一种改进的光纤激光切割头
技术领域
本实用新型涉及激光切割头技术领域,具体地说是一种改进的光纤激光切割头。
背景技术
激光切割是利用高功率密度的聚焦激光束扫描过材料表面,在极短时间内将材料加热到几千甚至上万摄氏度,使材料瞬间熔化或汽化,在用高压气体将熔化或汽化物质从切缝中吹走,从而达到切割材料的目的。
近年国内对激光材料加工的需求,尤其是光纤激光切割的需求迅速增加。而且国产设备近几年来销售量也大增。以大族,华工法利莱,团结普瑞玛,济南锐捷,华俄,天琪,金运,楚天等为代表的激光企业近年发展势头迅猛。但是纵观这些激光企业,其主要高端核心部件——光纤激光切割头仍依赖进口品牌。国外技术虽然先进,但是昂贵的售价,繁琐的售后服务,以及高额的维护成本,使很多中小企业望而却步,极大地限制了激光切割行业的蓬勃发展。
光纤切割比传统切割速度更快效率更高,加工时间短,热影响区小,热变形和加工变形小。激光束聚焦光斑小,可进行更加精细的微加工,传导与聚焦性能更加优越,功率与能量易控。紧凑轻便的模块化机械组件设计,重量小于1.5kg,尤其适合于工厂车间的使用。配合BCS100电容调高器使用可以最大程度的发挥其性能优势。凭借这些优良的特性可以低成本集成到光纤激光切割设备中。
目前国内的中功率激光切割机使用的切割头过渡地依靠进口产品,导致激光切割机的核心技术牢牢地掌握在国外专家手中,切割头的价格也被垄断。
发明内容
本实用新型的目的是为克服现有技术的不足,设计一种新型的QCS光纤激光切割头来实现高速、高精度、高效率、高稳定性。
为实现上述目的,设计一种改进的光纤激光切割头,包括光纤连接块、对中模块、调焦模块、调焦旋钮、保护镜片模块、设有传感器的切割头本体、信号放大器,其特征在于:光纤连接块下依次连接对中模块、调焦模块、切割头本体,所述的调焦模块的腔室内纵向设有圆柱形的套筒,调焦模块的底面设有光路孔,套筒内设聚焦镜片,调焦模块的前壁上设有调焦旋钮固定孔,调焦旋钮固定孔的左侧纵向设腰形孔,调焦旋钮的背面设横槽,调焦旋钮采用固定螺杆固定在调焦旋钮固定孔上,一根拉杆螺丝的一端嵌设在调焦旋钮的横槽内,拉杆螺丝的另一端穿过腰形孔后固定连接在套筒的外壁上,位于调焦旋钮下部的调焦模块的前壁上由前向后水平向设插孔并贯通调焦模块内的腔室,插孔的左右两壁上分别设嵌槽所构成。
所述的保护镜片模块采用插拔式的保护镜片盒;所述的保护镜片盒的中间纵向设镜片孔,镜片孔内嵌设保护镜片,保护镜片与镜片孔内壁之间设有泛塞封,保护镜片盒的左右两壁上分别设弹性按钮,所述的弹性按钮设为阶梯状,阶梯状的弹性按钮的后部按钮短于前部按钮;保护镜片盒插入插孔内,调焦模块内部呈密封腔体,且弹性按钮的后部按钮嵌入插孔的嵌槽内,弹性按钮的前部按钮位于调焦模块外;位于保护镜片盒下方的调焦模块的右侧壁上设有进气接口,进气接口贯通切割头本体的内部通道。
所述的对中模块采用在对中模块壳体内纵向设圆孔,圆孔内嵌设中间挡块,所述的中间挡块内纵向设QCS连接块孔,对中模块壳体的四个对角上分别螺纹连接一个对中螺丝,对中螺丝的头部位于对中模块壳体外,对中螺丝的螺杆底端位于对中模块壳体的圆孔内,且对中螺丝的螺杆底端设有方块,对应方块处的中间挡块的外壁上设有凹槽,所述的方块嵌入凹槽内所构成。
所述的对中螺丝的底端与方块之间还设有弹簧。
所述的对中模块壳体的内壁与中间挡块的外壁之间设有间隙。
调焦模块的左侧壁设有信号放大器,在调焦模块的后侧壁和信号放大器的后侧壁上覆设一个水冷固定板,水冷固定板内设有通道,通道的两端分别设在水冷固定板的左右两侧,通道的左侧端口高于通道的右侧端口,通道的左侧端口连接进水接口,通道的右侧端口连接出水接口。
所述的光纤连接块的外壁上从上至下布设有环形凹槽。
套筒的上下两端分别设有密封圈。
在调焦旋钮上方的调焦模块的外壁上设有刻度。
嵌设有保护镜片的镜片孔的直径大于光路孔的直径,且镜片孔与光路孔的圆心位于同一轴线上。
本实用新型同现有技术相比,对中模块装在调焦模块上方,调节对中螺丝即可轻松实现入射光角度的调整,切割头不用移动,气密性有保证;快速插拔式镜片保护盒,实现镜片的简易拆卸,大大提高了镜片维护的效率;拉杆式调焦模块设计,实现便捷的焦距调节,垂直焦点调节行程:-2m~8m;圆柱形散热凹槽式的光纤连接块,迅速排除工作中的高温;支持平面切割与三维切割;支持QCS光纤连接方式,适用于绝大多数工业光纤;最大切割气压25bar;紧凑轻便的模块化机械组件设计,所有模块都可以实现灵活自如的拆卸与安装。
附图说明
图1为本实用新型的立体结构示意图。
图2为本实用新型的另一立体结构示意图。
图3为本实用新型中对中模块的结构示意图。
图4为本实用新型中调焦模块的局部示意图。
图5为本实用新型中保护镜片盒的分解示意图。
图6为本实用新型中调焦模块的前壁示意图。
图7为本实用新型中调焦旋钮的正视图。
图8为图7的后视图。
图9为本实用新型中调焦模块的局部剖示图。
图10为本实用新型中圆柱形套筒的透视示意图。
具体实施方式
现结合附图对本实用新型作进一步地说明。
本实用新型包括光纤连接块1、对中模块2、调焦模块3、调焦旋钮3-9、保护镜片模块、设有传感器的切割头本体7、信号放大器5,其特征在于:光纤连接块1下依次连接对中模块2、调焦模块3、切割头本体7,所述的对中模块2采用在对中模块壳体2-1内纵向设圆孔,圆孔内嵌设中间挡块2-2,所述的中间挡块2-2采用中空圆柱体,中间挡块2-2的中空处嵌设QCS连接块2-3,对中模块壳体2-1的四个对角上分别螺纹连接一个对中螺丝2-4,对中螺丝2-4的头部位于对中模块壳体2-1外,对中螺丝2-4的螺杆底端位于对中模块壳体2-1的圆孔内,且对中螺丝2-4的螺杆底端设有方块2-5,对应方块2-5处的中间挡块2-2的外壁上设有凹槽,所述的方块2-5嵌入凹槽内所构成,所述的对中螺丝2-4的底端与方块2-5之间还可设有弹簧2-51。所述的对中模块壳体2-1的内壁与中间挡块2-2的外壁之间设有间隙。当对中螺丝2-4拧紧或松开时,中间挡块2-2往X轴或Y轴方向移动,QCS连接块2-3也随之移动。对中时,适当地调节螺丝,平行光即可从最佳的角度入射。
参见图4~图9,所述的调焦模块3的腔室内纵向设有圆柱形的套筒3-3,套筒3-3的上下两端分别设有密封圈3-31,确保光路的密封。调焦模块3的底面设有光路孔3-9,套筒3-3内设聚焦镜片3-4,调焦模块3的前壁上设有调焦旋钮固定孔3-2,调焦旋钮固定孔3-2的左侧纵向设腰形孔3-5,调焦旋钮3-1的背面设横槽3-12,调焦旋钮3-1采用固定螺杆3-11固定在调焦旋钮固定孔3-2上,一根拉杆螺丝3-6的一端嵌设在调焦旋钮3-1的横槽3-12内,拉杆螺丝3-6的另一端穿过腰形孔3-5后固定连接在套筒3-3的外壁上,位于调焦旋钮3-1下部的调焦模块3的前壁上由前向后水平向设插孔3-7并贯通调焦模块3内的腔室,插孔3-7的左右两壁上分别设嵌槽3-10所构成。
所述的保护镜片模块采用插拔式的保护镜片盒6,所述的保护镜片盒6的中间纵向设镜片孔,镜片孔内嵌设保护镜片6-2,保护镜片6-2与镜片孔内壁之间设有泛塞封6-3,保护镜片盒6的左右两壁上分别设弹性按钮6-1,所述的弹性按钮6-1设为阶梯状,阶梯状的弹性按钮6-1的后部按钮短于前部按钮。
保护镜片盒6插入插孔3-7内,嵌设有保护镜片6-2的镜片孔的直径大于光路孔3-9的直径,且镜片孔与光路孔的圆心位于同一轴线上,设有保护镜片6-2的镜片孔堵住光路孔3-9,由于泛塞封6-3的密封作用,使调焦模块3内的腔室呈密闭状态,且从保护镜片盒6的两侧按住弹性按钮6-1的前部按钮,使两侧的前部按钮相向收缩,也使后部按钮相向收缩,从而弹性按钮6-1的后部按钮嵌入插孔3-7的嵌槽3-10内,再松开弹性按钮6-1,此时弹性按钮6-1的前部按钮位于调焦模块3外,位于保护镜片盒6下方的调焦模块3的右侧壁上设有进气接口3-8,进气接口3-8贯通切割头本体7的内部通道。
所述的光纤连接块1的内孔、对中模块2的圆孔、保护镜片盒6的镜片孔、调焦模块3的光路孔3-9的中心位于同一轴线上。
调焦模块3的左侧壁设有信号放大器5,工作时信号放大器5的信号输入端连接上位机,信号放大器5的信号输出端连接切割头本体的传感器的信号输入端;在调焦模块3的后侧壁和信号放大器5的后侧壁上覆设一个水冷固定板4,水冷固定板4内设有通道,通道的两端分别设在水冷固定板4的左右两侧,通道的左侧端口高于通道的右侧端口,通道的左侧端口连接进水接口4-1,通道的右侧端口连接出水接口4-2,切割过程中,功率过高时开启水循环,起到冷却切割头的作用。在调焦旋钮3-1上方的调焦模块3的前侧外壁上还设有刻度。本例中共沿圆弧设了20等分的刻度,刻度调节相对应的位置如下表:
调焦旋钮 |
焦点位置 |
拉杆螺丝位置 |
套筒位置 |
聚焦镜片 |
实际激光焦点 |
转到最左 |
刻度10 |
7点钟方位 |
最下 |
最下 |
喷嘴尖外8mm |
转到正中 |
刻度5 |
9点钟方位 |
正中 |
正中 |
喷嘴尖 |
转到最右 |
刻度0 |
11点钟方位 |
最上 |
最上 |
喷嘴尖内2mm |
所述的光纤连接块1的外壁上从上至下布设有环形凹槽。
所述的光纤连接块1的内孔、对中模块2的圆孔、保护镜片盒6的镜片孔、调焦模块3的光路孔3-9、套筒3-3的中心位于同一轴线上。
工作时,光纤连接块1与激光发生器的QCS连接块连接,接收平行激光,调节对中模块2上的四个对中螺丝2-4,以调整QCS的最佳入射角度,平行光再次经过调焦模块3中的聚焦镜片3-4,到达切割板材的表面。为了获取最佳光斑,可以旋转调焦模块3上的调焦旋钮3-1,根据板材厚度调整到最合适的焦点;采用插拔式的保护镜片盒6将外界与切割头内部的光路隔绝,保证光路的密封,防止灰尘和杂志进入光路,延长镜片的使用寿命。
本实用新型中QCS光学路径为:激光发生器产生平行光,平行光通过QCS连接块进入腔体内的光路系统;平行光通过聚焦镜片3-4汇聚至焦点。
当要通过调焦旋钮调节来获得最佳光斑时,旋转调焦旋钮3-1,则横槽3-12内的拉杆螺丝3-6随着调焦旋钮的3-1的转动沿腰形孔3-5上下移动,同时带动套筒3-3沿腰形孔3-5上下移动,聚焦镜片3-4也随之上下移动,达到调整焦点的目的。本例中焦点的上下调节行程为:-2m~8m。
在圆柱体的光纤连接块1的外壁上均匀地分布着若干环形凹槽,环形凹槽的设计增加了光纤连接块1与空气的接触面积,大大加速了热量的排放,减少使用材料的重量,使光纤连接块1体积小巧、更加紧凑轻便,降低机器的负荷,易于满足柔性加工的要求,环保又实用。激光发生器产生的热量,在光纤连接块1的位置就已经排放掉,不会随着激光进入切割头内部,优化后道工序。