CN112743227B - 激光振镜用快速装卸同轴气嘴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光振镜用快速装卸同轴气嘴，涉及激光加工设备技术领域，其包括气嘴组件、旋转气缸以及旋转臂，旋转气缸通过旋转臂连动气嘴组件摆动，使气嘴组件能够与激光振镜之光轴同轴或者位于激光振镜之光轴外。本发明主要解决如何在激光振镜下方设置能随时快速装卸的同轴气嘴的问题；通过旋转气缸能够连动气嘴组件到达与激光振镜之光轴同轴的位置，能够辅助微小异形孔的激光加工；通过旋转气缸能够连动气嘴组件到达激光振镜之光轴外的位置，此时激光振镜的光路偏转角度大；本发明实现了激光振镜用同轴气嘴的快速装卸，免去人手装卸过程，不需要中途停机，保证每次装载气嘴组件角度和位置的一致性，有效提高了加工效率和质量。

Description

激光振镜用快速装卸同轴气嘴

技术领域

本发明涉及激光加工设备技术领域，具体为一种激光振镜用快速装卸同轴气嘴。

背景技术

激光加工具有在加工过程中不需要与工件接触、无需酸碱液体辅助等优势，被越来越多的被应用。在微小异形孔的激光加工过程中，需要使用气嘴对工件进行气体射流，通过气嘴喷出的高压气体将微小异形孔内部的残渣及等离子体带出，其一方面是为了防止激光系统被喷射材料污染，另一方面为了增加去除材料的速率，提高加工效率。

目前广泛使用的是激光振镜的同轴气嘴，即激光振镜的光轴与气嘴同轴，然而，同轴气嘴的激光通道很小，会限制激光振镜光路的偏转角度。因此激光振镜的同轴气嘴只有在打微小异形孔才能使用，在进行激光轨迹扫描时，必须移开同轴气嘴。

以往，同轴气嘴的装卸需要通过人工进行，该过程中，需要暂停激光加工过程，然后通过人手同轴气嘴的装卸，其耗时长，影响了工作效率。

此外，机械加工过程中，误差无处不在，例如机械零件加工所产生的误差，以及装配过程所产生误差；误差不仅会导致激光束偏离设定的角度，影响焦点位置，而且还会使激光束所产生的焦点偏离气嘴轴线，甚至可能会有部分激光束直接照射在气嘴上而使气嘴熔化，对焊斑强度和外观产生极大的不良后果，从而导致产品性能下降和报废。对于复杂异形曲面上激光加工，气嘴会与工件存在干涉的情况，此时就不能使用同轴气嘴，只能使用旁轴气嘴进行旁轴吹气加工，这种吹气方式会降低加工效率及效果，更为严重的，如果旁轴气嘴位置及角度位置不当，微孔内残渣无法及时排出，激光能量无法有效作用在预定区域，产生无法加工的情况。

于是，如何在激光振镜下方设置能随时快速装卸的同轴气嘴且降低其每次装载时的位置误差成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光振镜用快速装卸同轴气嘴，能够自动快速地装卸同轴气嘴，且每次装载时的位置误差小，提高工作效率和加工质量。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种激光振镜用快速装卸同轴气嘴，与激光振镜配合使用；包括气嘴组件、旋转气缸以及旋转臂，所述旋转气缸通过所述旋转臂连动所述气嘴组件摆动，使所述气嘴组件能够与所述激光振镜之光轴同轴或者位于所述激光振镜之光轴外。

上述技术方案中，所述气嘴组件包括内气嘴和外气嘴；所述内气嘴中形成激光通道；所述外气嘴上开设有用于与供气设备连接的进气口，所述内气嘴穿设在所述外气嘴中，并且令所述外气嘴与所述内气嘴之间形成气流通道；所述内气嘴固定在所述旋转臂上。

上述技术方案中，所述内气嘴上设有第一外螺纹，所述旋转臂上开设有螺纹孔，所述内气嘴的第一外螺纹旋入所述旋转臂的螺纹孔中。

上述技术方案中，所述内气嘴上设有第二外螺纹，所述外气嘴内设有内螺纹，所述内气嘴的第二外螺纹与所述外气嘴的内螺纹配合，以固定所述内气嘴和所述外气嘴。

上述技术方案中，所述内气嘴于所述第一外螺纹的末端处形成外卡肋，所述外卡肋抵在所述旋转臂的一面；所述外气嘴位于所述旋转臂的另一面，且所述外气嘴的端面抵住所述旋转臂的该面。

上述技术方案中，该种激光振镜用快速装卸同轴气嘴还包括定位板，所述定位板上开设有与激光振镜之光轴同轴的定位孔；所述内气嘴的一端形成定位部，所述气嘴组件摆动至与所述激光振镜之光轴同轴的位置时，所述定位部卡入所述定位板的定位孔中。

上述技术方案中，所述定位部为台阶状结构。

上述技术方案中，所述定位部具有两级台阶，靠下的一级所述台阶形成斜置面。

上述技术方案中，所述内气嘴中嵌设有保护镜片。

上述技术方案中，所述保护镜片通过一卡环固定在所述内气嘴中。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该种激光振镜用快速装卸同轴气嘴，需要气嘴组件辅助加工时，通过旋转气缸能够连动气嘴组件到达与激光振镜之光轴同轴的位置，能够辅助微小异形孔的激光加工；不需要气嘴组件辅助加工时，通过旋转气缸能够连动气嘴组件到达激光振镜之光轴外的位置，此时激光振镜的光路偏转角度大；实现了激光振镜用同轴气嘴的快速装卸，免去人手装卸过程，不需要中途停机，实现快速、准确、自动化的装卸气嘴组件，而且有效保证每次装载气嘴组件角度和位置的一致性，其误差小，工作稳定性好，无需二次调整，有效提高了加工效率和质量。

附图说明

图1为本发明的立体视图。

图2为本发明与激光振镜之光轴同轴时的半剖面视图。

图3为图2中的A局部放大图。

图4为本发明中的气嘴组件的剖面视图。

图5为本发明位于激光振镜光轴外的立体视图。

附图标记为：1、气嘴组件；11、内气嘴；111、第一外螺纹；112、第二外螺纹；113、激光通道；114、定位部；115、斜置面；116、外卡肋；117、内卡肋；12、外气嘴；121、内螺纹；122、进气口；13、气流通道；14、保护镜片；15、卡环；2、旋转气缸；21、转盘；3、旋转臂；31、螺纹孔；4、定位板；41、定位孔；5、主安装板；6、激光振镜。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

一种激光振镜用快速装卸同轴气嘴，与激光振镜6配合使用，该激光振镜6用于发射激光加工用的激光束。

请参阅图1-图4，该种激光振镜用快速装卸同轴气嘴，包括气嘴组件1、旋转气缸2以及旋转臂3，旋转气缸2通过旋转臂3连动气嘴组件1摆动，使气嘴组件1能够与激光振镜6之光轴同轴或者位于激光振镜6之光轴外。

具体地，气嘴组件1包括内气嘴11和外气嘴12，内气嘴11和外气嘴12均为外轮廓呈圆锥形的金属工件，例如铝合金或者不锈钢材质，且内气嘴11和外气嘴12中均具有空腔；内气嘴11中形成激光通道113，即，内气嘴11的空腔沿轴向贯通内气嘴11，该空腔即为激光通道113，以供激光振镜6发射的激光束通过，使用时，激光振镜6发射的激光束从内气嘴11的下底进入激光通道113，并从内气嘴11的尖端射出；外气嘴12的空腔也沿轴向贯通外气嘴12，外气嘴12上开设有用于与供气设备连接的进气口122，本实施例中，进气口122开设在外气嘴12的侧面并连通外气嘴12的空腔，该进气口122可以连接一气管快接头，以便快速连接供气设备；内气嘴11穿设在外气嘴12中，使内气嘴11与外气嘴12相互固定，并且令内气嘴11与外气嘴12之间形成气流通道13，即，内气嘴11的尺寸较外气嘴12小，内气嘴11与外气嘴12固定后，内气嘴11与外气嘴12之间具有间隙，该间隙即为气流通道13；内气嘴11固定在旋转臂3上，从而实现气嘴组件1与旋转臂3的固定。

进一步具体地，旋转臂3为长条形的金属工件，例如铝合金或者不锈钢材质，旋转臂3的一端通过螺钉固定在旋转气缸2的转盘21上，旋转臂3的另一端自由，使旋转气缸2能够驱动旋转臂3摆动；内气嘴11上设有第一外螺纹111，该第一外螺纹111位于内气嘴11的外侧且靠近内气嘴11底端，旋转臂3上开设有螺纹孔31，该螺纹孔31开设在旋转臂3的自由端，内气嘴11的第一外螺纹111旋入旋转臂3的螺纹孔31中，从而实现气嘴组件1与旋转臂3的固定；内气嘴11上设有第二外螺纹112，该第二外螺纹112位于内气嘴11的外侧，且第二外螺纹112的位置较第一外螺纹111更靠近内气嘴11的尖端；外气嘴12内设有内螺纹121，即内螺纹121位于外气嘴12的空腔中，内气嘴11的第二外螺纹112与外气嘴12的内螺纹121配合，以固定内气嘴11和外气嘴12；进一步地，内气嘴11于第一外螺纹111的末端处形成外卡肋116，该外卡肋116呈环形并与内气嘴11一体车削成型，外卡肋116抵住旋转臂3的一面，外气嘴12位于旋转臂3的另一面，且外气嘴12的端面抵住旋转臂3的该面，具体是外气嘴12的底端面抵住旋转臂3；以此方式装配，外气嘴12的底端受旋转臂3和内气嘴11封堵，而外气嘴12和内气嘴11的尖端之间仍具有间隙，该间隙也为气流通道13的一部分，通入气流通道13的高压气体将由外气嘴12和内气嘴11的尖端处的间隙喷出。

气嘴组件1与旋转臂3在装配时，先将内气嘴11从尖端开始穿过旋转臂3的螺纹孔31，将内气嘴11的第一外螺纹111旋入该螺纹孔31直至内气嘴11的外卡肋116抵住旋转臂3的一面，然后将外气嘴12从尖端开始套住内气嘴11，并将内气嘴11的第二外螺纹112旋入外气嘴12的内螺纹121直至外气嘴12的底端面抵住旋转臂3的另一面，至此即完成气嘴组件1与旋转臂3的装配。

整个激光振镜用快速装卸同轴气嘴由一块主安装板5提供安装基础，该主安装板5为金属平板，例如铝合金或者不锈钢材质，主安装板5竖直设置；旋转气缸2竖直地固定在主安装板5上，使旋转气缸2的转盘21在竖直面上旋转，旋转臂3固定在旋转气缸2的转盘21后，由旋转气缸2驱动，从而能够在竖直面上摆动，进而带动气嘴组件1在竖直面上摆动；主安装板5固定在激光加工设备的激光头位移机构上，激光振镜6同样固定在该位移机构上，使整个激光振镜用快速装卸同轴气嘴能够随激光振镜6作相同的位移。

进一步地，该种激光振镜用快速装卸同轴气嘴还包括定位板4，定位板4为金属平板，其固定在主安装板5上，定位板4上开设有与激光振镜6之光轴同轴的定位孔41，即激光振镜6发射的激光束能够穿过定位孔41的中轴；主安装板5和激光振镜6装配后，二者的相对位置固定，预先设置好定位板4固定在主安装板5上的位置，使定位板4上的定位孔41与激光振镜6之光轴同轴，激光振镜6移动时，主安装板5和定位板4也随激光振镜6作相同的位移，使定位孔41的中轴与激光振镜6之光轴始终同轴；内气嘴11的一端形成定位部114，气嘴组件1摆动至与激光振镜6之光轴同轴的位置时，定位部114卡入定位板4的定位孔41中；进一步具体地，定位部114为台阶状结构，本实施例中，定位部114具有两级台阶，且靠上的一级所述台阶为圆环形，其外径较定位孔41的内径小，靠下的一级所述台阶形成斜置面115，该斜置面115在定位部114靠下的一级所述台阶上形成圆台形的外轮廓，本实施例中，该斜置面115的底面与外卡肋116相接，且斜置面115的底面以及外卡肋116的外径与定位孔41的内径相同；气嘴组件1在摆动至与激光振镜6之光轴同轴的位置的过程中，靠上的一级所述台阶先进入定位孔41，随后靠下的一级所述台阶沿着斜置面115滑入定位孔41，直至靠下的一级所述台阶之底部完全卡入定位孔41并与定位孔41紧密配合，此时，能够确保气嘴组件1与激光振镜6之光轴同轴。

进一步地，内气嘴11中嵌设有保护镜片14，且保护镜片14通过一卡环15固定在内气嘴11中；具体地，保护镜片14为高透光度的玻璃或者有机材料，内气嘴11的内腔向内径向延伸出内卡肋117，该内卡肋117从下方承托住保护镜片14，卡环15为金属环，卡环15位于保护镜片14的上方并与内气嘴11过盈配合，使卡环15能够从上方卡住保护镜片14，避免保护镜片14脱出；设置保护镜片14能够避免激光加工过程中产生的碎屑或者残渣穿过激光通道113并污染激光振镜6。

该种激光振镜用快速装卸同轴气嘴在使用时，与激光振镜6配合。请参阅图2，需要气嘴组件1辅助加工时，旋转气缸2通过旋转臂3连动气嘴组件1摆动至与激光振镜6之光轴同轴的位置，并使内气嘴11的定位部114卡入定位板4的定位孔41中，此时，激光振镜6发射的激光束能够从内气嘴11的下底穿过保护镜片14并进入激光通道113，随后从内气嘴11的尖端射出，能够进行微小异形孔的激光加工，供气设备通过外气嘴12的进气口122向气嘴组件1的气流通道13泵入高压气体，高压气体通过气流通道13后，从外气嘴12和内气嘴11尖端处的间隙喷出，能够辅助微小异形孔的激光加工。请参阅图5，不需要气嘴组件1辅助加工时，旋转气缸2旋转180°，通过旋转臂3连动气嘴组件1摆动至激光振镜6之光轴外，此时激光振镜6的光路偏转角度大，能够进行激光轨迹扫描。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种激光振镜用快速装卸同轴气嘴，与激光振镜配合使用；其特征在于，包括气嘴组件、旋转气缸以及旋转臂，所述旋转气缸通过所述旋转臂连动所述气嘴组件摆动，使所述气嘴组件能够与所述激光振镜之光轴同轴或者位于所述激光振镜之光轴外；

所述气嘴组件包括内气嘴和外气嘴；

所述内气嘴中形成激光通道；

所述外气嘴上开设有用于与供气设备连接的进气口，所述内气嘴穿设在所述外气嘴中，并且令所述外气嘴与所述内气嘴之间形成气流通道；

所述内气嘴固定在所述旋转臂上；

还包括定位板，所述定位板上开设有与激光振镜之光轴同轴的定位孔；

所述内气嘴的一端形成定位部，所述气嘴组件摆动至与所述激光振镜之光轴同轴的位置时，所述定位部卡入所述定位板的定位孔中；

所述定位部为台阶状结构；

所述内气嘴上设有第一外螺纹，所述旋转臂上开设有螺纹孔，所述内气嘴的第一外螺纹旋入所述旋转臂的螺纹孔中；

所述内气嘴上设有第二外螺纹，所述外气嘴内设有内螺纹，所述内气嘴的第二外螺纹与所述外气嘴的内螺纹配合，以固定所述内气嘴和所述外气嘴；

所述内气嘴于所述第一外螺纹的末端处形成外卡肋，所述外卡肋抵在所述旋转臂的一面；

所述外气嘴位于所述旋转臂的另一面，且所述外气嘴的端面抵住所述旋转臂的该面；

所述定位部具有两级台阶，靠下的一级所述台阶形成斜置面。

2.根据权利要求1所述的激光振镜用快速装卸同轴气嘴，其特征在于：所述内气嘴中嵌设有保护镜片。

3.根据权利要求2所述的激光振镜用快速装卸同轴气嘴，其特征在于：所述保护镜片通过一卡环固定在所述内气嘴中。

Images