CN110253140B - 一种激光加工头及激光加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光加工技术领域，公开一种激光加工头及激光加工设备。该激光加工头包括聚焦部件，其包括聚焦套筒和固定设置于聚焦套筒内的一个非球面镜片，非球面镜片用于准直和聚焦；光纤接入部件，其设置于聚焦部件的上方，用于接入光纤激光器；喷嘴，其设置于聚焦部件的下方，且能够相对于聚焦部件上下移动；光纤激光器发出的光线经非球面镜片准直和聚焦后，穿过喷嘴，对工件进行激光加工。本发明提供的激光加工头，通过在聚焦套筒内设置一个非球面镜片代替传统的多个镜片，非球面镜片能够同时实现准直和聚焦两种功能，从而减少激光的损失，使光束的质量更加稳定，能量降低较少，激光的使用效率较高。

Description

一种激光加工头及激光加工设备

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种激光加工头及激光加工设备。

背景技术

激光加工由于其无接触加工、生产效率高等特点被越来越广泛地应用到产品中，通过激光加工设备便能对工件进行一系列操作，比如焊接、切割及打孔等。

目前的激光加工头为了获得高的光束质量，激光加工头上通常需要设置两片准直镜片和两片聚焦镜片，其中，准直镜片的作用是将入射的点光源转换成平行光源，聚焦镜片的作用是将平行光汇聚成点光源。但是，镜片的数量越多，激光的损失就越大，光束的质量越不稳定，能量降低越明显，从而降低了激光的使用效率，造成能量的浪费，影响产品质量。

发明内容

基于以上所述，本发明的目的在于提供一种激光加工头及激光加工设备，能够减少激光能量的损失，提高激光的利用率，保证产品质量。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种激光加工头，包括：

聚焦部件，其包括聚焦套筒和固定设置于所述聚焦套筒内的一个非球面镜片；

光纤接入部件，其设置于所述聚焦部件的上方，用于接入光纤激光器，所述非球面镜片能够对所述光纤激光器发出的光线进行准直和聚焦；

喷嘴，其设置于所述聚焦部件的下方，且能够相对于所述聚焦部件上下移动；

所述光纤激光器发出的光线经所述非球面镜片准直和聚焦后，穿过所述喷嘴，对工件进行激光加工。

作为一种激光加工头的优选方案，还包括下保护部件，所述下保护部件设置于所述聚焦部件和所述喷嘴之间，并与所述喷嘴相连。

作为一种激光加工头的优选方案，所述喷嘴包括：

固定部，其与所述下保护部件相连；

移动部，其卡接于所述固定部，并能够相对所述固定部在水平面内移动；

第一驱动件，所述第一驱动件能够驱动所述移动部沿第一方向运动；

第二驱动件，所述第二驱动件能够驱动所述移动部沿第二方向运动，所述第二方向垂直于所述第一方向。

作为一种激光加工头的优选方案，所述聚焦部件还包括调节组件，所述调节组件设置于所述聚焦套筒的下方，被配置为能够驱动所述下保护部件(5)和所述喷嘴相对所述聚焦部件移动。

作为一种激光加工头的优选方案，所述调节组件包括：

导向环，其设置于所述聚焦套筒上，且其上设置有外螺纹；

驱动环，其上设置有内螺纹，所述驱动环套设于所述导向环上；

连接块，其设置于所述导向环内部，且其下端与所述驱动环卡接；

固定块，所述固定块的一端与所述连接块相连，且与所述驱动环抵接，另一端与所述下保护部件相连。

作为一种激光加工头的优选方案，所述下保护部件包括下保护套筒、滑动设置于所述下保护套筒内的下保护底座和设置于所述下保护底座上的下保护镜。

作为一种激光加工头的优选方案，所述下保护底座上设置有第一拉手。

作为一种激光加工头的优选方案，所述激光加工头还包括上保护部件，所述上保护部件设置于所述聚焦部件和所述光纤接入部件之间。

作为一种激光加工头的优选方案，所述聚焦套筒内部还设置有镜筒和压圈，所述非球面镜片设置于所述镜筒内，所述压圈与所述镜筒螺纹连接。

为达上述目的，本发明还提供一种激光加工设备，包括如上任一方案所述的激光加工头。

本发明的有益效果为：

本发明提供一种激光加工头，通过在聚焦套筒内设置一个非球面镜片代替传统的多个镜片，非球面镜片能够同时实现准直和聚焦两种功能，从而减少激光的损失，使光束的质量更加稳定，能量降低较少，激光的使用效率较高；通过设置光纤接入部件，用于接入光纤激光器，为激光加工提供能量；通过设置能够相对于聚焦部件上下移动的喷嘴，相较于传统的通过调整镜片来改变喷嘴与激光焦点的相对位置，本发明提供的激光加工头能够保证激光加工过程中具有稳定的光束质量，从而保证产品的质量。

本发明还提供一种激光加工设备，包括上述激光加工头，该激光加工设备的激光光束质量较稳定，激光能量损失较少，使用效率较高，激光加工产品质量较好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的激光加工头的结构示意图；

图2是本发明提供的激光加工头中下保护部件的结构示意图；

图3是本发明提供的激光加工头中下保护部件的剖视图；

图4是本发明提供的激光加工头中上保护部件的剖视图；

图5是本发明提供的激光加工头中聚焦部件的结构示意图；

图6是本发明提供的激光加工头中喷嘴的结构示意图。

图中：

1-聚焦部件；11-聚焦套筒；12-非球面镜片；13-调节组件；131-导向环；132-连接块；133-驱动环；134-固定块；14-镜筒；15-压圈；

2-光纤接入部件；

3-喷嘴；31-固定部；32-移动部；33-第一驱动件；

4-上保护部件；41-上保护镜；42-上保护底座；43-上保护套筒；44-第二拉手；

5-下保护部件；51-下保护镜；52-下保护底座；53-下保护套筒；54-第一拉手。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的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。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实施例提供一种激光加工头，能够用于激光切割、激光焊接、淬火及熔覆等工艺。

如图1所示，本实施例提供的激光加工头包括聚焦部件1、光纤接入部2和喷嘴3，其中，聚焦部件1包括聚焦套筒11和固定设置于聚焦套筒11内的一个非球面镜片12，光纤接入部件2设置于聚焦部件1的上方，用于接入光纤激光器，为激光加工提供能量，非球面镜片12能够对光纤激光器发出的光线进行准直和聚焦，喷嘴3设置于聚焦部件1的下方，且能够相对于聚焦部件1上下移动。光纤激光器发出的光线经非球面镜片12准直和聚焦后，穿过喷嘴3，对工件进行激光加工。

通过在聚焦套筒11内设置一个非球面镜片12代替传统的多个镜片，非球面镜片12能够同时实现准直和聚焦两种功能，从而减少激光的损失，使光束的质量更加稳定，能量降低较少，激光的使用效率较高；通过设置能够相对于聚焦部件1上下移动的喷嘴3，相较于传统的通过调整镜片来改变喷嘴3与激光焦点的相对位置，本实施例提供的激光加工头能够保证激光加工过程中具有稳定的光束质量，从而保证产品的质量。

需要说明的是，非球面镜片12能够同时实现准直和聚焦两种功能为本领域的公知常识，在此不做详细叙述。

进一步地，该激光加工头还包括下保护部件5，下保护部件5设置于聚焦部件1和喷嘴3之间，并与喷嘴3相连，能够与喷嘴3同时上下移动。通过设置下保护部件5，能够防止在激光加工的过程中产生的飞溅物污染非球面镜片12，延长非球面镜片12的使用寿命。

具体地，如图2-图3所示，下保护部件5包括下保护套筒53、滑动设置于下保护套筒53内的下保护底座52和设置于下保护底座52上的下保护镜51。由于激光机工过程中飞溅物会溅到下保护镜51上，为了避免下保护镜51上的飞溅物影响激光的光路，下保护镜51可拆卸连接于下保护底座52，可以方便下保护镜51的更换。优选地，下保护底座52上设置有第一拉手54，操作人员可以通过推拉第一拉手54将下保护底座52和设置于下保护底座52上的下保护镜51拉出，方便取出并更换下保护镜51。

进一步地，如图1所示，该激光加工头还包括上保护部件4，上保护部件4设置于聚焦部件1和光纤接入部件2之间。通过设置上保护部件4，可以防止在光纤接入部件2中插拔光纤时，从外界进入灰尘、金属屑等污染物污染非球面镜片12，从而延长非球面镜片12的使用寿命。

具体地，如图4所示，上保护部件4包括上保护套筒43、滑动设置于上保护套筒43内的上保护底座42和设置于上保护底座42上的上保护镜41。由于在插拔光纤的过程中外界的灰尘、金属屑等污染物会附着于上保护镜41上，为了不影响激光的光路，上保护底座42滑动设置于上保护套筒43内，当需要插入或者拔出光纤时，将上保护底座42与上保护镜41滑入上保护套筒43内，使上保护镜41遮挡非球面镜片12，在激光加工过程中，将上保护底座42与上保护镜41滑出上保护套筒43内，从而露出非球面镜片12。

为了方便操作人员将上保护底座42与上保护镜41滑入或者滑出上保护套筒43，上保护底座42上设置有第二拉手44。优选地，上保护镜41可拆卸连接于上保护底座42上，可以方便对上保护镜41的更换。

进一步地，如图5所示，为了使非球面镜片12的固定效果更好，聚焦套筒11内部还设置有镜筒14和压圈15，非球面镜片12设置于镜筒14内，压圈15与镜筒14螺纹连接，从而使压圈15压紧非球面镜片12。

进一步地，聚焦部件1还包括调节组件13，调节组件13设置于聚焦套筒11的下方，被配置为能够驱动下保护部件5和喷嘴3相对聚焦部件1移动。

具体地，调节组件13包括导向环131、连接块132、驱动环133和固定块134，其中，导向环131设置于聚焦套筒11内，且其上设置有外螺纹，驱动环133上设置有内螺纹，驱动环133套设于导向环131上，连接块132设置于导向环131内部，且其下端与驱动环133卡接，固定块134的一端与连接块132相连，且与驱动环133抵接，另一端与下保护部件5相连。

如图5所示，调节组件13驱动下保护部件5和喷嘴3相对聚焦部件1移动的移动过程为：导向环131固定于聚焦套筒11上，由于驱动环133与导向环131螺纹连接，转动驱动环133能够相对于导向环131上下运动，由于驱动环133与固定块134抵接，当驱动环133向下运动时，能够带动固定块134及与固定块134相连的下保护部件5同时向下运动；由于驱动环133与连接块132抵接，当驱动环133向上运动时，能够带动连接块132向上运动，从而带动与连接块132相连的固定块134及与固定块134相连的下保护部件5同时向上运动。从而实现喷嘴3相对于聚焦部件1的上下运动，以调整喷嘴3与激光焦点的相对位置，使该激光加工头具有更好的加工效果。

进一步地，如图6所示，喷嘴3包括固定部31、移动部32、第一驱动件33和第二驱动件，其中，固定部31与下保护部件5相连，移动部32卡接于固定部31，并能够相对固定部31在水平面内移动，第一驱动件33能够驱动移动部32沿第一方向运动，第二驱动件能够驱动移动部32沿第二方向运动。第一方向和第二方向为水平面内相互垂直的两个方向，无特别含义。

具体地，第一驱动件33包括相对设置的两个第一螺栓，两个第一螺栓均穿设于固定部31，并与移动部32抵接，通过同方向拧动第一螺栓，可以实现移动部32沿平行于第一螺栓轴线的方向的移动，其中平行于第一螺栓轴线的方向即为第一方向。第二驱动件包括相对设置的两个第二螺栓，两个第二螺栓的轴线方向垂直于两个第一螺栓的轴线方向，两个第二螺栓均穿设于固定部31，并与移动部32抵接，通过同方向拧动第二螺栓，可以实现移动部32沿平行于第二螺栓轴线的方向的移动，其中平行于第二螺栓轴线的方向即为第二方向。通过设置第一螺栓和第二螺栓，用于调节喷嘴3在水平面内的位置，以保证喷嘴3和激光光束的同轴性，且调节过程简单且方便。

本实施例还提供了一种激光加工设备，包括上述激光加工头，该激光加工设备的激光光束质量较稳定，激光能量损失较少，使用效率较高，激光加工产品质量较好。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (5)

1.一种激光加工头，其特征在于，包括：

聚焦部件（1），其包括聚焦套筒（11）和固定设置于所述聚焦套筒（11）内的一个非球面镜片（12）；

光纤接入部件（2），其设置于所述聚焦部件（1）的上方，用于接入光纤激光器，所述非球面镜片（12）能够对所述光纤激光器发出的光线进行准直和聚焦；

上保护部件（4），所述上保护部件（4）设置于所述聚焦部件（1）和所述光纤接入部件（2）之间；

喷嘴（3）和下保护部件（5），所述喷嘴（3）设置于所述聚焦部件（1）的下方，且能够相对于所述聚焦部件（1）上下移动，所述下保护部件（5）设置于所述聚焦部件（1）和所述喷嘴（3）之间，并与所述喷嘴（3）相连，所述喷嘴（3）包括固定部（31）、移动部（32）、第一驱动件（33）和第二驱动件，所述固定部（31）与所述下保护部件（5）相连，所述移动部（32）卡接于所述固定部（31），并能够相对所述固定部（31）在水平面内移动，所述第一驱动件（33）能够驱动所述移动部（32）沿第一方向运动，所述第二驱动件能够驱动所述移动部（32）沿第二方向运动，所述第二方向垂直于所述第一方向；

所述聚焦部件（1）还包括调节组件（13），所述调节组件（13）设置于所述聚焦套筒（11）的下方，被配置为能够驱动所述下保护部件（5）和所述喷嘴（3）相对所述聚焦部件（1）移动，所述调节组件（13）包括导向环（131）、驱动环（133）、连接块（132）和固定块（134），所述导向环（131）设置于所述聚焦套筒（11）上，且其上设置有外螺纹，所述驱动环（133）上设置有内螺纹，所述驱动环（133）套设于所述导向环（131）上，所述连接块（132）设置于所述导向环（131）内部，且其下端与所述驱动环（133）卡接，所述固定块（134）的一端与所述连接块（132）相连，且与所述驱动环（133）抵接，另一端与所述下保护部件（5）相连；

所述光纤激光器发出的光线经所述非球面镜片（12）准直和聚焦后，穿过所述喷嘴（3），对工件进行激光加工。

2.根据权利要求1所述的激光加工头，其特征在于，所述下保护部件（5）包括下保护套筒（53）、滑动设置于所述下保护套筒（53）内的下保护底座（52）和设置于所述下保护底座（52）上的下保护镜（51）。

3.根据权利要求2所述的激光加工头，其特征在于，所述下保护底座（52）上设置有第一拉手（54）。

4.根据权利要求1所述的激光加工头，其特征在于，所述聚焦套筒（11）内部还设置有镜筒（14）和压圈（15），所述非球面镜片（12）设置于所述镜筒（14）内，所述压圈（15）与所述镜筒（14）螺纹连接。

5.一种激光加工设备，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的激光加工头。