CN212239666U - 一种振镜和喷嘴自由复合分离激光加工装备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种振镜和喷嘴自由复合分离激光加工装备，具有振镜，所述振镜用以控制激光束的方向；场镜，所述场镜用以将通过所述振镜的已经控制好方向的激光束聚焦；喷嘴，所述喷嘴可复合分离地切换于所述场镜的正下方并可让经过所述场镜聚焦后的激光束通过时进行气体辅助；喷嘴运动机构，所述喷嘴运动机构用以辅助所述喷嘴复合分离地切换于所述场镜的下方；运动平台，所述运动平台用以放置工件。本实用新型设计了振镜与喷嘴的自由复合分离加工装备和加工方法，使振镜与喷嘴的加工优势相结合，并且保留了各自的加工能力，因此具有更优越的加工能力。

Description

一种振镜和喷嘴自由复合分离激光加工装备

技术领域

本实用新型涉及激光加工技术领域，具体涉及一种振镜和喷嘴自由复合分离激光加工装备。

背景技术

激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性，对材料(包括金属与非金属)进行划线、打标、清洗、切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等的一门加工技术。激光加工作为先进制造技术已广泛应用于汽车、电子、电器、航空、冶金、机械制造等国民经济重要部门，对提高产品质量、劳动生产率、自动化、无污染、减少材料消耗等起到愈来愈重要的作用。

振镜和激光切割头在激光加工领域应用广泛，它们各有优点也存在各自的不足。振镜通过控制内部的两个反射镜偏转实现对激光束的控制，其电机惯量小，通过场镜聚焦后可精确控制激光焦点在平面内的快速移动，广泛应用于激光打标、激光精密刻蚀等，但振镜无法配置同轴喷嘴，从而在加工过程中缺少气体保护，无法对加工产物进行及时吹离，因此很难用于深孔、深槽的加工。

激光切割头配有同轴喷嘴吹气，在加工过程中喷射的高压气体具有保护及吹除作用，从而提高加工能力和质量，可用于较厚材料的切割、打孔。但切割头需要通过运动平台实现加工，运动平台一般惯量较大，很难适用于快速切割、精密小孔切割等对运动速度精度要求较高的场合。

专利一种多功能激光加工头(授权号：CN102653030B)，将振镜与喷嘴相结合，但该加工头是一种封闭的固连结构，无法实现场镜与切割头的分离，从而使振镜丧失了大范围加工的能力。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种振镜和喷嘴自由复合分离激光加工装备。

实现本实用新型目的的技术方案是：一种振镜和喷嘴自由复合分离激光加工装备，具有

振镜，所述振镜用以控制激光束的方向；

场镜，所述场镜用以将通过所述振镜的已经控制好方向的激光束聚焦；

喷嘴，所述喷嘴可复合分离地切换于所述场镜的正下方并可让经过所述场镜聚焦后的激光束通过时进行气体辅助；

喷嘴运动机构，所述喷嘴运动机构用以辅助所述喷嘴复合分离地切换于所述场镜的下方；

运动平台，所述运动平台用以放置工件。

上述技术方案所述喷嘴运动机构具有

喷嘴抽离机构，所述喷嘴抽离机构用以将所述喷嘴复合至所述场镜的正下方或分离开所述场镜的正下方；

喷嘴高度调节机构，所述喷嘴高度调节机构连接于所述喷嘴抽离机构，所述喷嘴高度调节机构用以调节所述喷嘴距离所述工件的高度。

上述技术方案所述喷嘴抽离机构和所述喷嘴高度调节机构使用伺服电机驱动。

上述技术方案所述喷嘴具有

进气口，所述进气口用以输入气体；

喷气口，所述喷气口用以喷出气体，所述喷气口工作时位于所述场镜的正下方。

上述技术方案所述喷嘴背离所述喷气口的一侧密封设有高透光镜片，所述高透光镜片用以保证经过所述场镜聚焦后的激光束的高透过性。

本实用新型还提供一种振镜和喷嘴自由复合分离激光加工方法，该方法基于一种振镜和喷嘴自由复合分离激光加工装备，并且包括以下加工方法：

振镜独立加工A：运动平台不动，喷嘴复合至所述场镜的正下方，激光素通过振镜控制方向，由场镜聚焦后再通过喷嘴，激光束在喷嘴的加工范围内对运动平台上的工件进行加工；

振镜独立加工B：运动平台不动，喷嘴分离开所述场镜的正下方，激光素通过振镜控制方向，由场镜聚焦，然后激光束在场镜的加工范围内对运动平台上的工件进行加工。

一种振镜和喷嘴自由复合分离激光加工方法，该方法基于一种振镜和喷嘴自由复合分离激光加工装备，并且包括以下加工方法：

平台独立加工：振镜不动，喷嘴复合至所述场镜的正下方，激光素通过振镜后由场镜聚焦，再通过喷嘴，运动平台带动工件进行运动加工。

一种振镜和喷嘴自由复合分离激光加工方法，该方法基于一种振镜和喷嘴自由复合分离激光加工装备，并且包括以下加工方法：

振镜平台复合加工：运动平台带动工件进行运动加工，同时，喷嘴复合至所述场镜的正下方，激光素通过振镜控制方向，由场镜聚焦后再通过喷嘴，激光束在喷嘴的加工范围内对运动平台上的工件进行加工激光素通过振镜控制方向，由场镜聚焦后再通过喷嘴，激光束在喷嘴的加工范围内对运动平台上的工件进行加工。

采用上述技术方案后，本实用新型具有以下积极的效果：

本实用新型提供一种振镜和喷嘴自由复合分离激光加工装备，采用振镜和喷嘴自由复合分离的结构和控制形式，将振镜速度快、惯量小、精度高的优点与喷嘴气体辅助加工的优势相结合。加工微小结构时通过振镜在喷嘴范围内扫描，避免了通过大惯量机台的运动进行微小结构加工的难点，同时兼具气体辅助加工的优势。

进一步，该装备在上述优势的基础上，通过喷头分离机构实现喷嘴与振镜的分离，从而保留了振镜大范围加工、打标、划线的能力，解除了喷嘴对振镜加工能力的束缚。

进一步，喷嘴上方采用高透光镜片的封闭密封结构，保证了激光能力不损失和喷嘴的密封要求，同时使得喷嘴结构小巧，同时高压气体对高透光镜片也有一定的冷却作用。

本实用新型提出的一种振镜和喷嘴自由复合分离激光加工方法，在上述加工装备的基础上，提出了应用于不同加工条件的复合分离加工控制方式，使上述加工装备的能力得到充分应用和发挥。

综上所述，本实用新型提出的一种振镜和喷嘴自由复合分离激光加工装备，设计了振镜与喷嘴的自由复合分离加工装备和加工方法，使振镜与喷嘴的加工优势相结合，并且保留了各自的加工能力，因此具有更优越的加工能力。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：振镜1、场镜2、喷嘴3、喷嘴运动机构4、运动平台5、工件6、喷嘴抽离机构41、喷嘴高度调节机构42、进气口31、喷气口32、高透光镜片7。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

(实施例1)

见图1，本实用新型提供一种振镜和喷嘴自由复合分离激光加工装备，具有

振镜1，所述振镜1用以控制激光束的方向；

场镜2，所述场镜2用以将通过所述振镜1的已经控制好方向的激光束聚焦；

喷嘴3，所述喷嘴3可复合分离地切换于所述场镜2的正下方并可让经过所述场镜2聚焦后的激光束通过时进行气体辅助；

喷嘴运动机构4，所述喷嘴运动机构4用以辅助所述喷嘴3复合分离地切换于所述场镜2的下方；

运动平台5，所述运动平台5用以放置工件6。

所述喷嘴3具有

进气口31，所述进气口31用以输入气体；

喷气口32，所述喷气口32用以喷出气体，所述喷气口32工作时位于所述场镜2的正下方。

喷嘴3的形状和喷嘴口32尺寸参照一般激光切割头喷嘴，在此不做限定。

所述喷嘴3背离所述喷气口32的一侧密封设有高透光镜片7，所述高透光镜片7用以保证经过所述场镜2聚焦后的激光束的高透过性。即高透光镜片7与喷嘴3的上方采用封闭密封结构，保证了激光能力不损失和喷嘴3的密封要求，同时使得喷嘴3结构小巧，同时高压气体对高透光镜片7也有一定的冷却作用。

该实施例为本实用新型的核心技术方案，振镜1与喷嘴3采用分离设计，喷嘴运动机构4控制喷嘴3的位置在场镜2正下方和场镜2外自由快速切换；当喷嘴3位于场镜2外时，通过振镜1控制激光束的方向，使聚焦的光斑在场镜2加工范围内移动，完成激光划线、打标、清洗等工作；当喷嘴3位于场镜2正下方时，喷嘴3喷射高压气体，振镜1控制聚焦光斑在喷嘴3的喷嘴口32范围内进行画圆、画线、旋切等运动，实现气体辅助的激光打孔、切割、刻槽等工作；喷嘴3的自由复合分离通过计算机按照一定方法和加工条件进行控制。

(实施例2)

本实施例为喷嘴运动机构4的一种实施方式，所述喷嘴运动机构4具有

喷嘴抽离机构41，所述喷嘴抽离机构41用以将所述喷嘴3复合至所述场镜2的正下方或分离开所述场镜2的正下方；

喷嘴高度调节机构42，所述喷嘴高度调节机构42连接于所述喷嘴抽离机构41，所述喷嘴高度调节机构42用以调节所述喷嘴3距离所述工件6的高度。

所述喷嘴抽离机构41和所述喷嘴高度调节机构42使用伺服电机驱动。伺服电机使用技术在现有比较常见，其安装、使用以及配套的电脑控制系统在此不多做详述，此处应不影响本领域技术人员的理解。

喷嘴抽离机构41和喷嘴高度调节机构42通过电脑控制系统统一控制，用于实现喷嘴3复合至所述场镜2的正下方或分离开所述场镜2的正下方。

本实用新型还提供一种振镜和喷嘴自由复合分离激光加工方法，该方法基于一种振镜和喷嘴自由复合分离激光加工装备，并且包括以下加工方法：

振镜独立加工A：运动平台5不动，喷嘴3复合至所述场镜2的正下方，激光素通过振镜1控制方向，由场镜2聚焦后再通过喷嘴3，激光束在喷嘴3的加工范围内对运动平台5上的工件6进行加工；

振镜独立加工B：运动平台5不动，喷嘴3分离开所述场镜2的正下方，激光素通过振镜1控制方向，由场镜2聚焦，然后激光束在场镜2的加工范围内对运动平台5上的工件6进行加工。

平台独立加工：振镜1不动，喷嘴3复合至所述场镜2的正下方，激光素通过振镜1后由场镜2聚焦，再通过喷嘴3，运动平台5带动工件6进行运动加工。

振镜平台复合加工：运动平台5带动工件6进行运动加工，同时，喷嘴3复合至所述场镜2的正下方，激光素通过振镜1控制方向，由场镜2聚焦后再通过喷嘴3，激光束在喷嘴3的加工范围内对运动平台5上的工件6进行加工激光素通过振镜1控制方向，由场镜2聚焦后再通过喷嘴3，激光束在喷嘴3的加工范围内对运动平台5上的工件6进行加工。

需要注意的是，以上的加工方法选取根据材料厚度、加工精度、材料材质、加工图形进行综合应用，电脑控制系统根据选取的加工方法自动控制喷嘴3位置和高压气体喷射以辅助加工。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种振镜和喷嘴自由复合分离激光加工装备，其特征在于：具有振镜(1)，所述振镜(1)用以控制激光束的方向；

场镜(2)，所述场镜(2)用以将通过所述振镜(1)的已经控制好方向的激光束聚焦；

喷嘴(3)，所述喷嘴(3)可复合分离地切换于所述场镜(2)的正下方并可让经过所述场镜(2)聚焦后的激光束通过时进行气体辅助；

喷嘴运动机构(4)，所述喷嘴运动机构(4)用以辅助所述喷嘴(3)复合分离地切换于所述场镜(2)的下方；

运动平台(5)，所述运动平台(5)用以放置工件(6)。

2.根据权利要求1所述的一种振镜和喷嘴自由复合分离激光加工装备，其特征在于：所述喷嘴运动机构(4)具有

喷嘴抽离机构(41)，所述喷嘴抽离机构(41)用以将所述喷嘴(3)复合至所述场镜(2)的正下方或分离开所述场镜(2)的正下方；

喷嘴高度调节机构(42)，所述喷嘴高度调节机构(42)连接于所述喷嘴抽离机构(41)，所述喷嘴高度调节机构(42)用以调节所述喷嘴(3)距离所述工件(6)的高度。

3.根据权利要求2所述的一种振镜和喷嘴自由复合分离激光加工装备，其特征在于：所述喷嘴抽离机构(41)和所述喷嘴高度调节机构(42)使用伺服电机驱动。

4.根据权利要求1所述的一种振镜和喷嘴自由复合分离激光加工装备，其特征在于：所述喷嘴(3)具有

进气口(31)，所述进气口(31)用以输入气体；

喷气口(32)，所述喷气口(32)用以喷出气体，所述喷气口(32)工作时位于所述场镜(2)的正下方。

5.根据权利要求4所述的一种振镜和喷嘴自由复合分离激光加工装备，其特征在于：所述喷嘴(3)背离所述喷气口(32)的一侧密封设有高透光镜片(7)，所述高透光镜片(7)用以保证经过所述场镜(2)聚焦后的激光束的高透过性。

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