CN1232088A - 一种用于内孔激光淬火的光束旋转进给机构 - Google Patents

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Abstract

一种用于内孔激光淬光的光束旋转进给机构,采用了聚焦透镜与末端反射镜在轴向同步进给,只靠末端反射镜自旋的方式实现了光束旋转进给扫描,来达到内孔激光淬火的目的。这种结构的最大优点是,对不转动的聚焦透镜可很方便地进行水冷,而对自旋的末端反射镜则可有效地进行风冷,并且从光筒出光孔喷出的冷却气体还可有效地防止淬火过程中溅射物对末端反射镜镜面的污染,收到冷却和保护镜面的双重效果。

Description

一种用于内孔激光淬火的光束旋转进给机构
本发明属于激光加工设备领域中的实现内孔激光淬火的一种装置。
本发明之前，有报导的实现内孔激光淬火的装置，一般分为两类，一类是采用工件旋转、光束进给的结构。由于工件和光束两部份都运动，致使装置的结构相对复杂和庞大；另一类是工件不动，只是光束旋转并能进给，来实现内孔激光淬火。这类装置的结构同前者相比就大大的简化了。
与本发明最为接近的已有技术是中国科学院上海光机所提出的，采用的是光学系统整体旋转进给机构。如图1所示：1为平面反射镜，2为聚光透镜，3为末端反射镜，4为光筒，5为光筒的出光孔。
由于光筒4内的聚光透镜2和末端反射镜3同步旋转与进给，因而使聚光透镜2和末端反射镜3的冷却技术变得复杂，不利于实现应用。
为了克服上述缺点，本发明的目的在于以最简化的冷却方式，最简单可靠的机构来实现光束旋转与进给。
本发明的详细内容如图2所示：是由壳体(6、7、15)、进给系统(8、9、10、11、12、13、14、21、23)、聚光系统(24、25)、光束末端反射镜旋转系统(16、17、18、19、20、22)组成的。
壳体6上带有壳体进光孔7和壳体光筒申出孔15。
进给系统是由丝杆8、丝母9、导向柱10、托板11组成的。其中托板11上带有托板右孔12、托板中孔13、托板左孔14、托板电机孔21、托板风冷管进口23。
聚光系统是由聚焦透镜25和带有水冷通道的聚焦透镜压架24组成的。
光束末端反射镜旋转系统是由末端反射镜17、光筒18、从动齿轮19、主动齿轮20、电机22组成的。其中光筒18上带有光筒出光孔16。
丝杆8和导向柱10平行竖直的安装在壳体6上。导向柱10的两端与壳体6刚性联接。丝杆8的两端与壳体6用轴承联接。托板11上的托板右孔12、托板中孔13、托板左孔14、托板电机孔21的轴线相互平行。导向柱10与托板11在托板右孔12处滑动联接；丝杆8与托板11通过镶嵌在托板中孔13处的丝母9配合；聚焦透镜25装在托板11的托板左孔14上，使聚焦透镜25的光轴与托板左孔14的轴线重合；压在聚焦透镜25上的带有水冷通道的聚焦透镜压架24与托板11在托板左孔14处用螺纹联接，使聚焦透镜25在托板左孔14的位置上保持相对静止不动。光筒18的上端通过轴承与托板11在托板左孔14处联接，下端通过壳体伸出孔15伸出壳体6外。光筒18的轴线、托板左孔14的轴线、聚焦透镜25的光轴，三者重合。聚焦透镜25和装在光筒18内的末端反射镜17的距离相对不变。末端反射镜17安装在光筒出光孔16处，使末端反射镜17的中心对准光筒18的轴线并与其成45°角；末端反射镜17的反射光线与光筒出光孔16的轴线平行；冷风从托板风冷管进口23吹进，对末端反射镜17进行风冷。电机22在托板电机孔21处紧固在托板11上，在托板电机孔21的下方，电机22的轴与主动齿轮20刚性联接，主动齿轮20与刚性固定在光筒18上的从动齿轮19齿啮合。
本发明的工作原理：外部电机驱动丝杆8旋转，带动托板11通过导向柱10作上下进给运动，安装在托板11上的聚光系统和光束末端反射镜旋转系统，也同时作上下进给运动，电机22通过主动齿轮20带动固定在光筒18上的从动齿轮19旋转，使安装在光筒18内的末端反射镜17旋转，在光筒18旋转过程中，聚焦透镜25始终保持相对静止不转动，光束旋转是靠光筒18带动末端反射镜17的旋转实现的。在本机构中，激光光束从壳体进光孔7射入，经过聚焦透镜25后，由末端反射镜17射出，也就是说，聚焦透镜25与末端反射镜17在轴向作同步进给运动的同时，末端反射镜17又以自旋运动的方式实现光束进给扫描的。
本发明的积极效果：这种结构最大的优点是，对不动的聚焦透镜25很方便进行水冷的同时，对末端反射镜17有效地进行风冷，并且从光筒出光孔16喷出的冷却气体还可有效地防止淬火过程中溅射物对末端反射镜17的镜面污染，收到冷却和保护镜面的双重效果。同时，驱动光筒18旋转的电机22，可以选择极小功率的，从而又大大的节省了能源。
附图说明：图1是已有技术的光学系统示意图；图2是本发明的结构示意图，摘要附图采用图2。
最佳实施例：壳体6、托板11和光筒18的材质采用较轻的导热性好的铝合金，末端反射镜17的材质采用钼镜，聚焦透镜25采用硒化锌镀膜，丝杆8和丝母9采用滚珠丝杆付配合。

Claims (1)

1、一种用于内孔激光淬火的光束旋转进给机构，是由壳体、进给系统、光学旋转系统组成的，其特征在于聚焦透镜25装在托板11的托板左孔14上，压在聚焦透镜25上的带有水冷通道的聚焦透镜压架24与托板11在托板左孔14处用螺纹联接，聚焦透镜25在托板左孔14的位置上保持相对静止不动，聚焦透镜25和装在光筒18内的末端反射镜17之间的相对距离不变，电机22的轴与主动齿轮20刚性联接，主动齿轮20与刚性固定在光筒18上的从动齿轮19齿啮合。
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