一种喷油嘴倒锥微孔激光旋切加工机的制作方法

本实用新型涉及微孔旋切加工、激光加工、喷油嘴加工等技术领域，特别涉及一种能实现汽车发动机喷油嘴倒锥微孔旋切加工的激光加工装置。

背景技术：

随着汽车保有量的增加，我们周围的环境也因汽车尾气的排放而变差，进而提出了喷油嘴微孔的激光加工需求，在航空发动机领域也有微孔加工需求，当然，在其他领域也有微孔加工需求。为了更好地加工微孔，激光脉冲旋切加工技术成了一种较好的选择（对于汽车发动机喷油嘴微孔而言，倒锥孔效果好于直孔或正锥孔）。为了实现锥形微孔的激光旋切，目前在国外已有的技术有扫描振镜、光楔旋转扫描系统等。扫描振镜是通过两个伺服电机驱动反射镜在二维方向摆动扫描来实现对光束方向的控制的，光楔旋转扫描系统是通过驱动两片或更多的微角度楔形镜旋转来实现光束角度的偏摆控制的。以上这些实现激光脉冲环切扫描的装置中聚集镜位置固定不变，它们的结构一般相对复杂，且对加工装配精度要求较高，成本高，调节难度大，当然国内在这方面的核心技术相对较少，形成的自主知识产权更少，这也严重制约我国相关工业和科技领域的发展。

技术实现要素：

为了解决上述存在的问题，本实用新型提供一种喷油嘴倒锥微孔激光旋切加工机，该装置不需要在聚焦镜之前增加旋转棱镜或旋转光楔，仅需控制聚焦镜就可实现对喷油嘴微孔的激光脉冲旋切加工，为达此目的，本实用新型提供一种喷油嘴倒锥微孔激光旋切加工机，包括激光发生器、反射镜、聚焦镜组件、喷嘴组件和驱动电机组件，所述反射镜倾斜设置，所述反射镜的倾斜角度为45°，所述反射镜在激光发生器的发射头一侧，所述反射镜下方有聚焦镜组件，所述反射镜将来自激光发生器的激光束垂直反射入聚焦镜组件，所述聚焦镜组件的外形为圆柱，所述聚焦镜组件包括在底部的聚焦镜固定支架、聚焦镜以及水平方向控制调节件，所述聚焦镜固定于聚焦镜固定支架内，所述聚焦镜固定支架两侧均有水平方向控制调节件，所述水平方向控制调节件穿过聚焦镜组件的壳体抵住聚焦镜固定支架，所述聚焦镜组件下端有喷嘴组件，所述驱动电机组件在聚焦镜组件一侧，所述驱动电机组件通过传动件驱动聚焦镜组件绕轴旋转。

本实用新型的进一步改进，所述水平方向控制调节件为水平方向调节螺钉或水平方向调节弹簧或水平方向调节杆二，本实用新型水平方向调节螺钉、水平方向调节弹簧和水平方向调节杆均可以使用，厂家可根据实际设备需要使用相应的水平方向控制调节件。

本实用新型的进一步改进，所述水平方向调节螺钉一端连有内置蓄电池的直流电机组件，所述内置蓄电池的直流电机组件安装在聚焦镜组件上随聚焦镜组件旋转，本实用新型由人来调节的水平方向调节螺钉可改为用内置蓄电池的直流电机组件来驱动，内置蓄电池的直流电机组件作为聚焦镜组件附属部件，随聚焦镜组件旋转，选用内置蓄电池的直流电机组件，可避免聚焦镜组件旋转时导线缠绕，此改进可使聚焦激光束在锥形扫描时实时改变扫描半径，从而实现圆环或圆面扫描。

本实用新型的进一步改进，所述水平方向控制调节件有3个，所述聚焦镜固定支架一侧有一对水平方向控制调节件，所述聚焦镜固定支架另一侧有一个水平方向控制调节件，为了保持聚焦镜固定支架移动稳定，本实用新型常用3个水平方向控制调节件进行控制。

本实用新型的进一步改进，所述水平方向控制调节件为一个水平方向调节杆二和两个水平方向调节弹簧，所述水平方向调节杆二无螺纹，所述水平方向调节杆二与水平方向调节杆一的活塞相连，所述水平方向调节杆一两端分别与气缸节流阀一和气缸节流阀二相连，本实用新型水平方向调节螺钉可改为无螺纹的水平方向调节杆，与水平方向调节杆的活塞相连，当气缸节流阀二进气而气缸节流阀一出气时，活塞推动水平方向调节杆向左，从而带动聚焦镜向左运动，当气缸节流阀二出气而气缸节流阀一进气时，活塞拉动水平方向调节杆向右，则聚焦镜在水平方向调节弹簧的作用下向右运动，当气缸节流阀一与气缸节流阀二同时关闭时，活塞不动，从而保持聚焦镜当前位置不变，本实用新型由人来调节的水平方向调节螺钉改为用调节气缸组件来驱动，调节气缸组件（含直流电磁阀等与除聚焦镜组件外的部件无导线、气管等连接）作为聚焦镜组件附属部件，随聚焦镜组件旋转，此改进也可使聚焦激光束在锥形扫描时实时改变扫描半径，从而实现圆环或圆面扫描。

本实用新型的进一步改进，所述聚焦镜固定支架用于固定聚焦镜，外形可为方形、圆形、椭圆形或它们的各种近似组合，厂家可根据实际生产需要进行选择。

本实用新型的进一步改进，所述聚焦镜组件、喷嘴组件和驱动电机组件安装在外部控制设备上通过外部控制设备进行上下移动，所述聚焦镜组件、喷嘴组件、驱动电机组件可在外部相关装置作用下整体上下移动，从而实现调节聚焦激光束聚焦点相对于工件的位置，进而实现倒锥孔切割。

本实用新型为一种喷油嘴倒锥微孔激光旋切加工机，该装置主要包括激光发生器、反射镜、聚焦镜组件、喷嘴组件、驱动电机组件，其中聚焦镜组件中聚焦可水平调节，并能在驱动电机组件的驱动下作旋转运动，从而实现通过聚焦镜后的激光束的倒锥形扫描输出。作为本实用新型的进一步改进，可用弹簧代替部分水平方向调节螺钉，也可用电机驱动水平方向调节螺钉，实现扫描半径动态的变化。当然，调节水平方向调节螺钉也可改为无螺纹的水平方向调节杆，采用气缸驱动。

附图说明

图1为喷油嘴倒锥微孔激光旋切加工装置示意图；

图2为聚焦镜调节结构剖切俯视示意图；

图3为聚焦镜平移后聚焦镜位置与聚焦激光束光路示意图；

图4为聚焦激光束倒锥扫描示意图；

图5为一种带弹簧的聚焦镜调节结构剖切俯视示意图；

图6为电动聚焦镜调节结构剖切俯视示意图；

图7为气动聚焦镜调节结构剖切俯视示意图；

具体部件名称如下：

1、激光发生器；2反射镜；3、聚焦镜固定支架；4、水平方向调节螺钉；5、聚焦镜组件；6、聚焦镜；7、喷嘴组件；8、驱动电机组件；9、聚焦激光束；10、光心；11、入射激光束； 12、光轴；13、水平方向调节弹簧；14、内置蓄电池的直流电机组件；15、水平方向调节杆一；16、水平方向调节杆二；17、气缸节流阀一；18、气缸节流阀二。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

本实用新型提供一种喷油嘴倒锥微孔激光旋切加工机，该装置不需要在聚焦镜之前增加旋转棱镜或旋转光楔，仅需控制聚焦镜就可实现对喷油嘴微孔的激光脉冲旋切加工。

本实用新型提供一种能实现汽车发动机喷油嘴倒锥形微孔旋切加工的激光加工装置，该装置包括激光发生器1、反射镜2、聚焦镜组件5、喷嘴组件7、驱动电机组件8，其中聚焦镜组件5的外形为圆柱，它包括聚焦镜固定支架3、聚焦镜6、水平方向调节螺钉4几个部分，水平方向调节螺钉4共有三个用于调节聚焦镜的水平位置，如图3所示，当聚焦镜的水平位置改变后，光心10和光轴12的位置也随之改变，同样聚焦镜焦点也会因此而平移到新的光轴12上，根据几何光学原理知，与光轴12平行的光线必然会聚于一点——聚焦镜的焦点，根据聚焦镜6的光轴12相对于聚焦镜组件5的轴线的位置，就可知焦点位置。为实现倒锥形微孔切割，我们将由激光发生器1发出经反射镜2的激光束调整到聚焦镜组件5的对称中心轴上，即入射激光束11的中心线与圆柱形聚焦镜组件5的轴线重复，此时通过调节螺钉4使聚焦镜光轴12与聚焦镜组件5的轴线产生一个水平距离（仍保持平行），则焦点也必然偏在聚焦镜组件5的轴线的一边——聚焦镜的光轴上，由于入射激光束11与聚焦镜光轴12平行，因此入射激光束11经聚焦镜聚焦后的聚焦激光束9必然会聚于焦点，这时启动驱动电机组件8驱动聚焦镜组件5绕其轴线旋转，则偏离这一轴线的聚焦镜6的焦点的运行也必然是绕该轴形成一个圆周运动，这一运动就能够使该装置切割出圆孔。如图3、4所示，激光束经聚焦镜6聚焦后的聚焦激光束９因聚焦镜水平位置不同而呈现不同的倾斜方向，并最终形成锥形扫描轨迹，进而形成锥形微孔，适当调节聚焦镜与工件之间的距离，就可以实现倒锥形微孔的旋切加工，为保护聚焦镜和提高切割工艺质量，喷嘴组件7同轴吹送辅助气体。

作为本实用新型的一具体实施例，在图5中，三个水平方向调节螺钉4改为了两个水平方向调节弹簧13与一个水平方向调节螺钉4的组合。

作为本实用新型的一具体实施例，在上述改进的基础上，由人来调节的水平方向调节螺钉4改为用内置蓄电池的直流电机组件14来驱动，如图6所示，这一改进能实时改变聚焦激光束在锥形扫描时的扫描半径，从而实现圆环或圆面扫描。

作为本实用新型的一具体实施例，在上述改进的基础上，水平方向调节螺钉4改为无螺纹的水平方向调节杆二16，如图7所示，与水平方向调节杆一15的活塞相连，当气缸节流阀18进气而气缸节流阀17出气时，活塞推动水平方向调节杆二16向左，从而带动聚焦镜向左运动，当气缸节流阀二18出气而气缸节流阀一17进气时，活塞拉动水平方向调节杆二16向右，则聚焦镜在水平方向调节弹簧13的作用下向右运动，当气缸节流阀17与18同时关闭时，活塞不动，从而保持聚焦镜当前位置不变。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作任何其他形式的限制，而依据本实用新型的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本实用新型所要求保护的范围。