CN110842381B - 一种激光加工头 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种激光加工头，包括主切割头，在所述主切割头的一侧设置有副切割头，所述副切割头包括第一壳体、第二激光发生器以及沿所述第二激光发生器的激光传输方向顺次设置的分束镜和第二反射镜，且所述分束镜和所述第二反射镜的正下方还设置有位于第一壳体内的调焦组件，调焦组件包括沿竖直方向移动且用于靠近或远离所述分束镜和所述第二反射镜的调焦架，使用时，可通过主切割头对工件进行初步切割，与此同时通过设置的副切割头，可使其沿着主切割头所产生的切割缝进行切割，可实现对切割缝的两壁进行二次的切割，能够有效的对切割缝两壁进行修整，可避免切割后工件较为粗糙需要二次加工的问题。

Description

一种激光加工头
技术领域
本发明实施例涉及激光加工技术领域，具体涉及一种激光加工头。
背景技术
激光加工是利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，随着光束对材料的移动，孔洞连续形成宽度很窄的切缝，完成对材料的切割。
但在对于较厚的钢板进行切割时，其钢板常会出现挂渣的问题，而当前的解决方式多为采用增加辅助气体气压的方式来解决此问题，但是在增加辅助气体压力的同时，也会对切割断面的粗糙程度造成影响，导致最终所加工出的工件需要二次的精加工，大幅度增加了加工的成本。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种激光加工头，以解决现有技术中通过增加辅助气体压力的来避免工件挂渣，会导致切割工件的断面粗糙需要二次加工的问题。
为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：
一种激光加工头，包括主切割头，在所述主切割头的一侧设置有副切割头，所述副切割头包括第一壳体、第二激光发生器以及沿所述第二激光发生器的激光传输方向顺次设置的分束镜和第二反射镜，且所述分束镜和所述第二反射镜的正下方还设置有位于第一壳体内的调焦组件，调焦组件包括沿竖直方向移动且用于靠近或远离所述分束镜和所述第二反射镜的调焦架，在所述调焦架中设置有两个轴线方向与竖直线形成有夹角的第二聚焦镜，每个第二聚焦镜各自对应的位于分束镜和第二反射镜的正下方，两个所述第二聚焦镜上还连接有转动机构；
所述转动机构包括两个均通过转轴转动连接在调焦架上且用于安装第二聚焦镜的调节架，两个所述调节架之间通过设置在转轴上的齿轮相啮合进行连接，且在其中一个所述转轴上连接有用于带动两个调节架进行相对转动的驱动电机；
在所述驱动电机的驱动下，所述转动机构带动每个所述第二聚焦镜围绕各自对应的调节架所连接的转轴进行转动。
作为本发明的一种优选方案，所述副切割头还包括位于第二聚焦镜下方的第二排渣组件，所述第二排渣组件包括位于所述第一壳体内且自第二聚焦镜下方顺次设置的保护镜和喷嘴，所述喷嘴通过气管与外界气泵连接。
作为本发明的一种优选方案，所述主切割头包括第二壳体、第一激光发射器和设置在第一激光发射器的激光输出方向的第一反射镜，在所述第二壳体内设置有位于第一反射镜正下方的第一聚焦镜，且所述第一聚焦镜的焦点位于两个所述第二聚焦镜的焦点之间的中心位置处。
作为本发明的一种优选方案，所述主切割头还包括位于第一聚焦镜下方的第一排渣组件，且所述第一排渣组件与第二排渣组件的结构相同。
作为本发明的一种优选方案，与所述第一排渣组件中喷嘴连接的气泵压力大于与所述第二排渣组件中喷嘴连接的气泵压力。
作为本发明的一种优选方案，所述第一聚焦镜和第二聚焦镜的焦距均在10-15cm之间。
作为本发明的一种优选方案，所述第一反射镜为变曲率反射镜。
作为本发明的一种优选方案，所述第二排渣组件中的喷嘴中设置有位于两个所述第二聚焦镜的焦点之间中心位置处且用于对气体进行分流的分流板，所述分流板朝向保护镜的一端为锥形结构。
本发明的实施方式具有如下优点：
本发明在进行使用时，可通过主切割头实现对工件的初步切割，与此同时通过设置的副切割头，可使其沿着主切割头所产生的切割缝进行切割，进而可对切割缝的两壁进行二次的切割，能够有效的对切割缝两壁进行修整，可有效的避免切割缝过于粗糙，而导致需要对切割后的工件进行二次加工的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明实施方式的整体结构示意图；
图2为本发明实施方式中主切割头的结构示意图；
图3为本发明实施方式中副切割头的结构示意图；
图4为本发明实施方式中第二聚焦镜的安装结构示意图；
图5为图1中A处的局部结构示意图。
图中：
1-主切割头；2-副切割头；
101-第二壳体；102-第一激光发射器；103-第一反射镜；104-第一聚焦镜；105-第一排渣组件；
201-第一壳体；202-第二激光发生器；203-分束镜；204-第二反射镜；205-调焦组件；206-调焦架；207-第二聚焦镜；208-转动机构；209-第二排渣组件；210-保护镜；211-喷嘴；212-调节架；213-驱动电机；214-分流板。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图5所示，本发明提供了一种激光加工头，包括主切割头1，在主切割头1的一侧设置有副切割头2，副切割头2包括第一壳体201、第二激光发生器202以及沿第二激光发生器202的激光传输方向顺次设置的分束镜203和第二反射镜204，分束镜203是在光学玻璃表面镀上一层或多层薄膜，进而在一束光投射到镀膜玻璃时，可通过反射和折射将光束分为两束或更多束，这里的分束镜203主要是将第二激光发生器202所发出的激光束分成两束，从而通过这两个激光束可对由主切割头1所产生的切割缝两壁进行二次的加工，可保证切割后工件侧壁会更加的光滑。
如图1和图3所示，分束镜203和第二反射镜204的正下方还设置有位于第一壳体201内的调焦组件205，调焦组件205包括沿竖直方向移动且用于靠近或远离分束镜203和第二反射镜204的调焦架206，在调焦架206中设置有两个轴线方向与竖直线形成有夹角的第二聚焦镜207，每个第二聚焦镜207各自对应的位于分束镜203和第二反射镜204的正下方，两个第二聚焦镜207上还连接有转动机构208。
如图4和图5所示，转动机构208包括两个均通过转轴转动连接在调焦架206上且用于安装第二聚焦镜207的调节架212，两个调节架212之间通过设置在转轴上的齿轮相啮合进行连接，且在其中一个转轴上连接有用于带动两个调节架212进行相对转动的驱动电机213。
在驱动电机（213）的驱动下，转动机构（208）带动每个第二聚焦镜（207）围绕各自对应的调节架（212）所连接的转轴进行转动。
调整两个第二聚焦镜207的相对角度时，首先启动驱动电机213，由驱动电机213带动其中一个调节架212的转动，与此同时另一个调节架212会通过齿轮的传动实现与之相反的转动，进一步则改变两个调节架212上的第二聚焦镜207之间的相对角度，在实际的使用过程中，也可此采用其他方式来调整两个第二聚焦镜207之间的相对角度。
调焦组件205主要用于调整第二聚焦镜207所处的高度位置，以及其两个第二聚焦镜207之间的相对角度，即在针对不同材料进行切割时，需要调整主切割头1与副切割头2的焦距位置，在调整时，调焦架206优选为通过伺服电机带动，即在调整副切割头2所发出的激光束焦距时，通过伺服电机带动调焦架206进行运动，进一步则可带动置于调焦架上的第二聚焦镜207的运动，从而可通过调整第二聚焦镜207高度位置来实现对焦点位置的调整。
根据切割材料不同，为调整切割缝两壁的切割厚度，可通过驱动电机213，带动其中一个调节架212的转动，因两个调节架212通过齿轮啮合相连接，因此在此时也会带动另一个调节架212的运动，从而能够使其进行同步的相对或相向运动，进一步通过偏移第二聚焦镜207水平角度的方式，来实现对两个第二聚焦镜207焦点的间距进行控制，从而可方便用户控制其对切割缝两壁进行二次切割加工。
如图1和图3所示，副切割头2还包括位于第二聚焦镜207下方的第二排渣组件209，第二排渣组件209包括位于第一壳体201内且自第二聚焦镜207下方顺次设置的保护镜210和喷嘴211，喷嘴211通过气管与外界气泵连接，保护镜210主要避免在切割时所产生的熔渣会从喷嘴211飞溅进切割头内，最终会导致其出现损坏的问题。
如图1和图2所示，主切割头1包括第二壳体101、第一激光发射器102和设置在第一激光发射器102的激光输出方向的第一反射镜103，在第二壳体101内设置有位于第一反射镜103正下方的第一聚焦镜104，且第一聚焦镜104的焦点位于两个第二聚焦镜207的焦点之间的中心位置处，第一反射镜103为变曲率反射镜，通过变曲率反射镜可控制激光在通过第一聚焦镜104 时的射入角度，从而实现达到调整焦点位置的目的，主切割头1与副切割头2的切割方式相同，均通过聚焦激光束，使其通过聚焦点产生的高温对工件进行汽化或融化，进一步由辅助气体将熔渣吹出实现对工件切割的目的，在此过程中，主切割头1为主要产生切割缝的部件，而副切割头2则主要对主切割头1所产生的切割缝进行二次的加工，在实际的使用过程中，可将副切割头2的焦点置于主切割头1的两侧偏后的位置，从而在切割过程中可留有一定的缓冲空间，来保证对切割缝二次加工时，不会因热量的堆积而导致切割缝的两壁会更加粗糙的问题。
主切割头1还包括位于第一聚焦镜104下方的第一排渣组件105，且第一排渣组件105与第二排渣组件209的结构相同，与第一排渣组件105中喷嘴211连接的气泵压力大于与第二排渣组件209中喷嘴211连接的气泵压力，喷嘴211所喷射的气体主要用于保护焊缝和吹除熔渣，以避免在切割时，金属过度氧化而造成切割缝变形严重的问题，在通过主切割头1进行切割时，可采用较高功率激光和较高的气压，以此保证其能够实现高速的切割，而在此过程中，通过副切割头2对由主切割头1所产生的切割缝两壁进行切割时，只要切割掉切割缝两壁很薄的一层，就可将切割缝不光滑的部分给切割除掉，因此副切割头2能够采用较小的功率以及较小的气压来实现对切割缝的二次切割，可避免切割后的工件需要二次加工才可进行使用的问题。
第一聚焦镜104和第二聚焦镜207的焦距均在10-15cm之间，在实际的使用过程中，可根据使用需求选择对应焦距更长的聚焦镜，避免其焦距过短而导致在切割较厚的工件时，其会出现切割缝较大的问题。
如图3所示，第二排渣组件209中的喷嘴211中设置有位于两个第二聚焦镜207的焦点之间中心位置处且用于对气体进行分流的分流板214，分流板214朝向保护镜210的一端为锥形结构，分流板214的作用主要是在对切割缝进行二次切割时，使气体喷射的方向能够朝向切割缝的两壁，实现针对性的喷气，同时也可避免喷嘴较大，而导致在切割时会大幅度提高喷嘴所喷射气体的消耗速度。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种激光加工头，其特征在于，包括主切割头（1），在所述主切割头（1）的一侧设置有副切割头（2），所述副切割头（2）包括第一壳体（201）、第二激光发生器（202）以及沿所述第二激光发生器（202）的激光传输方向顺次设置的分束镜（203）和第二反射镜（204），且所述分束镜（203）和所述第二反射镜（204）的正下方还设置有位于第一壳体（201）内的调焦组件（205），调焦组件（205）包括沿竖直方向移动且用于靠近或远离所述分束镜（203）和所述第二反射镜（204）的调焦架（206），在所述调焦架（206）中设置有两个轴线方向与竖直线形成有夹角的第二聚焦镜（207），每个第二聚焦镜（207）各自对应的位于分束镜（203）和第二反射镜（204）的正下方，两个所述第二聚焦镜（207）上还连接有转动机构（208）；
所述转动机构（208）包括两个均通过转轴转动连接在调焦架（206）上且用于安装第二聚焦镜（207）的调节架（212），两个所述调节架（212）之间通过设置在转轴上的齿轮相啮合进行连接，且在其中一个所述转轴上连接有用于带动两个调节架（212）进行相对转动的驱动电机（213）；
在所述驱动电机（213）的驱动下，所述转动机构（208）带动每个所述第二聚焦镜（207）围绕各自对应的调节架（212）所连接的转轴进行转动。
2.根据权利要求1所述的一种激光加工头，其特征在于，所述副切割头（2）还包括位于第二聚焦镜（207）下方的第二排渣组件（209），所述第二排渣组件（209）包括位于所述第一壳体（201）内且自第二聚焦镜（207）下方顺次设置的保护镜（210）和喷嘴（211），所述喷嘴（211）通过气管与外界气泵连接。
3.根据权利要求2所述的一种激光加工头，其特征在于，所述主切割头（1）包括第二壳体（101）、第一激光发射器（102）和设置在第一激光发射器（102）的激光输出方向的第一反射镜（103），在所述第二壳体（101）内设置有位于第一反射镜（103）正下方的第一聚焦镜（104），且所述第一聚焦镜（104）的焦点位于两个所述第二聚焦镜（207）的焦点之间的中心位置处。
4.根据权利要求3所述的一种激光加工头，其特征在于，所述主切割头（1）还包括位于第一聚焦镜（104）下方的第一排渣组件（105），且所述第一排渣组件（105）与第二排渣组件（209）的结构相同。
5.根据权利要求4所述的一种激光加工头，其特征在于，与所述第一排渣组件（105）中喷嘴（211）连接的气泵压力大于与所述第二排渣组件（209）中喷嘴（211）连接的气泵压力。
6.根据权利要求3所述的一种激光加工头，其特征在于，所述第一聚焦镜（104）和第二聚焦镜（207）的焦距均在10-15cm之间。
7.根据权利要求3所述的一种激光加工头，其特征在于，所述第一反射镜（103）为变曲率反射镜。
8.根据权利要求2所述的一种激光加工头，其特征在于，所述第二排渣组件（209）中的喷嘴（211）中设置有位于两个所述第二聚焦镜（207）的焦点之间中心位置处且用于对气体进行分流的分流板（214），所述分流板（214）朝向保护镜（210）的一端为锥形结构。
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