CN109570776A - 一种用于振镜的激光头、激光加工装置及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于激光加工技术领域，公开了一种用于振镜的激光头、激光加工装置及加工方法。激光头包括振镜，还包括第一整流管道、第二整流管道，所述第二整流管道套设于所述第一整流管道外；所述第一整流管道的侧壁设置有多个沿周向均布的分流口，所述第一整流管道的外侧设置有环形凹槽，所述环形凹槽与所述第二整流管道的内壁之间形成有整流腔，所述第一整流管道的内壁与所述第二整流管道的内壁之间还形成有气隙，所述进气孔连通于所述整流腔，所述气隙分别连通于所述整流腔、所述分流口。本发明提供的一种用于振镜的激光头、激光加工装置及加工方法，其保证激光束的稳定性，切割精度高，能够有效地保护振镜镜片。

Description

一种用于振镜的激光头、激光加工装置及加工方法

技术领域

本发明属于激光加工技术领域，尤其涉及一种用于振镜的激光头、激光加工装置及加工方法。

背景技术

当采用激光振镜的切割方式进行切割时，由于设计需要，可能振镜距离工件表面很近，而激光切割时会随之带来粉尘，粉尘很容易粘附在振镜的保护镜片上，如果激光光束打到其表面的粉尘，会导致保护镜片破裂，损坏振镜。目前大多数振镜激光头都是采用同轴心高速气流或者风刀进行保护镜片，但是这两种方案没有考虑到湍流气流会影响激光的相干性，导致激光光束不稳定，切割精度低，所以有必要设计一种结构减小气动光学对激光光路的影响，同时能有效保护镜片。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一，提供了一种用于振镜的激光头、激光加工装置及加工方法，其可克服湍流气流会影响激光相干性的缺点，保证激光束的稳定性，切割精度高，能够有效地保护振镜镜片。

本发明的技术方案是：一种用于振镜的激光头，包括振镜，还包括第一整流管道、第二整流管道，所述第二整流管道套设于所述第一整流管道外；所述第一整流管道的侧壁设置有多个沿周向均布的分流口，所述第一整流管道的外侧设置有环形凹槽，所述环形凹槽与所述第二整流管道的内壁之间形成有整流腔，所述第一整流管道的内壁与所述第二整流管道的内壁之间还形成有气隙，所述进气孔连通于所述整流腔，所述气隙分别连通于所述整流腔、所述分流口。

可选地，所述整流腔与所述气隙均呈环形。

可选地，所述整流腔的宽度小于所述进气孔的直径，所述整流腔的宽度为A，所述进气孔的直径为B，其中：A＝1/2B。

可选地，所述气隙的宽度小于所述进气孔的直径，所述气隙的宽度为C，其中：1/3B≤C≤1/2B。

可选地，所述第一整流管道的侧壁且位于底部设置有多个分流口，且所述分流口沿所述第一整流管道的侧壁均布。

可选地，所述分流口的宽度为D，所述第一整流管道的半径为R，其中：D＝1/2*π*R/(4B)。

可选地，所述第二整流管道的底部为倒锥面板，所述倒锥面板的中央设置有出气孔；所述第一整流管道的底部与所述倒锥面板相接，且所述分流口设置于所述第一整流管道的底部。

可选地，所述分流设置有16个。

可选地，所述第一整流管道通过螺接结构固定于所述第二整流管道；或，所述第一整流管道通过卡接结构固定于所述第二整流管道。

本发明还提供了一种激光加工装置，包括装置本体，还包括如上述中所述的一种用于振镜的激光头，所述激光头连接于所述装置本体。

本发明另外提供了一种激光加工方法，采用如上述中所述的一种用于振镜的激光头，包括如下步骤：

S1、振镜进行切割时，气体通过进气孔进入整流腔，

S2、进入所述整流腔内的气体经过第一次整流后流向气隙，

S3、经第一次整流后的气体经所述气隙排至分流口处进行第二次整流；

S4、经第二次整流后的气体排至出气孔处。

本发明所提供的一种用于振镜的激光头、振镜激光头及加工方法，其包括第一整流管道、第二整流管道，第一整流管道的侧壁设置有多个沿周向均布的分流口，第一整流管道的外侧设置有环形凹槽，第一整流管道与第二整流管道配合时，第一整流管道与第二整流管道之间可形成有整流腔和气隙，气体可先通过整流腔进行第一次整流，再由气隙排至分流口进行第二次整流，即可排出出气孔，克服湍流气流会影响激光相干性的缺点，保证激光束的稳定性，切割精度高，能够有效地保护振镜镜片。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。

图1是本发明实施例提供的一种用于振镜的激光头中第一整流管道、第二整流管道的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种用于振镜的激光头的平面示意图；

图3是A-A的剖面示意图；

图4是本发明实施例提供的一种用于振镜的激光头中第一整流管道的俯视示意图；

图5是本发明实施例提供的一种用于振镜的激光头的平面示意图；

图6是本发明实施例提供的一种激光加工方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是直接设置、安装、连接，也可以通过居中元部件、居中结构间接设置、连接。

另外，本发明实施例中若有“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“内”、“外”、“顶”、“低”、“出”、“入”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系或常规放置状态或使用状态，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构、特征、装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在具体实施方式中所描述的各个具体技术特征和各实施例，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如通过不同的具体技术特征/实施例的组合可以形成不同的实施方式，为了避免不必要的重复，本发明中各个具体技术特征/实施例的各种可能的组合方式不再另行说明。

如图1至图5所示,本发明实施例提供的一种用于振镜的激光头，包括振镜5，还可包括第一整流管道1、第二整流管道2，第二整流管道2可套设于第一整流管道1外；振镜5可连接于第一整流管道1，本实施例中，振镜5的镜片嵌设于第一整流管道1的顶部。第一整流管道1的侧壁可设置有多个沿周向均布的分流口12，第一整流管道1的外侧可设置有环形凹槽11，第二整流管道2的侧壁可设置有进气孔21，并且该进气孔21的位置与环形凹槽11的位置可处于同一高度。环形凹槽11与第二整流管道2的内壁之间可形成有整流腔3，进气孔21的末端可连通于整流腔3，当气流从进气孔21进入至整流腔3时，整流腔3可对该气体进行一次整流；第一整流管道1的内壁与第二整流管道2的内壁之间可形成有气隙4，即气隙4为第一整流管道1的内壁与第二整流管道2的内壁之间配合的缝隙，气隙4可分别连通于整流腔3、分流口12，当气体经整流腔3第一次整流后，再通过气隙4排至分流口12进行第二次整流，即可将气体排出。气体经过两次整流后，气体流速及气压都比较均匀，有效地克服了湍流气流的产生而影响激光的相干性，有利于保证激光束的稳定性，同时保证振镜5的镜片不会受到污染。

可选地，第二整流管道2的底部可以为倒锥面板，倒锥面板的中央可设置有出气孔22。第一整流管道1的侧壁可设置有多个沿周向均布的分流口12，第一整流管道1的底部可与倒锥面板相接，并且分流口12可设置于第一整流管道1的底部。

本实施例中，将第一整流管道1、第二整流管道2同轴装配至振镜安装板6，进气孔21处安装有用于使气体进入进气孔21的气管接头7。

可选地，第一整流管道1、第二整流管道2均可呈环状，整流腔3与气隙4均可呈环形，可以理解地，环形凹槽11是沿第一整流管道1的外侧设置并且呈环形，而整流腔3与气隙4均是由第一整流管道1与第二整流管道2配合而形成的，故整流腔3与气隙4均呈环形。整流腔3与气隙4均是通过第一整流管道1与第二整流管道2配合而形成，无需增添其余部件，合理利用空间，结构简单、紧凑。

可选地，整流腔3的宽度A，进气孔21的直径B，而整流腔3的宽度A可小于进气孔21的直径B，其中，A，B的关系可满足：A＝1/2B。可选地，气隙4的宽度C，气隙4的宽度C可小于进气孔21的直径B，其中，B，C的关系可满足：1/3B≤C≤1/2B。

可以理解地，当A,B,C满足以上关系时，气体进入整流腔3实现整流的效果最佳。

可选地，分流口12的宽度D，第一整流管道的半径R，其中，D可满足：D＝1/2*π*R/(4B)。可以理解地，当D满足以上关系时，气体通过分流口12实现再次整流的效果最佳，这样使得气体以较为均匀的速度及压力流出，减少湍流的产生，同时使振镜5的镜头区域压力大于外部环境压力，有利于防止烟尘粘附在镜头表面。

可选地，分流口12可呈开口槽状，或者也可以呈通孔状。

本实施例中，分流口12呈开口状，并且分流口12设置有16个，16个分流口12沿第一整流管道1的侧壁均布，使气体通过分流口12时，再次整流的效果显著。可选地，第一整流管道1可通过螺接结构固定于第二整流管道2。本实施例中，第一整流管道1的顶部边沿设置有第一螺接孔位13，第二整流管道2的顶部边沿对应第一螺接孔位13处设置有第二螺接孔位23，通过螺钉或螺栓穿设于第一螺接孔位13与第二螺接孔位23，则实现第一整流管道1与第二整流管道2的配合固定。

或者，作为第一整流管道1固定于第二整流管道2的另一种实现方式，第一整流管道1可通过卡接结构第二整流管道2。

可选地，第一整流管道1的顶部可设置有环形卡沿14，第二整流管道2的顶部设置有用于供卡沿14配合的环形卡槽24，该结构可起到进行配合固定时的预定位作用。

可选地，气体可以为压缩气体。

本发明实施例还提供了一种激光加工装置，包括装置本体，还包括如上述中的一种用于振镜5的激光头，激光头可连接于装置本体。

本发明实施例另外提供了一种激光加工方法，采用如上述中的一种用于振镜5的激光头，可包括如下步骤：

如图6所示，

S1、振镜5进行切割时，气体可通过进气孔21进入整流腔3。第一整流管道1、第二整流管道2可安装在振镜安装板6上，气体可通过气管接头7进入进气孔21,

S2、进入整流腔3内的气体在整流腔3内经过整流后，可流向气隙4，

S3、整流后的气体经气隙4排至出气孔22处，即可排出气体。

进一步地，气流可通过分流口12可进行再次整流。

本实施例中，将第一整流管道1、第二整流管道2同心轴装配至振镜安装板6，当振镜5切割时，气管接头7引入气体，气体进入由第一整流管道1和第二整流管道2配合形成的整流腔3内，第一整流管道1的外侧设置的环形凹槽11宽度(即整流腔3的宽度31)为1/2B；气流随后进入气隙4，气隙4的宽度41为1/3B≤C≤1/2B；气流再经由第一管道上设置的分流口12流出，分流口12的宽度121可以为D，D＝1/2*π*R/(4B)，以上数值关系为最优范围。

综上可知，气体进入进气孔21后,先后经过整流腔3与分流口12实现两次整流,改善了气流分布的均匀性,减小湍流气流的强度,同时有效防护振镜5的镜片不被烟尘污染。

本发明实施例所提供的一种用于振镜的激光头、振镜5激光头及加工方法，其激光头包括第一整流管道1、第二整流管道2，第一整流管道1的外侧设置有环形凹槽11，第一整流管道1与第二整流管道2配合时，第一整流管道1与第二整流管道之间可形成有整流腔3和气隙4，气体可先通过整流腔3进行第一次整流，再由气隙4排至分流口12进行第二次整流，即可排至出气孔22处排出，克服湍流气流会影响激光相干性的缺点，保证激光束的稳定性，切割精度高，能够有效地保护振镜5镜片。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于振镜的激光头，包括振镜，其特征在于，还包括第一整流管道、第二整流管道，所述第二整流管道套设于所述第一整流管道外；所述第一整流管道的侧壁设置有多个沿周向均布的分流口，所述第一整流管道的外侧设置有环形凹槽，所述环形凹槽与所述第二整流管道的内壁之间形成有整流腔，所述第一整流管道的内壁与所述第二整流管道的内壁之间还形成有气隙，所述进气孔连通于所述整流腔，所述气隙分别连通于所述整流腔、所述分流口。

2.如权利要求1所述的一种用于振镜的激光头，其特征在于，所述整流腔与所述气隙均呈环状。

3.如权利要求1所述的一种用于振镜的激光头，其特征在于，所述整流腔的宽度小于所述进气孔的直径，所述整流腔的宽度为A，所述进气孔的直径为B，其中：A＝1/2B。

4.如权利要求3所述的一种用于振镜的激光头，其特征在于，所述气隙的宽度小于所述进气孔的直径，所述气隙的宽度为C，其中：1/3B≤C≤1/2B。

5.如权利要求3或4中任一项所述的一种用于振镜的激光头，其特征在于，所述分流口的宽度为D，所述第一整流管道的半径为R，其中：D＝1/2*π*R/(4B)。

6.如权利要求1所述的一种用于振镜的激光头，其特征在于，所述第二整流管道的底部为倒锥面板，所述倒锥面板的中央设置有出气孔；所述第一整流管道的底部与所述倒锥面板相接，且所述分流口设置于所述第一整流管道的底部。

7.如权利要求1所述的一种用于振镜的激光头，其特征在于，所述分流口设置有16个。

8.如权利要求1所述的一种用于振镜的激光头，其特征在于，所述第一整流管道的顶部设置有环形卡沿，所述第二整流管道的顶部设置有用于供所述卡沿配合的环形卡槽。

9.一种激光加工装置，包括装置本体，其特征在于，还包括如权利要求1至8中任一项所述的一种用于振镜的激光头，所述激光头连接于所述装置本体。

10.一种激光加工方法，其特征在于，采用如权利要求1至8中任一项所述的一种用于振镜的激光头，包括如下步骤：

S1、振镜进行切割时，气体通过进气孔进入整流腔，

S2、进入所述整流腔内的气体经过第一次整流后流向气隙，

S3、经第一次整流后的气体经所述气隙排至分流口处进行第二次整流，

S4、经第二次整流后的气体排至出气孔处。