、化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備等。石英管的切割質(zhì)量直接影響到其應(yīng)用性能和后續(xù)加工效率，然而，傳統(tǒng)切割方式存在一定的局限性：
2、首先，常規(guī)激光切割雖能實(shí)現(xiàn)高精度加工，但瞬時(shí)高溫易導(dǎo)致石英管切口處產(chǎn)生熱應(yīng)力集中，形成微裂紋或崩邊現(xiàn)象。尤其對(duì)于大口徑薄壁石英管，因熱膨脹系數(shù)低、導(dǎo)熱性差，局部過(guò)熱會(huì)加劇材料脆性斷裂風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重影響成品率；
3、其次，切割過(guò)程中產(chǎn)生的熔融物、碎屑及高溫氧化產(chǎn)物易附著于石英管內(nèi)外壁，需二次清潔工序；
4、此外，現(xiàn)有技術(shù)中，惰性氣體保護(hù)與冷卻系統(tǒng)多為分立設(shè)計(jì)，導(dǎo)致氣流覆蓋不均勻、冷卻滯后，無(wú)法有效抑制切口氧化與粉塵擴(kuò)散。
5、針對(duì)上述缺陷，本發(fā)明專利提出一種集成激光冷切割、動(dòng)態(tài)防護(hù)、內(nèi)外壁同步清潔的工作站。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是提供一種大口徑石英管激光冷切割工作站，能夠顯著提升大口徑石英管切割的成品率與加工效率，同時(shí)降低熱損傷與表面污染風(fēng)險(xiǎn)。
2、本發(fā)明采取的技術(shù)方案具體如下：
3、一種大口徑石英管激光冷切割工作站，包括底座；
4、固定機(jī)構(gòu)，兩個(gè)所述固定機(jī)構(gòu)均滑動(dòng)連接在底座上，用于固定待加工石英管；
5、輔助機(jī)構(gòu)，所述輔助機(jī)構(gòu)設(shè)置于底座的右端；
6、切割機(jī)構(gòu)，所述切割機(jī)構(gòu)設(shè)置于底座上，用于對(duì)石英管進(jìn)行切割；
7、收集槽，所述收集槽開設(shè)于底座上，用于收集切割所產(chǎn)生的廢料；
8、外壁清潔機(jī)構(gòu)，所述外壁清潔機(jī)構(gòu)設(shè)置于底座上，并位于固定機(jī)構(gòu)的右方，用于清潔石英管的外壁；
9、保護(hù)機(jī)構(gòu)，所述保護(hù)機(jī)構(gòu)設(shè)置于切割機(jī)構(gòu)上；
10、其中，所述輔助機(jī)構(gòu)包括第一支撐座，所述第一支撐座上轉(zhuǎn)動(dòng)連接有清潔部，用于清潔或冷卻石英管內(nèi)壁，所述底座上設(shè)置有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上設(shè)置有輸風(fēng)部。
11、在一種優(yōu)選方案中，所述固定機(jī)構(gòu)包括安裝座，所述安裝座滑動(dòng)連接在底座上，所述安裝座上通過(guò)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接有圓環(huán)，所述圓環(huán)上呈環(huán)形分布的固定連接有固定塊，所述固定塊上固定安裝有電動(dòng)推桿，所述電動(dòng)推桿的伸縮端固定連接有夾塊，所述夾塊上固定連接有導(dǎo)向桿，且導(dǎo)向桿滑動(dòng)插接在固定塊上，其中一個(gè)所述安裝座的圓環(huán)上固定套設(shè)有第一齒圈，且在此安裝座上安裝有旋轉(zhuǎn)電機(jī)，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出軸上固定安裝有傳動(dòng)齒輪。
12、在一種優(yōu)選方案中，所述切割機(jī)構(gòu)包括xy雙軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述xy雙軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)固定安裝在底座上，所述xy雙軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)上固定安裝有激光頭。
13、在一種優(yōu)選方案中，所述清潔部包括第一空心桿，所述第一空心桿通過(guò)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接在第一支撐座上，所述第一空心桿的一端外壁固定安裝有從動(dòng)齒輪，所述第一空心桿的內(nèi)部固定連接有第二空心桿，所述第一空心桿的另一端外壁呈環(huán)形分布的連通有噴氣頭，所述噴氣頭上固定連接有噴水頭，所述噴水頭上固定連通有輸水管，且輸水管的另一端延伸至第一空心桿內(nèi)，并與第二空心桿連通，所述底座的一端固定安裝有水泵，且水泵的抽水端與收集槽連通，所述水泵的排水端固定連通有排水管，且排水管的上端通過(guò)密封軸承與第二空心桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述第一空心桿的外壁通過(guò)密封軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接有第一空心殼，所述第一空心桿上呈環(huán)形分布的開設(shè)有氣孔，且氣孔位于第一空心殼內(nèi)部，所述底座上通過(guò)支架固定安裝有氣泵，且氣泵的排氣端與第一空心殼連通。
14、在一種優(yōu)選方案中，所述收集槽位于靠近水泵的一端設(shè)置有濾框，并位于水泵抽水端的外側(cè)。
15、在一種優(yōu)選方案中，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定連接在底座的支架上，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸上固定連接有驅(qū)動(dòng)桿，且驅(qū)動(dòng)桿通過(guò)軸承與底座上的支架轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述驅(qū)動(dòng)桿的一端安裝有聯(lián)動(dòng)齒輪，所述驅(qū)動(dòng)桿的另一端安裝有驅(qū)動(dòng)齒輪。
16、在一種優(yōu)選方案中，所述輸風(fēng)部包括通風(fēng)罩，所述通風(fēng)罩通過(guò)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接在驅(qū)動(dòng)桿上，且通風(fēng)罩利用支桿與底座固定連接，所述驅(qū)動(dòng)桿位于通風(fēng)罩內(nèi)的一端安裝有扇葉，所述通風(fēng)罩上固定連通有第一送風(fēng)管道，所述激光頭的上端固定套設(shè)有空心筒，且空心筒與第一送風(fēng)管道連通，所述空心筒上還連接有第二送風(fēng)管道。
17、在一種優(yōu)選方案中，所述第一送風(fēng)管道和第二送風(fēng)管道的一部分采用可伸縮軟管，其余部分采用硬管。
18、在一種優(yōu)選方案中，所述外壁清潔機(jī)構(gòu)包括第二支撐座，所述第二支撐座固定連接在底座上，所述第二支撐座上通過(guò)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接有空心柱，所述空心柱上螺紋連接有螺桿，所述螺桿的一端通過(guò)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接有放置盒，所述放置盒內(nèi)鑲嵌有吸水棉，所述放置盒上固定連接有滑桿，且滑桿與空心柱滑動(dòng)插接，所述空心柱上開設(shè)有環(huán)形槽，所述空心柱上并位于環(huán)形槽處通過(guò)密封軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接有第二空心殼，且第二空心殼與第二送風(fēng)管道連通，所述放置盒上開設(shè)有空腔，并在空腔上開設(shè)有通孔，所述放置盒上連接有輸風(fēng)管，且輸風(fēng)管的一端與環(huán)形槽連通，另一端與空腔連通，所述空心柱的外壁固定套設(shè)有第二齒圈。
19、在一種優(yōu)選方案中，所述保護(hù)機(jī)構(gòu)包括圓盤，所述圓盤固定套設(shè)在激光頭上，所述圓盤上開設(shè)有兩個(gè)環(huán)形腔，且環(huán)形腔的下端均呈陣列分布的連接有噴頭，所述圓盤上連接有進(jìn)氣管和進(jìn)水管，且進(jìn)氣管與外側(cè)的環(huán)形腔連通，進(jìn)水管與內(nèi)側(cè)的環(huán)形腔連通。
20、本發(fā)明取得的技術(shù)效果為：
21、本發(fā)明通過(guò)集成式保護(hù)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了切割過(guò)程的動(dòng)態(tài)溫控。保護(hù)機(jī)構(gòu)采用雙層環(huán)形腔結(jié)構(gòu)，內(nèi)層通入冷卻水形成環(huán)幕，直接吸收切割區(qū)熱量，將石英管表面溫度控制在安全閾值內(nèi)；外層噴射惰性氣體（如氬氣），形成隔絕氧環(huán)境的氣簾。冷卻水與惰性氣體的協(xié)同作用，使切口處熱應(yīng)力分布均勻，避免因局部過(guò)熱導(dǎo)致的材料脆性斷裂；
22、本發(fā)明通過(guò)功能集成設(shè)計(jì)，將切割后的清潔工序融入工作站，避免了傳統(tǒng)工藝中二次清潔的繁瑣操作。內(nèi)壁清潔由輔助機(jī)構(gòu)完成：驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)第一空心桿帶動(dòng)噴水頭與噴氣頭旋轉(zhuǎn)，高壓水流沖刷內(nèi)壁熔融物，氣體吹掃殘留水珠；聯(lián)動(dòng)齒輪與第二齒圈嚙合傳動(dòng)，使外壁清潔機(jī)構(gòu)的吸水棉隨石英管移動(dòng)同步旋轉(zhuǎn)，擦拭外壁污漬。特別地，輸風(fēng)部將預(yù)熱空氣通入空心殼，通過(guò)通孔加速吸水棉風(fēng)干，保持持續(xù)吸附能力。該設(shè)計(jì)使內(nèi)外壁清潔效率提升，且無(wú)需人工介入，杜絕了二次污染風(fēng)險(xiǎn)；
23、本發(fā)明通過(guò)閉環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)資源高效利用。收集槽回收切割廢料，水泵抽取槽內(nèi)水經(jīng)排水管循環(huán)至噴水頭，并配合氣泵驅(qū)動(dòng)氣體推動(dòng)水流定向流動(dòng)；輸風(fēng)部利用驅(qū)動(dòng)桿帶動(dòng)扇葉旋轉(zhuǎn)，將外部環(huán)境空氣引入激光頭散熱系統(tǒng)，預(yù)熱后的空氣分別輸送至外壁清潔機(jī)構(gòu)，形成熱量回收利用。惰性氣體與冷卻水的聯(lián)合作用抑制了高溫氧化反應(yīng)，有害氣體生成量降低。此外，棘爪-棘輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)單向傳動(dòng)，避免反向氣流干擾，確保各模塊協(xié)調(diào)運(yùn)作，降低能耗，兼具經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性。
1.一種大口徑石英管激光冷切割工作站，其特征在于：包括底座（1）；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大口徑石英管激光冷切割工作站，其特征在于：所述固定機(jī)構(gòu)（2）包括安裝座（21），所述安裝座（21）滑動(dòng)連接在底座（1）上，所述安裝座（21）上通過(guò)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接有圓環(huán)（22），所述圓環(huán)（22）上呈環(huán)形分布的固定連接有固定塊（23），所述固定塊（23）上固定安裝有電動(dòng)推桿（24），所述電動(dòng)推桿（24）的伸縮端固定連接有夾塊（26），所述夾塊（26）上固定連接有導(dǎo)向桿（25），且導(dǎo)向桿（25）滑動(dòng)插接在固定塊（23）上，其中一個(gè)所述安裝座（21）的圓環(huán)（22）上固定套設(shè)有第一齒圈（27），且在此安裝座（21）上安裝有旋轉(zhuǎn)電機(jī)（28），所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)（28）的輸出軸上固定安裝有傳動(dòng)齒輪（29）。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大口徑石英管激光冷切割工作站，其特征在于：所述切割機(jī)構(gòu)（4）包括xy雙軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)（41），所述xy雙軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)（41）固定安裝在底座（1）上，所述xy雙軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)（41）上固定安裝有激光頭（42）。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大口徑石英管激光冷切割工作站，其特征在于：所述清潔部（32）包括第一空心桿（321），所述第一空心桿（321）通過(guò)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接在第一支撐座（31）上，所述第一空心桿（321）的一端外壁固定安裝有從動(dòng)齒輪（322），所述第一空心桿（321）的內(nèi)部固定連接有第二空心桿（323），所述第一空心桿（321）的另一端外壁呈環(huán)形分布的連通有噴氣頭（324），所述噴氣頭（324）上固定連接有噴水頭（325），所述噴水頭（325）上固定連通有輸水管（326），且輸水管（326）的另一端延伸至第一空心桿（321）內(nèi)，并與第二空心桿（323）連通，所述底座（1）的一端固定安裝有水泵（327），且水泵（327）的抽水端與收集槽（5）連通，所述水泵（327）的排水端固定連通有排水管（328），且排水管（328）的上端通過(guò)密封軸承與第二空心桿（323）轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述第一空心桿（321）的外壁通過(guò)密封軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接有第一空心殼（329），所述第一空心桿（321）上呈環(huán)形分布的開設(shè)有氣孔（3210），且氣孔（3210）位于第一空心殼（329）內(nèi)部，所述底座（1）上通過(guò)支架固定安裝有氣泵（3211），且氣泵（3211）的排氣端與第一空心殼（329）連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種大口徑石英管激光冷切割工作站，其特征在于：所述收集槽（5）位于靠近水泵（327）的一端設(shè)置有濾框，并位于水泵（327）抽水端的外側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種大口徑石英管激光冷切割工作站，其特征在于：所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（33）包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)（331），所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)（331）固定連接在底座（1）的支架上，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)（331）的輸出軸上固定連接有驅(qū)動(dòng)桿（332），且驅(qū)動(dòng)桿（332）通過(guò)軸承與底座（1）上的支架轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述驅(qū)動(dòng)桿（332）的一端安裝有聯(lián)動(dòng)齒輪（333），所述驅(qū)動(dòng)桿（332）的另一端安裝有驅(qū)動(dòng)齒輪（334）。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種大口徑石英管激光冷切割工作站，其特征在于：所述輸風(fēng)部（34）包括通風(fēng)罩（341），所述通風(fēng)罩（341）通過(guò)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接在驅(qū)動(dòng)桿（332）上，且通風(fēng)罩（341）利用支桿與底座（1）固定連接，所述驅(qū)動(dòng)桿（332）位于通風(fēng)罩（341）內(nèi)的一端安裝有扇葉（342），所述通風(fēng)罩（341）上固定連通有第一送風(fēng)管道（343），所述激光頭（42）的上端固定套設(shè)有空心筒（344），且空心筒（344）與第一送風(fēng)管道（343）連通，所述空心筒（344）上還連接有第二送風(fēng)管道（345）。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種大口徑石英管激光冷切割工作站，其特征在于：所述第一送風(fēng)管道（343）和第二送風(fēng)管道（345）的一部分采用可伸縮軟管，其余部分采用硬管。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種大口徑石英管激光冷切割工作站，其特征在于：所述外壁清潔機(jī)構(gòu)（6）包括第二支撐座（61），所述第二支撐座（61）固定連接在底座（1）上，所述第二支撐座（61）上通過(guò)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接有空心柱（62），所述空心柱（62）上螺紋連接有螺桿（63），所述螺桿（63）的一端通過(guò)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接有放置盒（64），所述放置盒（64）內(nèi)鑲嵌有吸水棉（65），所述放置盒（64）上固定連接有滑桿（66），且滑桿（66）與空心柱（62）滑動(dòng)插接，所述空心柱（62）上開設(shè)有環(huán)形槽（67），所述空心柱（62）上并位于環(huán)形槽（67）處通過(guò)密封軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接有第二空心殼（68），且第二空心殼（68）與第二送風(fēng)管道（345）連通，所述放置盒（64）上開設(shè)有空腔（69），并在空腔（69）上開設(shè)有通孔（611），所述放置盒（64）上連接有輸風(fēng)管（610），且輸風(fēng)管（610）的一端與環(huán)形槽（67）連通，另一端與空腔（69）連通，所述空心柱（62）的外壁固定套設(shè)有第二齒圈（612）。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種大口徑石英管激光冷切割工作站，其特征在于：所述保護(hù)機(jī)構(gòu)（7）包括圓盤（71），所述圓盤（71）固定套設(shè)在激光頭（42）上，所述圓盤（71）上開設(shè)有兩個(gè)環(huán)形腔（72），且環(huán)形腔（72）的下端均呈陣列分布的連接有噴頭（73），所述圓盤（71）上連接有進(jìn)氣管（75）和進(jìn)水管（74），且進(jìn)氣管（75）與外側(cè)的環(huán)形腔（72）連通，進(jìn)水管（74）與內(nèi)側(cè)的環(huán)形腔（72）連通。