用激光切割圆形、弧形的装置的制作方法

专利名称：用激光切割圆形、弧形的装置的制作方法
专利说明本发明提供一种用激光切割圆形、弧形的装置，属于激光加工技术领域。
背景技术：
激光切割是利用经聚焦获得的高功率密度激光束照射工件，使材料被照射的区域 迅即达到熔点，使之熔化和烧蚀，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现 割开工件的一种热切割方法。被切材料平放在回转工作台上，回转工作台由调频电机带动 进行回转，同时调频电机由传感器控制进行分度。激光聚焦器放在机床的横梁上的垂直梁 上，横梁放在纵向导轨上，并由步进电机分别带动纵向导轨和垂直导轨完成激光束的纵向 进给和垂直进给运动，即激光焦点扫描，整个运动系统由微机控制完成。如果准确地控制激 光的输出和加工物的移动速度便可实现高质量的切割。当切割较厚的材料时，应采用焦点 深度较大的光束，以获得垂直较好的切割面，但是焦点深度较大，光斑直径也增大，照射功 率密度减小，故切割速度降低，如保持一定切割速度，就要增大激光功率。因此焦深与焦斑 不能兼顾。影响切割质量的因素较多，大致主要影响因素如下①激光器波长、输出功率、光 束模式；②加工光学系统光束形状、光束直径、发散角、焦距、离焦、焦深、光点直径；③保护 气体、辅助气体的成分；④加工对象的材料、形状、尺寸、表面状态、温度、湿度、进给速度等。激光切割有很大一部分是对材料进行圆形切割，这时要求激光焦点运行轨迹是一 条圆周线，并通过两种办法来实现，或控制工作平台移动或控制激光输出移动来完成，但不 论哪种移动都必须由微机控制步进电机来完成，工作量较大。

发明内容
本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷、焦深与焦斑能够兼顾、不需要微机控 制步进电机带动工作平台或激光输出设备的复杂移动的用激光切割圆形、弧形的装置。技 术方案为包括激光器、反射镜、圆锥状喷嘴、透镜和设置在喷嘴侧壁上的辅助气体进气口， 其中喷嘴的侧壁为夹层，夹层的顶端密封、底部敞开，进气口与夹层联通，透镜设置在喷嘴 的上方，且轴线与喷嘴的轴线重合，激光器的耦合输出口对准反射镜，反射镜的反射光与透 镜的轴线平行且穿过透镜，其特征在于透镜采用可变焦距透镜，在透镜的上方设置一透明 圆锥体，圆锥体的轴线与透镜的轴线重合，且圆锥体的顶端与透镜的焦点重合，透镜的焦距
权利要求
一种用激光切割圆形、弧形的装置，包括激光器(1)、反射镜(2)、圆锥状喷嘴(3)、透镜(4)和设置在喷嘴(3)侧壁上的辅助气体进气口(5)，其中喷嘴(3)的侧壁为夹层，夹层的顶端密封、底部敞开，进气口(5)与夹层联通，透镜(3)设置在喷嘴(3)的上方，且轴线与喷嘴(3)的轴线重合，激光器(1)的耦合输出口对准反射镜(2)，反射镜(2)的反射光与透镜(4)的轴线平行且穿过透镜(4)，其特征在于透镜(4)采用可变焦距透镜，在透镜(4)的上方设置一透明圆锥体(6)，圆锥体(6)的轴线与透镜(4)的轴线重合，且圆锥体(6)的顶端与透镜(4)的焦点重合，透镜(4)的焦距其中R为待切割圆形或弧形的半径，α为圆锥体(6)的半顶角。FSA00000333458400011.tif
2.如权利要求1所述的用激光切割圆形、弧形的装置，其特征在于设圆锥体(6)的折 射率为ξ，半顶角α，底面圆半径H，其中折射率取值为1.45843彡ξ彡1.75496，半顶角 取值为 0. 06556 (rad) < α < 0. 35 (rad)，并且 α = ( ji/2-arcsin (1/ξ )) / (2η_3)，其中 η为整数、3 ^n ^ 10, (η-1)为传输光线和圆锥体(6)内侧壁的交点次数，圆锥体(6)的高 L = H cot α 0
全文摘要
本发明提供一种用激光切割圆形、弧形的装置，包括激光器、反射镜、圆锥状喷嘴、透镜和设置在喷嘴侧壁上的辅助气体进气口，其中喷嘴的侧壁为夹层，夹层的顶端密封、底部敞开，进气口与夹层联通，透镜设置在喷嘴的上方，且轴线与喷嘴的轴线重合，激光器的耦合输出口对准反射镜，反射镜的反射光与透镜的轴线平行且穿过透镜，其特征在于透镜采用可变焦距透镜，在透镜的上方设置一透明圆锥体，圆锥体的轴线与透镜的轴线重合，且圆锥体的顶端与透镜的焦点重合，透镜的焦距其中R为待切割圆形或弧形的半径，α为圆锥体的半顶角。本发明由于不需要激光焦点扫描，所以不需要微机控制步进电机带动工作平台或激光输出设备的复杂移动，加工、操作简便。
文档编号B23K26/36GK101966623SQ20101053283
公开日2011年2月9日 申请日期2010年11月5日 优先权日2010年11月5日
发明者孙存志, 秦华 申请人:山东理工大学