CN116551217A - 一种数控机床激光切割机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控机床激光切割机，涉及激光切割技术领域，包括激光头和用于驱动激光头三维移动的三维移动平台，所述激光头由激光发射部、光路聚焦系统和出光通道组成；所述光路聚焦系统包括激光透镜，所述激光透镜用于对激光发射部发出的激光进行聚焦，所述激光透镜设置有至少两个，且互不干涉；还包括切换组件，所述切换组件用于控制两个激光透镜之间的切换，使其中一个所述激光透镜工作使用；导热组件，用于对闲置中的激光透镜进行降温处理。本发明利用切换组件进行切换，保证切割工序进行的同时还可以将激光透镜的聚焦工序和降温处理分开进行，使激光透镜有一个降温恢复的空窗期，延长了激光透镜的使用寿命。

Description

一种数控机床激光切割机

技术领域

本发明涉及激光切割技术领域，具体为一种数控机床激光切割机。

背景技术

激光切割机是将从激光器发射出的激光，经光路系统，聚焦成高功率密度的激光束。激光束照射到工件表面，使工件达到熔点或沸点，随着光束与工件相对位置的移动，最终使材料形成切缝，从而达到切割的目的。

如中国专利公开号CN115041840B，其公开了一种高精度数控激光切割机，该设备通过设置储水箱和流道，储水箱内的水循环流入流道内，水对保护镜进行降温，有利于减少保护镜因温度较高而损坏的现象，进而有利于保护镜对聚焦镜进行保护，提高了该激光切割机的使用寿命；

又如中国专利公开号CN114713998B，其公开了一种手机柔性屏生产加工用自动化激光切割设备，该设备通过结构之间的配合，对中心齿轮的周边进行冷却，利用热传递对激光聚焦镜起到冷却降温的作用，而且由于激光聚焦镜是圆形，所以对中心齿轮的圆形周边进行冷却降温可以对激光聚焦镜进行均匀的吸热，防止出现局部温度不均的现象出现；

上述激光切割设备中，都是通过对激光聚焦镜采取均匀降温的方式，以达到对聚焦镜进行保护的目的，但是这种方式在长时间的使用后，聚焦镜的降温和使用是在同时进行的，聚焦镜没有停止使用的空窗期，而停止使用时，激光切割机则也需要停机，从而造成工作的中断，影响工作效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数控机床激光切割机，以解决上述现有技术中存在的至少一个技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种数控机床激光切割机，包括激光头和用于驱动激光头三维移动的三维移动平台，所述激光头由激光发射部、光路聚焦系统和出光通道组成；

所述光路聚焦系统包括激光透镜，所述激光透镜用于对激光发射部发出的激光进行聚焦，所述激光透镜设置有至少两个，且互不干涉；

还包括切换组件，所述切换组件用于控制两个激光透镜之间的切换，使其中一个所述激光透镜工作使用；

导热组件，用于对闲置中的激光透镜进行降温处理。

优选的，所述切换组件包括开设在激光头内的圆形安装腔，所述圆形安装腔的内壁安装有能转动的转动盘，所述转动盘沿直径方向开设有横槽，所述横槽的内壁安装有能滑动调节的切换块，所述切换块的内部竖直开设有两个孔，两个孔内均安装有安装管，且所述安装管能在孔内转动和竖直滑动，两个所述安装管的底端均通过导热环安装有激光透镜，当所述切换块滑动调节后，其中一个所述安装管位于圆形安装腔的轴心位置，并与激光发射部和出光通道之间形成激光通路。

优选的，所述导热组件包括安装在圆形安装腔内壁的导热管路，且所述导热管路与外界循环泵连接，且内部通入循环流动的冷却液，所述导热管路的中间部分沿圆形安装腔的内壁环状铺设，远离所述圆形安装腔轴心位置的导热环与切换块的内环接触，所述导热管路的内环设为弹性材质，能向内凹陷并将导热环的边缘部分包裹覆盖。

优选的，所述激光发射部包括安装在激光头内部且能竖直驱动调节的升降件，所述升降件的底部安装有升降管，且所述升降管与圆形安装腔呈同轴设置，所述升降管的内部安装有激光发射器。

优选的，两个所述安装管的顶端均固定有齿轮盘，所述圆形安装腔的内壁安装有齿环，其中一个远离圆形安装腔轴心位置的齿轮盘与齿环相啮合。

优选的，所述切换块与安装管之间的孔内开设有中间腔，所述安装管的外壁固定有环圈，且所述环圈的底部与中间腔之间安装有弹簧，所述齿轮盘的顶部开设有可供升降管嵌入的阶梯孔，所述出光通道与圆形安装腔的连通处开设有可供导热环嵌入的阶梯孔。

优选的，所述激光头的内部安装有电磁铁，所述切换块的两侧均安装有磁块，且所述磁块靠近电磁铁一侧的磁极与电磁铁同级相对，所述转动盘的外壁转动安装有弹性伸缩杆，且所述弹性伸缩杆的一端转动连接在切换块的外壁，所述弹性伸缩杆与转动盘连接处所在的半径线与横槽的开设方向垂直设置。

优选的，所述导热管路内冷却液的流动方向与转动盘的转动方向相反。

优选的，所述圆形安装腔的底部安装有用于对激光透镜进行擦拭清洁的擦拭棉层，所述擦拭棉层能弹性压缩且呈弧状设置。

优选的，还包括鼓气部，设置在激光头内部用于从出光通道中往外喷出惰性气体。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明利用切换组件进行切换，使其中一个激光透镜组成激光通路，而其他的则为闲置并通过导热组件对其进行降温处理，这样通过切换组件定时或者根据实际使用情况来进行切换即可，既可以保证切割工序的进行，而且还可以将激光透镜的聚焦工序和降温处理分开进行，使激光透镜有一个降温恢复的空窗期，延长了激光透镜的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的左侧视立体图；

图2为本发明的右侧视立体图；

图3为本发明激光头的剖视图；

图4为本发明图3视角的剖视立体图；

图5为本发明图3中沿A-A的剖视图；

图6为本发明图3中沿B-B的剖视图；

图7为本发明图3中沿C-C的剖视图。

图中：1、三维移动平台；2、激光头；3、圆形安装腔；4、升降件；5、激光发射器；6、升降管；7、转动盘；8、横槽；9、切换块；10、安装管；11、导热环；12、激光透镜；13、出光通道；14、电磁铁；15、磁块；16、齿轮盘；17、齿环；18、擦拭棉层；19、导热管路；20、弹性伸缩杆；21、中间腔；22、环圈；23、弹簧。

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、完整的描述，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。

请参阅图1至图7，本发明提供一种技术方案：一种数控机床激光切割机，包括激光头2和用于驱动激光头2三维移动的三维移动平台1，所述激光头2由激光发射部、光路聚焦系统和出光通道13组成；

所述光路聚焦系统包括激光透镜12，所述激光透镜12用于对激光发射部发出的激光进行聚焦，所述激光透镜12设置有至少两个，且互不干涉；

还包括切换组件，所述切换组件用于控制两个激光透镜12之间的切换，使其中一个所述激光透镜12工作使用；

导热组件，用于对闲置中的激光透镜12进行降温处理。

激光切割机在使用时，利用激光发射部发出激光，经光路聚焦系统中的激光透镜12进行聚焦后，从出光通道13射出，以进行激光切割，由于激光透镜12对激光进行聚焦的同时，自身也会由于激光的照射而产生热量，为了避免激光透镜12出现热透镜效应，需要将热量导出，以使其处于正常的工作环境内，保证激光切割的质量；

设置至少两个激光透镜12，通过切换组件进行切换，使其中一个激光透镜12组成激光通路，而其他的则为闲置并通过导热组件对其进行降温处理，这样通过切换组件定时或者根据实际使用情况来进行切换即可，既可以保证切割工序的进行，而且还可以将激光透镜12的聚焦工序和降温处理分开进行，使激光透镜12有一个降温恢复的空窗期，延长了激光透镜12的使用寿命。

在其中一个较为优选的实施例中，所述切换组件包括开设在激光头2内的圆形安装腔3，所述圆形安装腔3的内壁安装有能转动的转动盘7，所述转动盘7沿直径方向开设有横槽8，所述横槽8的内壁安装有能滑动调节的切换块9，所述切换块9的内部竖直开设有两个孔，两个孔内均安装有安装管10，且所述安装管10能在孔内转动和竖直滑动，两个所述安装管10的底端均通过导热环11安装有激光透镜12，当所述切换块9滑动调节后，其中一个所述安装管10位于圆形安装腔3的轴心位置，并与激光发射部和出光通道13之间形成激光通路。

切换组件可参看图3-5，通过切换块9在横槽8内的滑动调节，使其中一个安装管10移动至转动盘7的轴线位置时，该位置的激光透镜12与激光发射部和出光通道13之间形成激光通路；

而且该处的安装管10与转动盘7处于同轴状态，因此当转动盘7转动时，不会对该处的安装管10造成影响，以保证激光通路的正常使用。

在其中一个较为优选的实施例中，所述导热组件包括安装在圆形安装腔3内壁的导热管路19，且所述导热管路19与外界循环泵连接，且内部通入循环流动的冷却液，所述导热管路19的中间部分沿圆形安装腔3的内壁环状铺设，远离所述圆形安装腔3轴心位置的导热环11与切换块9的内环接触，所述导热管路19的内环设为弹性材质，能向内凹陷并将导热环11的边缘部分包裹覆盖。

切换块9在横槽8内滑动调节后，切换下来的安装管10会向靠近圆形安装腔3的内壁移动，同时其底部的导热环11会接触并将导热管路19的内环向内挤压，使其凹陷后将导热环11的边缘部分包裹覆盖，通过导热环11与导热管路19之间的热传导来对激光透镜12进行降温处理；

而且，为了使其对激光透镜12的导热更加均匀，因此当转动盘7在外部机构的带动下转动时，导热环11则会沿着导热管路19进行滚动，带动安装管10转动的同时，通过导热环11的圆周导热来对激光透镜12起到均匀降温的效果，对其进行均匀吸热，防止局部温度不均而出现爆碎的现象。

在其中一个较为优选的实施例中，所述激光发射部包括安装在激光头2内部且能竖直驱动调节的升降件4，所述升降件4的底部安装有升降管6，且所述升降管6与圆形安装腔3呈同轴设置，所述升降管6的内部安装有激光发射器5。

由于激光切割和转动盘7的转动是同时进行的，因此为了进一步减少转动盘7对位于其轴心位置安装管10的影响，通过升降件4下移调节，使升降管6与安装管10挤压接触，使安装管10保持固定，使其不会被转动盘7的转动而带动，保证其内部的激光透镜12保持静止状态，进一步保证了激光切割的质量。

在其中一个较为优选的实施例中，两个所述安装管10的顶端均固定有齿轮盘16，所述圆形安装腔3的内壁安装有齿环17，其中一个远离圆形安装腔3轴心位置的齿轮盘16与齿环17相啮合。

为了保证导热环11可以沿着导热管路19的内环滚动进行热传导，因此导热环11与导热管路19接触时，其对应的齿轮盘16会与齿环17接触啮合，这样当转动盘7转动时，齿轮盘16会沿着齿环17的内圈行走转动，从而带动导热环11一起进行转动。

在其中一个较为优选的实施例中，所述切换块9与安装管10之间的孔内开设有中间腔21，所述安装管10的外壁固定有环圈22，且所述环圈22的底部与中间腔21之间安装有弹簧23，所述齿轮盘16的顶部开设有可供升降管6嵌入的阶梯孔，所述出光通道13与圆形安装腔3的连通处开设有可供导热环11嵌入的阶梯孔。

有上述内容可知，升降管6对安装管10挤压时，安装管10会向下移动，并嵌入下方的阶梯孔内，一方面保持安装管10的稳定，另一个方面也可以将圆形安装腔3与出光通道13之间分隔开，避免激光切割时产生的烟尘进入到圆形安装腔3内，而且安装管10的下移会通过环圈22挤压弹簧23，以便于在切换时，升降管6上移后安装管10可以上移复位。

在其中一个较为优选的实施例中，所述激光头2的内部安装有电磁铁14，所述切换块9的两侧均安装有磁块15，且所述磁块15靠近电磁铁14一侧的磁极与电磁铁14同级相对，所述转动盘7的外壁转动安装有弹性伸缩杆20，且所述弹性伸缩杆20的一端转动连接在切换块9的外壁，所述弹性伸缩杆20与转动盘7连接处所在的半径线与横槽8的开设方向垂直设置。

提供了一种切换块9的调节方式，可参看图5，通过电磁铁14通电与磁块15产生的斥力来带动切换块9在横槽8内滑动，并且在弹性伸缩杆20的弹力作用下，将切换块9的一侧与横槽8的末端保持贴紧状态，避免转动盘7在转动时，电磁铁14与磁块15错开后，切换块9在横槽8内移动偏移。

在其中一个较为优选的实施例中，所述导热管路19内冷却液的流动方向与转动盘7的转动方向相反。

通过设置冷却液的流动方向，可以使导热环11始终与温度较低的导热管路19外壁接触，以提高对导热环11的导热效果。

在其中一个较为优选的实施例中，所述圆形安装腔3的底部安装有用于对激光透镜12进行擦拭清洁的擦拭棉层18，所述擦拭棉层18能弹性压缩且呈弧状设置。

由于激光切割过程中会产生烟尘，激光透镜12上可能会黏附杂质，而黏附杂质会导致激光在聚光时对激光透镜12造成积热现象，对激光透镜12造成损坏，因此对激光透镜12的表面清洁是有必要的；

因此当上述切换闲置出的激光透镜12在降温的同时，由于其会随着导热环11的转动而转动，因此当其转动到擦拭棉层18处时，擦拭棉层18的弹性可以与激光透镜12的表面接触，并随着激光透镜12的转动而进行擦拭清洁；

而擦拭棉层18仅设置一段，如图7所示，由于刚切换下来的激光透镜12温度较高，如果直接与擦拭棉层18接触时，可能因高温而造成擦拭棉层18的变形，影响其擦拭效果，因此等其转动先降温后转动至擦拭棉层18处时再进行擦拭清洁，以保证其清洁质量。

在其中一个较为优选的实施例中，还包括鼓气部，设置在激光头2内部用于从出光通道13中往外喷出惰性气体。

本实施例中使用的标准零件可以从市场上直接购买，而根据说明书和附图的记载的非标准结构部件，也可以直接根据现有的技术常识毫无疑义的加工得到，同时各个零部件的连接方式采用现有技术中成熟的常规手段，而机械、零件及设备均采用现有技术中常规的型号，故在此不再作出具体叙述。

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 (10)

1.一种数控机床激光切割机，包括激光头（2）和用于驱动激光头（2）三维移动的三维移动平台（1），其特征在于：所述激光头（2）由激光发射部、光路聚焦系统和出光通道（13）组成；

所述光路聚焦系统包括激光透镜（12），所述激光透镜（12）用于对激光发射部发出的激光进行聚焦，所述激光透镜（12）设置有至少两个，且互不干涉；

还包括切换组件，所述切换组件用于控制两个激光透镜（12）之间的切换，使其中一个所述激光透镜（12）工作使用；

导热组件，用于对闲置中的激光透镜（12）进行降温处理。

2.根据权利要求1所述的数控机床激光切割机，其特征在于：所述切换组件包括开设在激光头（2）内的圆形安装腔（3），所述圆形安装腔（3）的内壁安装有能转动的转动盘（7），所述转动盘（7）沿直径方向开设有横槽（8），所述横槽（8）的内壁安装有能滑动调节的切换块（9），所述切换块（9）的内部竖直开设有两个孔，两个孔内均安装有安装管（10），且所述安装管（10）能在孔内转动和竖直滑动，两个所述安装管（10）的底端均通过导热环（11）安装有激光透镜（12），当所述切换块（9）滑动调节后，其中一个所述安装管（10）位于圆形安装腔（3）的轴心位置，并与激光发射部和出光通道（13）之间形成激光通路。

3.根据权利要求2所述的数控机床激光切割机，其特征在于：所述导热组件包括安装在圆形安装腔（3）内壁的导热管路（19），且所述导热管路（19）与外界循环泵连接，且内部通入循环流动的冷却液，所述导热管路（19）的中间部分沿圆形安装腔（3）的内壁环状铺设，远离所述圆形安装腔（3）轴心位置的导热环（11）与切换块（9）的内环接触，所述导热管路（19）的内环设为弹性材质，能向内凹陷并将导热环（11）的边缘部分包裹覆盖。

4.根据权利要求2所述的数控机床激光切割机，其特征在于：所述激光发射部包括安装在激光头（2）内部且能竖直驱动调节的升降件（4），所述升降件（4）的底部安装有升降管（6），且所述升降管（6）与圆形安装腔（3）呈同轴设置，所述升降管（6）的内部安装有激光发射器（5）。

5.根据权利要求3所述的数控机床激光切割机，其特征在于：两个所述安装管（10）的顶端均固定有齿轮盘（16），所述圆形安装腔（3）的内壁安装有齿环（17），其中一个远离圆形安装腔（3）轴心位置的齿轮盘（16）与齿环（17）相啮合。

6.根据权利要求5所述的数控机床激光切割机，其特征在于：所述切换块（9）与安装管（10）之间的孔内开设有中间腔（21），所述安装管（10）的外壁固定有环圈（22），且所述环圈（22）的底部与中间腔（21）之间安装有弹簧（23），所述齿轮盘（16）的顶部开设有可供升降管（6）嵌入的阶梯孔，所述出光通道（13）与圆形安装腔（3）的连通处开设有可供导热环（11）嵌入的阶梯孔。

7.根据权利要求2所述的数控机床激光切割机，其特征在于：所述激光头（2）的内部安装有电磁铁（14），所述切换块（9）的两侧均安装有磁块（15），且所述磁块（15）靠近电磁铁（14）一侧的磁极与电磁铁（14）同级相对，所述转动盘（7）的外壁转动安装有弹性伸缩杆（20），且所述弹性伸缩杆（20）的一端转动连接在切换块（9）的外壁，所述弹性伸缩杆（20）与转动盘（7）连接处所在的半径线与横槽（8）的开设方向垂直设置。

8.根据权利要求3所述的数控机床激光切割机，其特征在于：所述导热管路（19）内冷却液的流动方向与转动盘（7）的转动方向相反。

9.根据权利要求3或6所述的数控机床激光切割机，其特征在于：所述圆形安装腔（3）的底部安装有用于对激光透镜（12）进行擦拭清洁的擦拭棉层（18），所述擦拭棉层（18）能弹性压缩且呈弧状设置。

10.根据权利要求1-8任一项所述的数控机床激光切割机，其特征在于：还包括鼓气部，设置在激光头（2）内部用于从出光通道（13）中往外喷出惰性气体。