激光切割頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種激光切割頭，包括透鏡座、保護鏡固定座、保護鏡及焦距調(diào)節(jié)主心軸；保護鏡固定座內(nèi)部開設有貫通保護鏡固定座的內(nèi)腔，保護鏡固定座的側壁上還開設有與內(nèi)腔相連通的進氣口；保護鏡設置于保護鏡固定座靠近透鏡座的一端，并將保護鏡固定座靠近透鏡座的一端遮蓋；焦距調(diào)節(jié)主心軸包括主體及設置于主體一端的折邊，主體設有折邊的一端收容于內(nèi)腔中，主體開設有與內(nèi)腔相導通的內(nèi)孔，折邊的外周緣為導氣面，導氣面為圓錐面，進氣口正對導氣面；保護氣體從進氣口進入內(nèi)腔中，并經(jīng)過導氣面的導向流向保護鏡，并經(jīng)過保護鏡反射之后由內(nèi)腔遠離保護鏡固定座的一端輸出。上述激光切割頭具有保護氣體的氣流對激光光束影響較小的優(yōu)點。
【專利說明】激光切割頭

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及激光切割【技術領域】，特別是涉及一種激光切割頭。

【背景技術】
[0002]激光加工技術是利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性來對材料進行切割、打孔、微加工等的一種新型切割技術。激光加工技術具有快速、無擠壓、毛刺少等特點，因此得到了越來越廣泛的應用。
[0003]激光切割的實現(xiàn)過程是高能激光束與保護氣體相互作用的結果，一方面高能激光束使加工材料熔化甚至氣化，另一方面保護氣體把熔融金屬和部分熱量從切口中排出去。在激光加工的所有工藝參數(shù)中，保護氣體壓力與氣體流動特性是影響加工質(zhì)量的重要因素。合理的保護氣體流場結構不僅能夠提高加工能力，而且能夠使熱影響區(qū)限制在一個特定的范圍內(nèi)，保證了良好的加工質(zhì)量。
[0004]在傳統(tǒng)的激光切割頭中，保護氣體沿著與高能激光束垂直的方向橫著進入切割頭的內(nèi)腔，橫向進入內(nèi)腔后，保護氣體在激光切割頭內(nèi)腔里實現(xiàn)不斷撞擊和無序運動，從而帶動切割頭內(nèi)腔里殘留的灰塵、雜質(zhì)、水分實現(xiàn)無序運動，影響了高能激光光束的傳播。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于此，有必要提供一種保護氣體的氣流對激光光束影響較小的激光切割頭。
[0006]一種激光切割頭，包括:
[0007]透鏡座，其內(nèi)部設直有透鏡；
[0008]保護鏡固定座，所述透鏡座設置于所述保護鏡固定座的一端，所述保護鏡固定座內(nèi)部開設有貫通所述保護鏡固定座的內(nèi)腔，所述保護鏡固定座的側壁上還開設有與所述內(nèi)腔相連通的進氣口；
[0009]保護鏡，設置于所述保護鏡固定座靠近所述透鏡座的一端，并將所述保護鏡固定座靠近所述透鏡座的一端遮蓋；及
[0010]焦距調(diào)節(jié)主心軸，包括主體及設置于所述主體一端的折邊，所述主體設有所述折邊的一端收容于所述內(nèi)腔中，所述主體開設有與所述內(nèi)腔相導通的內(nèi)孔，所述內(nèi)孔貫穿所述主體，所述折邊的外周緣為導氣面，所述導氣面為圓錐面，所述進氣口正對所述導氣面；
[0011]其中，保護氣體從所述進氣口進入所述內(nèi)腔中，并經(jīng)過所述導氣面的導向流向所述保護鏡，并經(jīng)過所述保護鏡反射之后由所述內(nèi)腔遠離所述保護鏡固定座的一端輸出。
[0012]在其中一個實施例中，所述內(nèi)孔為圓臺狀結構，內(nèi)孔包括大頭端及半徑小于所述大頭端的小頭端，所述內(nèi)腔通過所述大頭端與所述內(nèi)腔相導通。
[0013]在其中一個實施例中，還包括第一密封環(huán)，所述第一密封環(huán)設置于所述透鏡座與所述保護鏡固定座的連接處，以將所述透鏡座與所述保護鏡固定座的連接處密封。
[0014]在其中一個實施例中，所述保護鏡固定座還包括由所述內(nèi)腔腔壁向內(nèi)延伸的固定板，所述固定板的端面與所述焦距調(diào)節(jié)主心軸的外側面相抵持；
[0015]所述焦距調(diào)節(jié)主心軸還包括多個彈簧，所述彈簧一端設置于所述折邊上，另一端設置于所述固定板上。
[0016]在其中一個實施例中，所述內(nèi)腔的腔壁上還開設內(nèi)螺紋；
[0017]所述焦距調(diào)節(jié)主心軸還包括刻度環(huán)，所述刻度環(huán)套設并固定于所述主體的外側，所述刻度環(huán)上開設有外螺紋，所述刻度環(huán)與所述保護鏡固定座通過所述外螺紋與所述內(nèi)螺紋螺合；
[0018]其中，轉動所述刻度環(huán)，可使所述刻度環(huán)相對所述保護鏡固定座移動，進而調(diào)節(jié)所述焦距調(diào)節(jié)主心軸相對所述透鏡座的距離。
[0019]在其中一個實施例中，還包括第二密封環(huán)，所述第二密封環(huán)設置于所述刻度環(huán)與所述保護鏡固定座的連接處，以使所述刻度環(huán)與所述保護鏡固定座間密封。
[0020]在其中一個實施例中，還包括氣嘴及密封圈，所述氣嘴設置于所述主體遠離所述保護鏡固定座的一端，所述氣嘴與所述焦距調(diào)節(jié)主心軸的連接處通過所述密封圈密封。
[0021]在其中一個實施例中，還包括氣嘴固定座及第三密封環(huán)，所述氣嘴固定座固定于所述主體遠離所述保護鏡固定座的一端，所述氣嘴通過所述氣嘴固定座固定于所述焦距調(diào)節(jié)主心軸上；所述第三密封環(huán)設置于所述氣嘴固定座與所述焦距調(diào)節(jié)主心軸的連接處，以將所述氣嘴固定座與所述焦距調(diào)節(jié)主心軸的連接處密封。
[0022]在其中一個實施例中，還包括與所述透鏡座相連接的透鏡調(diào)節(jié)機構，所述透鏡調(diào)節(jié)機構用于對所述透鏡座進行調(diào)節(jié)。
[0023]在其中一個實施例中，還包括與所述透鏡座相連接的冷卻機構，所述冷卻機構用于對激光切割頭進行冷卻。
[0024]上述激光切割頭，相對傳統(tǒng)的激光切割頭，至少具備以下優(yōu)點:
[0025]上述激光切割頭通過圓錐面形的導氣面對保護氣體進行導向。經(jīng)過保護鏡反射之后，進入內(nèi)孔時保護氣體幾乎與激光光束的軸向同向運動，可以有效避免的流動對激光光束的干擾。
[0026]同時，焦距調(diào)節(jié)主心軸的內(nèi)孔為圓臺狀結構。保護氣體從輸入內(nèi)孔至最終輸出，大致形成喇叭狀氣流路徑。保護氣體運動至氣嘴處時，氣體的壓強也隨之增大，流速變快，進而產(chǎn)生足夠的動能，將切割過程中產(chǎn)生的殘渣從工件的切縫中吹走，使加工后的工件獲得較好的端面效果，滿足精密切割的要求。
[0027]此外，通過第一密封環(huán)、第二密封環(huán)及第三密封環(huán)等的共同作用，使得上述激光切割頭具備較好的密封性能，能夠有效杜絕激光加工過程中的漏風現(xiàn)象，從而保證保護氣體在激光切割頭內(nèi)部的能夠產(chǎn)生高壓。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為一實施例中激光切割頭的剖視圖；
[0029]圖2為圖1所示激光切割頭的工作示意圖；
[0030]圖3為圖1所示激光切割頭的局部剖視圖；
[0031]圖4為圖1所示激光切割頭的局部爆炸圖。

【具體實施方式】
[0032]為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關附圖對本發(fā)明進行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實施方式。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施方式。相反地，提供這些實施方式的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容理解的更加透徹全面。
[0033]需要說明的是，當元件被稱為“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的，并不表示是唯一的實施方式。
[0034]除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本發(fā)明的【技術領域】的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術語“及/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。
[0035]請參閱圖1，一實施例中的激光切割頭10，包括透鏡座100、保護鏡固定座200、保護鏡300及焦距調(diào)節(jié)主心軸400。
[0036]透鏡座100的內(nèi)部設置有透鏡110。透鏡座100設置于保護鏡固定座200的一端，保護鏡固定座200內(nèi)部開設有貫通保護鏡固定座200的內(nèi)腔210，保護鏡固定座200的側壁上還開設有與內(nèi)腔210相連通的進氣口 220。工作時，激光光束經(jīng)過透鏡110及內(nèi)腔210向外發(fā)射出。
[0037]保護鏡300設置于保護鏡固定座200靠近透鏡座100的一端，并將保護鏡固定座200靠近透鏡座100的一端遮蓋。保護鏡300能夠?qū)ν哥R座100里的透鏡110進行保護。
[0038]焦距調(diào)節(jié)主心軸400包括主體410及設置于主體410—端的折邊420。主體410設有折邊420的一端收容于內(nèi)腔210中。主體410開設有與內(nèi)腔210相導通的內(nèi)孔412，內(nèi)孔412貫穿主體410。折邊420的外周緣為導氣面422，導氣面422為圓錐面。進氣口 220正對導氣面422。
[0039]激光切割頭10還包括氣嘴500及密封圈600，氣嘴500設置于主體410遠離保護鏡固定座200的一端，氣嘴500與焦距調(diào)節(jié)主心軸400的連接處通過密封圈600密封。
[0040]請一并參閱圖2，保護氣體從進氣口 220進入內(nèi)腔210中，并經(jīng)過導氣面422的導向。圓錐面形的導氣面422對保護氣體進行導向，使得保護氣體成一定角度流向保護鏡300，并且經(jīng)過保護鏡300反射之后，進入內(nèi)孔412時保護氣體幾乎與激光光束的軸向同向運動，經(jīng)主體410遠離保護鏡固定座200 —端的氣嘴500進行輸出，以吹向所需激光切割的工件表面。
[0041]圓錐面形的導氣面422對保護氣體進行導向。且經(jīng)過保護鏡300反射之后，進入內(nèi)孔412時保護氣體幾乎與激光光束的軸向同向運動，可以有效避免保護氣體的流動對激光光束的干擾。
[0042]同時，內(nèi)孔412可為圓臺狀結構，內(nèi)孔412包括大頭端及半徑小于大頭端的小頭端，內(nèi)腔210通過大頭端與內(nèi)腔210相導通。
[0043]內(nèi)孔412為圓臺狀結構，保護氣體從輸入內(nèi)孔412至最終輸出，大致形成喇叭狀氣流路徑。保護氣體運動至氣嘴500處時，氣體的壓強也隨之增大，流速變快，進而產(chǎn)生足夠的動能，將切割過程中產(chǎn)生的殘渣從工件的切縫中吹走，使加工后的工件獲得較好的端面效果，滿足精密切割的要求。
[0044]請再次參閱圖1，激光切割頭10還包括第一密封環(huán)700a。第一密封環(huán)700a設置于透鏡座100與保護鏡固定座200的連接處，以將透鏡座100與保護鏡固定座200的連接處密封。第一密封環(huán)700a包括環(huán)狀的V型彈簧(圖未示)及包裹V型彈簧的柔性材料(圖未示)。柔性材料具體可為聚四氟乙烯。V型彈簧的截面為“V”字形結構。當整個裝置內(nèi)部的氣壓較低時，通過V型彈簧的彈力對外施壓，以實現(xiàn)良好的密封效果。當整個裝置內(nèi)部的氣壓較高時，V型彈簧的兩臂在系統(tǒng)壓力的作用下向外張開，進一步的提高了密封效果。
[0045]保護鏡固定座200還包括由內(nèi)腔210腔壁向內(nèi)延伸的固定板230，固定板230的端面與焦距調(diào)節(jié)主心軸400的外側面相抵持，以使焦距調(diào)節(jié)主心軸400在水平方向上固定，且固定板230可防止保護鏡固定座200從內(nèi)腔210中脫出。
[0046]焦距調(diào)節(jié)主心軸400還包括多個彈簧430，彈簧430 —端設置于折邊420上，另一端設置于固定板230上，以支撐焦距調(diào)節(jié)主心軸400。焦距調(diào)節(jié)主心軸400通過彈簧430進行支撐。由于彈簧430具有彈性，使得焦距調(diào)節(jié)主心軸400相對透鏡座100的距離可調(diào)節(jié)，進而調(diào)節(jié)激光切割頭10的焦距。
[0047]具體在本實施例中，內(nèi)腔210的腔壁上還開設內(nèi)螺紋。焦距調(diào)節(jié)主心軸400還包括刻度環(huán)440，刻度環(huán)440套設并固定于主體410的外側?？潭拳h(huán)440上開設有外螺紋，刻度環(huán)440與保護鏡固定座200通過外螺紋與內(nèi)螺紋螺合，形成螺紋副。
[0048]其中，轉動刻度環(huán)440，可使刻度環(huán)440相對保護鏡固定座200移動，進而調(diào)節(jié)焦距調(diào)節(jié)主心軸400相對透鏡座100的距離。
[0049]激光切割頭10還包括第二密封環(huán)700b，第二密封環(huán)700b設置于刻度環(huán)440與保護鏡固定座200的連接處，以使刻度環(huán)440與保護鏡固定座200間密封。
[0050]激光切割頭10還包括氣嘴固定座700c及第三密封環(huán)700d。氣嘴固定座700c固定于主體410遠離保護鏡固定座200的一端。氣嘴500通過氣嘴固定座700c固定于焦距調(diào)節(jié)主心軸400上。第三密封環(huán)700d設置于氣嘴固定座700c與焦距調(diào)節(jié)主心軸400的連接處，以將氣嘴固定座700c與焦距調(diào)節(jié)主心軸400的連接處密封。
[0051]具體的，氣嘴固定座700c固定于刻度環(huán)440上，第三密封環(huán)700d將氣嘴固定座700c與刻度環(huán)440的連接處密封。
[0052]第二密封環(huán)700b、第三密封環(huán)700d與第一密封環(huán)700a的結構相類似，均包括環(huán)狀的V型彈簧(圖未示)及包裹V型彈簧的柔性材料(圖未示)。在系統(tǒng)壓力較大的情況下，第二密封環(huán)700b、第三密封環(huán)700d均具備較好的密封性能。
[0053]通過第一密封環(huán)700a、第二密封環(huán)700b及第三密封環(huán)700d等的共同作用，使得上述激光切割頭10具備較好的密封性能，能夠有效杜絕激光加工過程中的漏風現(xiàn)象，從而保證保護氣體在激光切割頭10內(nèi)部的能夠產(chǎn)生高壓。
[0054]請一并參閱圖3，激光切割頭10還包括與透鏡座100相連接的透鏡調(diào)節(jié)機構800。透鏡調(diào)節(jié)機構800用于對透鏡座100進行調(diào)節(jié)。
[0055]具體在本實施例中，請一并參閱圖4，透鏡調(diào)節(jié)機構800包括調(diào)節(jié)座810、連接板820、第一固定銷釘830、第二固定銷釘840、第一調(diào)節(jié)螺釘850、第二調(diào)節(jié)螺釘860及彈片870。
[0056]連接板820上開設有條狀孔822。第一固定銷釘830、第二固定銷釘840均穿設于條狀孔822，且均可在條狀孔822中可移動。第一固定銷釘830及第二固定銷釘840分別插入調(diào)節(jié)座810及透鏡座100對應的固定孔中，以使調(diào)節(jié)座810與透鏡座100可相對移動。
[0057]調(diào)節(jié)座810上還開設第一調(diào)節(jié)孔(圖未示)及第二調(diào)節(jié)孔(圖未示)，第一調(diào)節(jié)螺釘850及第二調(diào)節(jié)螺釘860分別穿設于第一調(diào)節(jié)孔及第二調(diào)節(jié)孔，第一調(diào)節(jié)螺釘850及第二調(diào)節(jié)螺釘860的端部均抵持于調(diào)節(jié)座810的外側面上。彈片870設置于透鏡座100的外側面上，彈片870對透鏡座100提供回復力。
[0058]通過調(diào)節(jié)第一調(diào)節(jié)螺釘850及第二調(diào)節(jié)螺釘860，即可調(diào)節(jié)透鏡座100與調(diào)節(jié)座810之間的位直關系。
[0059]請再次參閱圖1，激光切割頭10還包括與透鏡座100相連接的冷卻機構900，冷卻機構900用于對激光切割頭10進行冷卻。
[0060]具體在本實施例中，冷卻機構900設置于透鏡座100遠離保護鏡固定座200的一端上。冷卻機構900內(nèi)部設有冷卻通道910，冷卻通道910內(nèi)部注入冷卻水或冷卻氣體，以在激光切割時將激光切割頭10內(nèi)產(chǎn)生的熱量帶走，有效保護了激光切割頭10。
[0061]上述激光切割頭10，相對傳統(tǒng)的激光切割頭，至少具備以下優(yōu)點:
[0062]上述激光切割頭10通過圓錐面形的導氣面422對保護氣體進行導向。經(jīng)過保護鏡300反射之后，進入內(nèi)孔412時保護氣體幾乎與激光光束的軸向同向運動，可以有效避免的流動對激光光束的干擾。
[0063]同時，焦距調(diào)節(jié)主心軸400的內(nèi)孔412為圓臺狀結構。保護氣體從輸入內(nèi)孔412至最終輸出，大致形成喇叭狀氣流路徑。保護氣體運動至氣嘴500處時，氣體的壓強也隨之增大，流速變快，進而產(chǎn)生足夠的動能，將切割過程中產(chǎn)生的殘渣從工件的切縫中吹走，使加工后的工件獲得較好的端面效果，滿足精密切割的要求。
[0064]此外，通過第一密封環(huán)700a、第二密封環(huán)700b及第三密封環(huán)700d等的共同作用，使得上述激光切割頭10具備較好的密封性能，能夠有效杜絕激光加工過程中的漏風現(xiàn)象，從而保證保護氣體在激光切割頭10內(nèi)部的能夠產(chǎn)生高壓。
[0065]以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種激光切割頭，其特征在于，包括: 透鏡座，其內(nèi)部設置有透鏡； 保護鏡固定座，所述透鏡座設置于所述保護鏡固定座的一端，所述保護鏡固定座內(nèi)部開設有貫通所述保護鏡固定座的內(nèi)腔，所述保護鏡固定座的側壁上還開設有與所述內(nèi)腔相連通的進氣口； 保護鏡，設置于所述保護鏡固定座靠近所述透鏡座的一端，并將所述保護鏡固定座靠近所述透鏡座的一端遮蓋；及 焦距調(diào)節(jié)主心軸，包括主體及設置于所述主體一端的折邊，所述主體設有所述折邊的一端收容于所述內(nèi)腔中，所述主體開設有與所述內(nèi)腔相導通的內(nèi)孔，所述內(nèi)孔貫穿所述主體，所述折邊的外周緣為導氣面，所述導氣面為圓錐面，所述進氣口正對所述導氣面； 其中，保護氣體從所述進氣口進入所述內(nèi)腔中，并經(jīng)過所述導氣面的導向流向所述保護鏡，并經(jīng)過所述保護鏡反射之后由所述內(nèi)腔遠離所述保護鏡固定座的一端輸出。
2.根據(jù)權利要求1所述的激光切割頭，其特征在于，所述內(nèi)孔為圓臺狀結構，內(nèi)孔包括大頭端及半徑小于所述大頭端的小頭端，所述內(nèi)腔通過所述大頭端與所述內(nèi)腔相導通。
3.根據(jù)權利要求1所述的激光切割頭，其特征在于，還包括第一密封環(huán)，所述第一密封環(huán)設置于所述透鏡座與所述保護鏡固定座的連接處，以將所述透鏡座與所述保護鏡固定座的連接處密封。
4.根據(jù)權利要求1所述的激光切割頭，其特征在于，所述保護鏡固定座還包括由所述內(nèi)腔腔壁向內(nèi)延伸的固定板，所述固定板的端面與所述焦距調(diào)節(jié)主心軸的外側面相抵持； 所述焦距調(diào)節(jié)主心軸還包括多個彈簧，所述彈簧一端設置于所述折邊上，另一端設置于所述固定板上。
5.根據(jù)權利要求4所述的激光切割頭，其特征在于，所述內(nèi)腔的腔壁上還開設內(nèi)螺紋； 所述焦距調(diào)節(jié)主心軸還包括刻度環(huán)，所述刻度環(huán)套設并固定于所述主體的外側，所述刻度環(huán)上開設有外螺紋，所述刻度環(huán)與所述保護鏡固定座通過所述外螺紋與所述內(nèi)螺紋螺合； 其中，轉動所述刻度環(huán)，可使所述刻度環(huán)相對所述保護鏡固定座移動，進而調(diào)節(jié)所述焦距調(diào)節(jié)主心軸相對所述透鏡座的距離。
6.根據(jù)權利要求5所述的激光切割頭，其特征在于，還包括第二密封環(huán)，所述第二密封環(huán)設置于所述刻度環(huán)與所述保護鏡固定座的連接處，以使所述刻度環(huán)與所述保護鏡固定座間密封。
7.根據(jù)權利要求1所述的激光切割頭，其特征在于，還包括氣嘴及密封圈，所述氣嘴設置于所述主體遠離所述保護鏡固定座的一端，所述氣嘴與所述焦距調(diào)節(jié)主心軸的連接處通過所述密封圈密封。
8.根據(jù)權利要求7所述的激光切割頭，其特征在于，還包括氣嘴固定座及第三密封環(huán)，所述氣嘴固定座固定于所述主體遠離所述保護鏡固定座的一端，所述氣嘴通過所述氣嘴固定座固定于所述焦距調(diào)節(jié)主心軸上；所述第三密封環(huán)設置于所述氣嘴固定座與所述焦距調(diào)節(jié)主心軸的連接處，以將所述氣嘴固定座與所述焦距調(diào)節(jié)主心軸的連接處密封。
9.根據(jù)權利要求1所述的激光切割頭，其特征在于，還包括與所述透鏡座相連接的透鏡調(diào)節(jié)機構，所述透鏡調(diào)節(jié)機構用于對所述透鏡座進行調(diào)節(jié)。
10.根據(jù)權利要求1所述的激光切割頭，其特征在于，還包括與所述透鏡座相連接的冷卻機構，所述冷卻機構用于對激光切割頭進行冷卻。
【文檔編號】B23K26/14GK104325223SQ201410529470
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月8日 優(yōu)先權日:2014年10月8日
【發(fā)明者】陳育欽, 宋世宇, 龔成萬, 張善基, 楊斌, 楊錦彬, 高云峰 申請人:大族激光科技產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司