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三维激光切割机的调焦系统

来源:本站 时间:2021-02-18 10:20:32 浏览:17

随着装备制造业的快速发展,尤其是市场上对高质量产品的需求,促使传统的生产加工技术开始逐渐淘汰,导致新兴的产业开始飞速发展,其中,激光切割就是其中的一种。激光切割作为一种新的切割技术,因具有切割速度快、生产效率高、切割表面质量好、热影响区小以及环保等优点,现已得到了广泛地应用。

现有技术中其激光切割的过程为:在数控程序的激发和驱动下,激光发生器内发射出激光,经过光路系统传送到切割头,并聚焦于待切割工件表面上,将聚焦处的工件表面进行熔化;同时,喷嘴从与光束平行的方向喷出辅助气体将熔渣吹走;在程序控制下,由伺服电机驱动,切割头按照预定路线运动,从而将工件切割出各种形状。虽然,上述的激光切割能够对工件进行很好的切割,但是现有的一轴平面的激光切割机存在一定的局限性,无法针对加工工件的形貌改变而随之改变,因此促使了三维激光切割机的发展。

值得说明的是,为了使工件切割效果更好,一般将工件待切割位置放置在激光切割光束的焦点上,由于焦点处的光斑***小,其能量***高,切割工件的效果也***佳。现有技术中,为了控制激光束的焦点在待加工工件的表面上,在激光切割机的切割头上设有调焦机构,对传输到切割头发出的光束进行聚焦,将焦点调试在工件表面上,进而对工件进行切割;虽然这种调焦方式能够对激光束的焦点的位置进行调节,但由于调焦机构设置在激光头上,占地空间较大,调节操作不便;此外,在三维激光切割过程中,由于切割头会发生转动,在转动过程中,影响已经调焦过后的切割头,使得焦点的位置发生变化,进而影响激光切割的效果,需进一步改进。

经检索,中国专利号:ZL 201721016254.8,授权公告日:2018年5月11日,发明创造名称:一种激光切割头聚焦镜的轴向调节机构,该申请案包括切割头本体,所述切割头本体上开制有容置聚焦镜筒的容置空间,所述聚焦镜筒活动安置在所述容置空间内,所述切割头本体的侧壁上开制有一轴向延伸的滑槽,所述滑槽内安设有一凸轮轴,所述凸轮轴的一端沿所述滑槽伸入所述容置空间内并与所述聚焦镜筒连接,所述凸轮轴的另一端则卡入/扣入开制在调焦盘上且偏离调焦盘中心的凹槽内,所述调焦盘活动镶嵌安装在所述切割头本体的侧壁上;旋调所述调焦盘,能通过所述凸轮轴传动带动所述聚焦镜筒轴向移动,匹配对聚焦镜进行轴向调节。该申请案虽然能够对控制聚焦镜筒进行轴向移动,但是经过调节后的聚焦镜筒的位置并没有进行固定,会导致聚焦镜筒的位置发生变化,进而导致激光焦点距切割嘴之间的距离发生改变,影响激光切割。

实用新型内容

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有技术中三维激光切割机的射出激光光束调焦后,其焦点距切割嘴之间的距离发生改变的问题,提供了一种三维激光切割机的调焦系统;本实用新型通过将调节好的准直镜座和聚焦镜座固定在激光光束传输的路径上,保证调节好后的焦点距切割嘴之间的距离不会发生变动,有利于激光切割。

2.技术方案

为达到上述目的,本实用新型提供的技术方案为:

本实用新型的一种三维激光切割机的调焦系统,包括旋转组件、摆动组件和切割头,其中,摆动组件的一端与旋转组件的下端垂直相连,所述的切割头与摆动组件的另一端垂直相连;所述旋转组件内部设有一准直镜座,该准直镜座中设有第一复合镜片,所述准直镜座能够固定于旋转组件的内部;所述切割头内设有一聚焦镜座,该聚焦镜座中设有第二复合镜片,所述聚焦镜座轴向固定于切割头内部。

作为本实用新型的更进一步改进,所述准直镜座设置于旋转组件上的调焦镜筒内腔中,且准直镜座的外壁沿其长度方向上开设有导向槽;所述的调焦镜筒上开设有固定孔,定位件穿过该固定孔与导向槽相接触。

作为本实用新型的更进一步改进,所述调焦镜筒上开设有通孔,该通孔中设有调节轴,所述调节轴的一端上偏心设有一立柱,且立柱与准直镜座外壁上开设的凹槽内切。

作为本实用新型的更进一步改进,所述聚焦镜座设置于切割头上的对光镜筒的内腔中,且聚焦镜座的下端面与水冷座的表面相接触,所述对光镜筒的内腔为阶梯状,所述聚焦镜座位于孔径较大的内腔中,且聚焦镜座的上端面与对光镜筒内腔中的阶梯面相接触。

作为本实用新型的更进一步改进,所述聚焦镜座的外侧壁与对光镜筒的内壁之间存在间隙,所述对光镜筒沿其周向至少开设有3个调节孔,固定件穿过该调节孔与聚焦镜座的外侧壁相连。

作为本实用新型的更进一步改进,所述调节孔沿对光镜筒周向等间隔分布。

作为本实用新型的更进一步改进,所述调节孔中设有球头柱塞,该球头柱塞的顶端与聚焦镜座的外侧壁相连。

作为本实用新型的更进一步改进,所述调节孔设有4个。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案,与已有的公知技术相比,具有如下有益效果:

(1)、本实用新型的一种三维激光切割机的调焦系统,通过将准直镜座固定于旋转组件的内部,聚焦镜座轴向固定在切割头中,保证各自内部的镜片不会在轴向上发生变动,因而激光光束从镜片中射出后的光束的焦距不会发生变化,即激光光束的焦点距切割嘴之间的距离不会发生改变,有利于三维激光切割机对待加工工件进行切割,保证了切割产品的质量。

(2)、本实用新型的一种三维激光切割机的调焦系统,为了便于将准直镜座的位置进行固定,在调焦镜筒上开设有固定孔,并在准直镜座的外壁沿其长度方向上开设有导向槽,定位件穿过固定孔并与导向槽相接触,即定位件的外壁与导向槽的两侧相互接触,以及定位件的顶端与导向槽相抵,因此将准直镜座固定于调焦镜筒内,保证第一复合镜片的位置不会发生变动。

(3)、本实用新型的一种三维激光切割机的调焦系统,由于三维激光切割机在对待加工工件进行激光切割时,其激光光束的焦点位置需要根据工件的材质进行调整,在调节轴的一端上偏心设有一立柱,即立柱的中心线与调节轴的中心线不在同一直线上,且该立柱与准直镜座外壁上开设的凹槽内切,通过转动调节轴使得偏心的立柱转动,带动准直镜座在调焦镜筒的内腔中移动,由于调焦镜筒的内壁限制,使得准直镜座只在轴向上发生移动,即对第一复合镜片的位置进行调整,进而对激光光束的焦点位置进行调整。

(4)、本实用新型的一种三维激光切割机的调焦系统,通过将对光镜筒的上端面与对光镜筒内腔中的阶梯面相接触,且聚焦镜座的下端面与水冷座的表面相接触,通过将聚焦镜座的上下端面进行限位,保证激光切割机的切割头转动的过程中聚焦镜座在轴向上不会发生转动,进而不会导致激光光束的焦点位置发生变化。

(5)、本实用新型的一种三维激光切割机的调焦系统,由于在进行三维激光切割,激光光束在激光切割机的内部传输时,激光光路会发生一定的偏移,导致激光光束的不能很好的从切割嘴射出,因此将聚焦镜座与对光镜筒的内壁之间留有间隙,固定件穿过调节孔对聚焦镜座进行周向调整,保证激光光束可以准确从切割头下端的切割嘴射出,有利于激光切割。

附图说明

图1为本实用新型的一种三维激光切割机的结构示意;

图2为图1中A处局部放大结构示意图;

图3为本实用新型中准直镜座的剖视结构示意图;

图4为本实用新型中准直镜座的结构示意图;

图5为图1中B处局部放大结构示意图;

图6为本实用新型中对光镜筒的结构示意图。

示意图中的标号说明:

100、旋转组件;110、调焦镜筒;111、固定孔;120、准直镜座;121、第一复合镜片;122、导向槽;130、调节轴;131、转动孔;132、立柱;140、刻度盘;200、摆动组件;300、切割头;310、对光镜筒;311、调节孔;320、聚焦镜座;321、第二复合镜片;330、水冷座;340、切割嘴。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容,结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。

实施例1

结合图1,本实施例的一种三维激光切割机的调焦系统,包括旋转组件100、摆动组件200和切割头300,其中,摆动组件200的一端与旋转组件100的下端垂直相连,摆动组件200的另一端与切割头300垂直相连,激光发生器发射激光依次经过旋转组件100、摆动组件200和切割头300,***终从切割头300下端的切割嘴340射出,激光光束在三维激光切割机内部传输时,需进行聚光、反射、调焦等操作,使得射出的激光光束焦点位于待加工工件的表面上。

由于本实施例中的激光切割机为三维激光切割机,在对工件不同位置进行激光切割时,整个三维激光切割机需要各部件的相互配合,对处于工件不同区域处进行加工,保证工件切割的质量。更具体的说,在三维激光切割机运行过程中,其旋转组件100会进行自转,同时带动摆动组件200运动,此外摆动组件200自己本身也会进行自转,进而带动切割头300转动,***终将三维激光切割机的切割头300移动至工件上的待加工区域进行激光切割,即将切割嘴340移动至待加工处的上方,激光光束从切割嘴340射出照射在代加工处,从而进行激光切割。

值得说明的是,由于三维激光切割机在三维空间进行移动或转动的过程中,其内部的聚焦镜片的位置会发生变化,导致事先调整好的焦点位置发生改变,即焦点距切割嘴340之间的距离发生改变,使得激光切割的效果下降,严重影响工件的质量,无法满足市场高质量的要求。

为了避免这一问题的发生,本实施例中将准直镜座120设置在旋转组件100的内部,且该准直镜座120内部安装有第一复合镜片121,为了保证三维激光切割机在运动的过程中,准直镜座120在旋转组件100内部的位置不发生变化,可以通过在旋转组件100的内部设有卡槽,该卡槽的高度与准直镜座120的高度相同,且准直镜座120的外壁与卡槽的内壁相贴合。安装时将准直镜座120放至在该卡槽中,三维激光切割机在运动过程中,由于卡槽的限制,避免了准直镜座120的位置发生变化,即准直镜座120上的第一复合镜片121位置发生变化而导致激光光束的焦点与切割嘴340之间的距离发生改变,因而有利于激光切割。

此外,在切割头300内设有一聚焦镜座320,该聚焦镜座320中设有第二复合镜片321。本实施例中通过在切割头300内部也设有一卡槽,该卡槽的高度与聚焦镜座320的高度相同,聚焦镜座320安装在该卡槽内,通过该结构设计使得对聚焦镜座320的轴向进行固定,使得三维激光切割机在运动过程中,第二复合镜片321在聚焦镜座320的轴向上位置不会发生改变。

值得说明的是,本实施例中的第一复合镜片121的目的是将来自旋转组件100上端的激光入口的激光光束的发散角改变,具体为:由于激光发生器为点光源发射器,射出的光线发散,发散的激光光束经过第一复合镜片121后使得发散的激光光束转变为平行光束,有利于后续激光光束的传输,保证激光光束在传输的过程中不发生能量损耗。此外,本实施例中的第二复合镜片321是将来自切割头300上端的平行光束进行聚焦,便于采用焦点对待加工工件进行激光切割。

本实施例的一种三维激光切割机的调焦系统,通过将准直镜座120固定于旋转组件100的内部,聚焦镜座320轴向固定在切割头300中,保证各自内部的镜片不会在轴向上发生变动,因而激光光束从镜片中射出后的光束的焦距不会发生变化,即激光光束的焦点距切割嘴340之间的距离不会发生改变,有利于三维激光切割机对待加工工件进行切割,保证了切割产品的质量。

实施例2

本实施例的一种三维激光切割机的调焦系统,基本同实施例1,更进一步:结合图2、图3和图4,本实施例中的准直镜座120设置于旋转组件100上的调焦镜筒110内腔中,且准直镜座120的外壁沿其长度方向上开设有导向槽122,此外,在调焦镜筒110上开设有固定孔111,且该固定孔111与调焦镜筒110的内腔相连通,定位件如定位螺丝或定位销等穿过固定孔111并与导向槽122相接触,即定位件的外壁与导向槽122的两侧相互接触,以及定位件的顶端与导向槽122相抵,使得准直镜座120固定于调焦镜筒110内,保证三维激光切割机在运动过程中,第一复合镜片121的位置不会发生变动。

优选的,本实施例中为了根据待加工工件的材质对激光光束的焦点位置进行调整,将准直镜座120设成在其轴向可调结构,即第一复合镜片121距旋转组件100上端激光入口之间的距离可调。如图3所示,本实施例中在调焦镜筒110上开设有与其内腔相连通的通孔,该通孔中设有调节轴130,且调节轴130的一端上偏心设有一立柱132,即偏心设置,图3中由于立柱132转动到与调节轴130的中心轴所在的平面,所以并未体现出偏心。此外,在准直镜座120外壁上开设有与立柱132相对应的凹槽,且该立柱132与凹槽内切。通过转动调节轴130使得偏心的立柱132转动,带动准直镜座120在调焦镜筒110的内腔中移动,由于调焦镜筒110的内壁限制,使得准直镜座120只在轴向上发生移动,即对第一复合镜片121的位置进行调整,进而对激光光束的焦点位置进行调整。

值得说明的是,本实施例中当准直镜座120在调焦镜筒110的内腔进行轴向移动时,使得激光光束照射在第一复合镜片121上的范围大小发生改变,因而也使得改变后的激光光束经第一复合镜片121转变为平行光束的直径发生改变,使得***终经过第二复合镜片321聚焦的焦点位置发生改变。此外,本实施例中的定位件和导向槽122两者相互配合,准直镜座120在调焦镜筒110的内腔中移动过程中起到导向作用,保证准直镜座120在调焦镜筒110的内腔中上下移动。

优选的,本实施例中在调节轴130的外部端面上开设有转动孔131,便于用辅助工具如六角扳手控制调节轴130的转动;此外,本实施例中在调节轴130的外部套设有一刻度盘140,便于控制调节轴130的转动量。

实施例3

本实施例的一种三维激光切割机的调焦系统,基本同实施例2,更进一步:结合图1、图5和图6,本实施例中的聚焦镜座320设置于切割头300上的对光镜筒310的内腔中,且聚焦镜座320的下端面与水冷座330的上表面相接触;此外,本实施例中的对光镜筒310的内腔为阶梯状,聚焦镜座320位于孔径较大的内腔中,且聚焦镜座320的上端面与对光镜筒310内腔中的阶梯面相接触,通过将聚焦镜座320的上下端面进行限位,保证激光切割机的切割头300转动的过程中聚焦镜座320在轴向上不会发生转动,进而不会导致激光光束的焦点位置发生变化。

由于在进行三维激光切割,激光光束在激光切割机的内部传输时,激光光路会发生一定的偏移,导致激光光束的不能很好的从切割嘴340射出,因此,本实施例中的聚焦镜座320的外侧壁与对光镜筒310的内壁之间留有一定的间隙,即两者之间有一定的距离,便于对聚焦镜座320进行周向调节,保证激光光束可以准确从切割头300下端的切割嘴340射出,有利于激光切割。如图5所示,本实施例中在对光镜筒310的周向至少开设有3个调节孔311,如3个、4个、5个……且调节孔311与对光镜筒310内腔相连通,便于插入固定螺栓或固定销等固定件将对光镜筒310进行固定。

作为一种优选,本实施例中的调节孔311设有4个,且在该调节孔311中内部安装有球头柱塞,该球头柱塞的顶端与对光镜筒310外侧壁相接触。通过转动调节孔311中球头柱塞,使得球头柱塞在调节孔311内移动,带动对光镜筒310周向移动,即对激光光束射出的位置进行调节。整个调节过程方便快速,机构设计简单,加工成本低。

值得说明的是,本实施例中的球头柱塞为现有技术。此外,在进行激光切割的同时,高压冷却气体通过管路进入到水冷座330中,经过水冷座330中的气体通道、切割嘴340上方的管路,***终从切割嘴340附近吹出,对切割处进行冷却。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述,该描述没有限制性,附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一,实际的结构并不局限于此。所以,如果本领域的普通技术人员受其启示,在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下,不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例,均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)Hide Dependent 

1.一种三维激光切割机的调焦系统,包括旋转组件(100)、摆动组件(200)和切割头(300),其中,摆动组件(200)的一端与旋转组件(100)下端垂直相连,所述的切割头(300)与摆动组件(200)的另一端垂直相连;其特征在于:所述旋转组件(100)内部设有一准直镜座(120),该准直镜座(120)中设有第一复合镜片(121),所述准直镜座(120)能够固定于旋转组件(100)的内部;所述切割头(300)内设有一聚焦镜座(320),该聚焦镜座(320)中设有第二复合镜片(321),所述聚焦镜座(320)轴向固定于切割头(300)内部。2.根据权利要求1所述的一种三维激光切割机的调焦系统,其特征在于:所述准直镜座(120)设置于旋转组件(100)上的调焦镜筒(110)内腔中,且准直镜座(120)的外壁沿其长度方向上开设有导向槽(122);所述的调焦镜筒(110)上开设有固定孔(111),定位件穿过该固定孔(111)与导向槽(122)相接触。3.根据权利要求2所述的一种三维激光切割机的调焦系统,其特征在于:所述调焦镜筒(110)上开设有通孔,该通孔中设有调节轴(130),所述调节轴(130)的一端上偏心设有一立柱(132),且立柱(132)与准直镜座(120)外壁上开设的凹槽内切。4.根据权利要求1所述的一种三维激光切割机的调焦系统,其特征在于:所述聚焦镜座(320)设置于切割头(300)上的对光镜筒(310)的内腔中,且聚焦镜座(320)的下端面与水冷座(330)的表面相接触,所述对光镜筒(310)的内腔为阶梯状,所述聚焦镜座(320)位于孔径较大的内腔中,且聚焦镜座(320)的上端面与对光镜筒(310)内腔中的阶梯面相接触。5.根据权利要求4所述的一种三维激光切割机的调焦系统,其特征在于:所述聚焦镜座(320)的外侧壁与对光镜筒(310)的内壁之间存在间隙,所述对光镜筒(310)沿其周向至少开设有3个调节孔(311),固定件穿过该调节孔(311)与聚焦镜座(320)的外侧壁相连。6.根据权利要求5所述的一种三维激光切割机的调焦系统,其特征在于:所述调节孔(311)沿对光镜筒(310)周向等间隔分布。7.根据权利要求5或6中所述的一种三维激光切割机的调焦系统,其特征在于:所述调节孔(311)中设有球头柱塞,该球头柱塞的顶端与聚焦镜座(320)的外侧壁相连。8.根据权利要求5所述的一种三维激光切割机的调焦系统,其特征在于:所述调节孔(311)设有4个。


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