CN115055812A - 一种镜座装置及激光加工头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种镜座装置及激光加工头,属于激光加工技术领域。激光加工头包括光纤连接装置、喷嘴装置和镜座装置,镜座装置包括座体和铜镜,座体内开设有相互连通且呈夹角设置的第一通道和第二通道。铜镜设置于第一通道和第二通道的交接处,铜镜具有同时朝向第一通道和第二通道的反射曲面,反射曲面能够将从第一通道入射的激光束准直并聚焦后从第二通道射出。本发明的结构紧凑,能够降低激光损耗,提高激光利用率,降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及激光加工技术领域,尤其涉及一种镜座装置及激光加工头。
背景技术
激光加工是利用光的能量经过透镜聚焦后在焦点上达到很高的能量密度,靠光热效应来加工的。传统的激光加工头的镜座装置,通过设置准直镜和聚焦镜片激光束准直、聚焦后射出实现激光加工。对于一些激光束入射轴线和出射轴线不重合的激光加工头,镜座装置需要设置准直反射镜和聚焦反射镜将激光束准直、聚焦后射出,激光的损耗较大。
发明内容
本发明的一个目的在于提出一种镜座装置,结构紧凑,能够降低激光损耗,提高激光利用率,降低成本。
本发明的另一个目的在于提出一种激光加工头,通过设置上述的镜座装置,结构紧凑,能够降低激光损耗,提高激光利用率,降低成本。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
一种镜座装置,包括:
座体,所述座体内开设有相互连通且呈夹角设置的第一通道和第二通道;
铜镜,所述铜镜设置于第一通道和第二通道的交接处,所述铜镜具有同时朝向所述第一通道和所述第二通道的反射曲面,所述反射曲面能够将从所述第一通道入射的激光束准直并聚焦后从所述第二通道射出。
可选地,还包括第一冷却通道,所述第一冷却通道设置于所述铜镜内。
可选地,还包括:
第一保护镜组件,设置于所述第一通道的入口处以封堵所述第一通道的入口;
第二保护镜组件,设置于所述第二通道的出口处以封堵所述第二通道的出口。
可选地,所述座体的端面上对应所述第一通道开设有凹槽,所述第一保护镜组件包括第一镜片以及沿所述激光束的出射方向依次设置于所述凹槽内的第一镜座、压环和第二镜片,所述第一镜片设置于所述第一镜座内。
可选地,所述第二保护镜组件包括第二镜座、设置于所述第二镜座内的第三镜片、第三镜座、设置于所述第三镜座内的第四镜片以及沿激光束的出射方向依次设置的第一安装座、第二安装座、第三安装座、第四安装座,所述第一安装座和所述第二安装座的侧面开设有第一安装槽,所述第二镜座设置于所述第一安装槽内,所述第三安装座和所述第四安装座的侧面开设有第二安装槽,所述第三镜座设置于所述第二安装槽内。
可选地,所述第二保护镜组件还包括气内环,所述气内环设置于所述第四安装座内,所述气内环和所述第四安装座之间形成有气流环,所述气内环上开设有若干沿背离所述第四镜片方向倾斜的气孔,若干所述气孔沿所述气内环的周向均匀分布,且与所述气流环连通,所述气流环和外部的气源连通。
可选地,还包括温度传感器,设置在所述座体内,所述温度传感器被配置为获取所述第二通道内的温度。
一种激光加工头,包括光纤连接装置和喷嘴装置,所述激光加工头还包括上述的镜座装置,所述光纤连接装置、所述镜座装置和所述喷嘴装置沿所述激光束的出射方向依次设置。
可选地,还包括位置调节装置,所述位置调节装置设置于所述镜座装置和所述喷嘴装置之间,所述位置调节装置能够调节所述喷嘴装置的位置。
可选地,所述喷嘴装置包括内喷嘴、冷却组件以及沿所述激光束的出射方向依次设置的连接座、喷嘴座和外喷嘴,所述连接座连接于所述位置调节装置,所述内喷嘴设置在所述连接座、所述喷嘴座和所述外喷嘴形成的内腔内,所述内喷嘴外壁和所述喷嘴座的内壁之间形成有环形的进粉腔,所述内喷嘴对应所述外喷嘴的位置的外壁为锥形,所述外喷嘴的内壁为和所述内喷嘴的外壁匹配的锥形,所述内喷嘴和所述外喷嘴之间形成有供粉末通过的间隙,所述冷却组件环绕所述喷嘴座。
本发明的有益效果为:
本发明中的镜座装置通过设置一个具有反射曲面的铜镜,能够将激光束准直并聚焦,减少了反射铜镜的数量,能够使整体结构更紧凑,激光只需反射一次,从而能够降低损耗,提高激光利用率;此外,由于减少了反射铜镜的数量,使得本实施例中的铜镜装置的结构更简单,从而能够降低成本。
本发明的激光加工头通过设置上述的镜座装置,通过设置上述的镜座装置,结构紧凑,能够降低激光损耗,提高激光利用率,降低成本。
附图说明
图1是本发明具体实施方式提供的激光加工头的立体图;
图2是本发明具体实施方式提供的激光加工头在去掉光纤连接装置后的俯视图结构示意图;
图3是图2中A-A处的剖面图;
图4本发明具体实施方式提供的镜座装置的侧视结构示意图;
图5是图4中B-B处的剖面图;
图6本发明具体实施方式提供的位置调节装置的爆炸图;
图7是图3中的局部结构示意图;
图8是发明具体实施方式提供的激光加工头的光路示意图。
图中:
1、光纤连接装置;
2、喷嘴装置;21、内喷嘴;211、滚花;22、冷却组件;221、环形挡板;2211、第三冷却通道;23、连接座;24、喷嘴座;25、外喷嘴;26、进粉腔;27、间隙;
3、镜座装置;31、座体;311、第一通道;312、第二通道;32、铜镜;321、反射曲面;33、第一冷却通道;34、第一保护镜组件;341、第一镜片;342、第一镜座;343、压环;344、第二镜片;35、第二保护镜组件;351、第二镜座;352、第三镜片;353、第三镜座;354、第四镜片;355、第一安装座;356、第二安装座;357、第三安装座;358、第四安装座;359、气内环;3591、气孔;3510、气流环;36、温度传感器;
4、位置调节装置;41、基座;42、第一调节座;43、第一驱动组件;431、第一驱动旋钮;432、第一弹性件;44、第二调节座;45、第二驱动组件;451、第二驱动旋钮;452、第二弹性件;46、套筒;47、锁紧组件;471、锁紧环;472、抱紧环;48、第一导向组件;49、第二导向组件;
5、分粉器。
具体实施方式
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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,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”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中,术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“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;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,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
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”可以包括第一特征和第二特征直接接触,也可以包括第一特征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。
下面结合附图1-图8并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本实施例提供了一种激光加工头,如图1-图3和图8所示,激光加工头包括光纤连接装置1、喷嘴装置2和镜座装置3,光纤连接装置1、镜座装置3和喷嘴装置2沿激光束的出射方向依次设置。本实施例中以喷嘴装置2为熔覆喷嘴为例进行说明,当然,喷嘴装置2也可以设置为其他形式,例如为切割喷嘴等,在此不进行限制。
如图1、图3、图4和图5所示,镜座装置3包括座体31和铜镜32,座体31内开设有相互连通且呈夹角设置的第一通道311和第二通道312。铜镜32设置于第一通道311和第二通道312的交接处,铜镜32具有同时朝向第一通道311和第二通道312的反射曲面321,反射曲面321能够将从第一通道311入射的激光束准直并聚焦后从第二通道312射出。
本实施例中的镜座装置3通过设置一个具有反射曲面321的铜镜32,能够将激光束准直并聚焦,减少了反射铜镜32的数量,能够使整体结构更紧凑。激光只需反射一次,从而能够降低损耗,提高激光利用率。此外,由于减少了反射铜镜32的数量,使得本实施例中的铜镜32装置的结构更简单,从而能够降低成本。
如图1和图5所示,本实施例中的镜座装置3还包括第一冷却通道33,第一冷却通道33设置于铜镜32内。通过第一冷却通道33的设置,向第一冷却通道33内通入冷却介质后,能够对铜镜32降温,防止铜镜32发热严重。
如图1和图5所示,本实施例中的镜座装置3还包括第一保护镜组件34和第二保护镜组件35。第一保护镜组件34设置于第一通道311的入口处以封堵第一通道311的入口。第二保护镜组件35设置于第二通道312的出口处以封堵第二通道312的出口。可以理解的是,通过第一保护镜组件34和第二保护镜组件35的设置,可以防止外部的灰尘进入第一通道311和第二通道312内,进而能够保护铜镜32,提高铜镜32的使用寿命。
可选地,座体31的端面上对应第一通道311开设有凹槽,第一保护镜组件34包括第一镜片341以及沿激光束的出射方向依次设置于凹槽内的第一镜座342、压环343和第二镜片344,第一镜片341设置于第一镜座342内。第一保护镜组件34包括第一镜片341和第二镜片344,通过双层镜片的防护,能够提高防尘效果,有效的阻挡灰尘进入到第一通道311和第二通道312内。本实施例中优选地,在激光束的出射方向上,第一镜座342的两端的两个端面均开设有密封槽,每个密封槽内分别设置有密封圈,通过密封圈的设置能够更有效地提高密封效果。座体31的侧壁开设有和凹槽连通的避让槽,以使第一镜座342可以从凹槽内移出,从而便于将第一镜片341取出更换或者清理。
光纤连接装置1设置于第一保护镜组件34背离座体31的一侧,光纤连接装置1为成熟的现有技术,其具体结构在此不再详述。
进一步地,第二保护镜组件35包括第二镜座351、设置于第二镜座351内的第三镜片352、第三镜座353、设置于第三镜座353内的第四镜片354以及沿激光束的出射方向依次设置的第一安装座355、第二安装座356、第三安装座357、第四安装座358。第一安装座355和第二安装座356的侧面开设有第一安装槽,第二镜座351设置于第一安装槽内。详细地,第二镜座351能够从第一安装槽内移出,从而可以便于将第三镜片352取出更换或者清理。第三安装座357和第四安装座358的侧面开设有第二安装槽,第三镜座353设置于第二安装槽内。同样地,第三镜座353能够从第二安装槽内取出,以便于将第四镜片354取出更换或者清理。
如图1和图5所示,第二保护镜组件35还包括气内环359,气内环359设置于第四安装座358内,气内环359和第四安装座358之间形成有气流环3510,气内环359上开设有若干沿背离第四镜片354方向倾斜的气孔3591,若干气孔3591沿气内环359的周向均匀分布,且与气流环3510连通,气流环3510和外部的气源连通。气体进入气流环3510内,可以通过若干气孔3591均匀吹出,气流能够均匀平稳地从喷嘴装置2吹出,防止外部的灰尘从本实施例中的激光加工头底部进入到内部,有利于提高使用寿命。
特别地,本实施例中的镜座装置3还包括温度传感器36,设置在座体31内,温度传感器36被配置为获取第二通道312内的温度。通过温度传感器36的设置,可以实时获取第二通道312内的温度,当温度过高时,可以控制激光器停止出射激光,防止铜镜32损伤,便于及时对铜镜32进行清洁,从而可以有效保护铜镜32。
如图1、图3和图6所示,本实施例中的激光加工头还包括位置调节装置4,位置调节装置4设置于镜座装置3和喷嘴装置2之间,位置调节装置4能够调节喷嘴装置2的位置。
进一步地,位置调节装置4包括基座41、第一调节座42、第一驱动组件43、第二调节座44、第二驱动组件45、套筒46和锁紧组件47。基座41连接于镜座装置3,第一调节座42的第一端活动连接于所述基座41,第一驱动组件43分别连接于第一调节座42和基座41,第一驱动组件43能够驱动第一调节座42相对基座41沿第一方向(即图1中X向)移动。第二调节座44的第一端活动连接于第一调节座42的第二端,第二驱动组件45分别连接于所述第一调节座42和第二调节座44,第二驱动组件45能够第二调节座44相对第一调节座42沿垂直于第一方向的第二方向(即图1中Y方向)移动。套筒46通过锁紧组件47连接于第二调节座44的第二端,松开锁紧组件47时,套筒46能够沿垂直于第一方向、第二方向的第三方向(即图1中Z方向)移动。可以理解的是,第一驱动组件43驱动第一调节座42沿第一方向移动时,第一调节座42能够带动第二调节座44沿第一方向移动,第二驱动件驱动第二调节座44沿第二方向移动时,第二调节座44能够带动套筒46沿第二方向移动,从而实现套筒46沿第一方向、第二方向和第三方向的位置调节,进而能够带动喷嘴装置2移动。
详细地,第一调节座42为环形,第一调节座42的第一端套设在基座41上,第一调节座42的第二端套设在第二调节座44上。
如图3和图6所示,第一驱动组件43包括第一驱动旋钮431和第一弹性件432,第一驱动旋钮431和第一弹性件432分别设置于第一调节座42相对的两侧,第一驱动旋钮431贯穿第一调节座42的侧壁后抵接于基座41的外壁,且第一驱动旋钮431与第一调节座42螺纹连接。第一弹性件432的一端抵接于第一调节座42的内壁,另一端抵接于基座41的外壁。转动第一驱动旋钮431,第一驱动旋钮431能够相对基座41移动,同时,在第一弹性件432的弹力作用下能够驱动第一调节座42相对基座41移动。在一些可选的实施例中,第一弹性件432为弹簧。当然,本领域的技术人员能够根据需要选择第一弹性件432的结构,在此不进行限制。
第二驱动组件45包括第二驱动旋钮451和第二弹性件452,第二驱动旋钮451和第二弹性件452分别设置于第一调节座42另一相对的两侧,第二驱动旋钮451贯穿第一调节座42的侧壁后抵接于第二调节座44的外壁,且第二驱动旋钮451与第一调节座42螺纹连接。第二弹性件452的一端抵接于第一调节座42的内壁,另一端抵接于第二调节座44的外壁。转动第二驱动旋钮451,第二驱动旋钮451能够相对第一调节座42移动,同时,在第二弹性件452的弹力作用下能够驱动第二调节座44相对第一调节座42移动。在一些可选的实施例中,第二弹性件452为弹簧。当然,本领域的技术人员能够根据需要选择第二弹性件452的结构,在此不进行限制。
进一步地,位置调节装置4还包括第一导向组件48,第一导向组件48设置于第一调节座42和基座41,以对第一调节座42进行导向,从而使第一调节座42能够稳定地相对基座41移动。详细地,第一导向组件48包括第一导向轴,第一导向轴贯穿基座41,且两端分别连接于第一调节座42,第一导向轴沿X向延伸。本实施例中优选地,第一导向轴平行间隔设置有两个。
更进一步地,位置调节装置4还包括第二导向组件49,第二导向组件49设置于第一调节座42和第二调节座44,以对第二调节座44进行导向,从而使第二调节座44能够稳定地相对第一调节座42移动。详细地,第二导向组件49包括第二导向轴,第二导向轴贯穿第二调节座44,且两端分别连接于第一调节座42,第二导向轴沿Y向延伸。本实施例中优选地,第二导向轴平行间隔设置有两个。
可选地,锁紧组件47包括锁紧环471和抱紧环472,抱紧环472滑动套设于套筒46上,第二调节座44远离镜座装置3的一端设置有内锥面,抱紧环472设置有与内锥面相匹配的外锥面,锁紧环471套设在套筒46上,锁紧环471的一端与抱紧环472背离第二调节座44的端面抵接,另一端与第二调节座44的外壁螺纹连接。松开锁紧环471能够将套筒46相对第二调节座44移动,锁紧锁紧环471能够将套筒46相对第二调节座44固定。可选地,为了使锁紧组件47能够将套筒46稳定的固定,抱紧环472的圆周间隔设置有若干夹爪,锁紧锁紧环471时夹爪能够紧密贴合套筒46,从而使抱紧环472更紧密地与套筒46连接。
为了便于调节套筒46的位置,套筒46的表面沿套筒46的轴向设置有刻度,通过观察刻度可便于精确调节套筒46相对第二调节座44的位置。
如图1、图3和图7所示,喷嘴装置2包括内喷嘴21、冷却组件22以及沿激光束的出射方向依次设置的连接座23、喷嘴座24和外喷嘴25,连接座23连接于位置调节装置4,内喷嘴21设置在连接座23、喷嘴座24和外喷嘴25形成的内腔内,内喷嘴21外壁和喷嘴座24的内壁之间形成有环形的进粉腔26,内喷嘴21对应外喷嘴25的位置的外壁为锥形,外喷嘴25的内壁为和内喷嘴21的外壁匹配的锥形,内喷嘴21和外喷嘴25之间形成有供粉末通过的间隙27,激光熔覆粉末可以从间隙27进行加工表面。详细地,喷嘴座24周向均匀间隔设置有和进粉腔26连通的进粉接头,进粉接头和分粉器5连通,熔覆粉末通过接头进入到进粉腔26内,再由间隙27喷出。冷却组件22环绕喷嘴座24,可以有效的隔开激光熔池辐射的热量,减少激光反光造成的本实施例中的激光加工头内部温度过高。本实施例中优选地,内喷嘴21的外侧壁上设置有用于分散熔覆的滚花211,从而可以使间隙27出粉更均匀,有利于提高加工质量。喷嘴座24内设置有第二冷却通道,喷嘴座24上设置有进水接头,向第二冷却通道内通入循环的冷却介质,能够对喷嘴座24进行降温。
可选地,冷却组件22包括环形挡板221,环形挡板221套设在喷嘴座24的外壁,环形挡板221内设置有第三冷却通道2211,向第三冷却通道2211内通入循环的冷却介质,能够对环形挡板221降温。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理,而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释,本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式,这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种镜座装置,其特征在于,包括:
座体(31),所述座体(31)内开设有相互连通且呈夹角设置的第一通道(311)和第二通道(312);
铜镜(32),所述铜镜(32)设置于第一通道(311)和第二通道(312)的交接处,所述铜镜(32)具有同时朝向所述第一通道(311)和所述第二通道(312)的反射曲面(321),所述反射曲面(321)能够将从所述第一通道(311)入射的激光束准直并聚焦后从所述第二通道(312)射出。
2.根据权利要求1所述的镜座装置,其特征在于,还包括第一冷却通道(33),所述第一冷却通道(33)设置于所述铜镜(32)内。
3.根据权利要求1所述的镜座装置,其特征在于,还包括:
第一保护镜组件(34),设置于所述第一通道(311)的入口处以封堵所述第一通道(311)的入口;
第二保护镜组件(35),设置于所述第二通道(312)的出口处以封堵所述第二通道(312)的出口。
4.根据权利要求3所述的镜座装置,其特征在于,所述座体(31)的端面上对应所述第一通道(311)开设有凹槽,所述第一保护镜组件(34)包括第一镜片(341)以及沿所述激光束的出射方向依次设置于所述凹槽内的第一镜座(342)、压环(343)和第二镜片(344),所述第一镜片(341)设置于所述第一镜座(342)内。
5.根据权利要求3所述的镜座装置,其特征在于,所述第二保护镜组件(35)包括第二镜座(351)、设置于所述第二镜座(351)内的第三镜片(352)、第三镜座(353)、设置于所述第三镜座(353)内的第四镜片(354)以及沿激光束的出射方向依次设置的第一安装座(355)、第二安装座(356)、第三安装座(357)、第四安装座(358),所述第一安装座(355)和所述第二安装座(356)的侧面开设有第一安装槽,所述第二镜座(351)设置于所述第一安装槽内,所述第三安装座(357)和所述第四安装座(358)的侧面开设有第二安装槽,所述第三镜座(353)设置于所述第二安装槽内。
6.根据权利要求5所述的镜座装置,其特征在于,所述第二保护镜组件(35)还包括气内环(359),所述气内环(359)设置于所述第四安装座(358)内,所述气内环(359)和所述第四安装座(358)之间形成有气流环(3510),所述气内环(359)上开设有若干沿背离所述第四镜片(354)方向倾斜的气孔(3591),若干所述气孔(3591)沿所述气内环(359)的周向均匀分布,且与所述气流环(3510)连通,所述气流环(3510)和外部的气源连通。
7.根据权利要求1所述的镜座装置,其特征在于,还包括温度传感器(36),设置在所述座体(31)内,所述温度传感器(36)被配置为获取所述第二通道(312)内的温度。
8.一种激光加工头,包括光纤连接装置(1)和喷嘴装置(2),其特征在于,所述激光加工头还包括权利要求1-7中任一项所述的镜座装置,所述光纤连接装置(1)、所述镜座装置和所述喷嘴装置(2)沿所述激光束的出射方向依次设置。
9.根据权利要求8所述的激光加工头,其特征在于,还包括位置调节装置(4),所述位置调节装置(4)设置于所述镜座装置和所述喷嘴装置(2)之间,所述位置调节装置(4)能够调节所述喷嘴装置(2)的位置。
10.根据权利要求9所述的激光加工头,其特征在于,所述喷嘴装置(2)包括内喷嘴(21)、冷却组件(22)以及沿所述激光束的出射方向依次设置的连接座(23)、喷嘴座(24)和外喷嘴(25),所述连接座(23)连接于所述位置调节装置(4),所述内喷嘴(21)设置在所述连接座(23)、所述喷嘴座(24)和所述外喷嘴(25)形成的内腔内,所述内喷嘴(21)外壁和所述喷嘴座(24)的内壁之间形成有环形的进粉腔(26),所述内喷嘴(21)对应所述外喷嘴(25)的位置的外壁为锥形,所述外喷嘴(25)的内壁为和所述内喷嘴(21)的外壁匹配的锥形,所述内喷嘴(21)和所述外喷嘴(25)之间形成有供粉末通过的间隙(27),所述冷却组件(22)环绕所述喷嘴座(24)。
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