一种具有冷却散热功能的激光切割头的制作方法

本发明属于激光设备技术领域，特别是涉及一种具有冷却散热功能的激光切割头。

背景技术：

随着激光技术的不断发展，越来越成熟的激光技术应用在各个领域，例如，激光打标、激光打印、激光切割、激光焊接、激光测距等，激光具有方向性强、高亮度和能量集中的特点，因此，激光光源在工作中往往会产生大量的热量，如不及时将热量散发，将会影响激光光源及相关工作元器件的工作寿命及工作效率，甚至将可能导致激光光源及相关工作元器件的烧毁。

激光切割是将从激光器发射出的激光，经光路系统，聚焦成高功率密度的激光束。激光束照射到工件表面，使工件达到熔点或沸点，同时与光束同轴的高压气体将熔化或气化金属吹走。随着光束与工件相对位置的移动，最终使材料形成切缝，从而达到切割的目的。

由于激光所携带的功率密度较大，当激光照射在反射镜和聚焦透镜上时，即使反射镜和聚焦透镜只吸收极少部分激光的能量，但是还是会导致反射镜、聚焦透镜和通光管发热。尤其是在激光头长时间工作时，会导致通光管温度升高，对聚焦透镜和反射镜造成损害。

目前，现有的激光切割头缺乏良好的散热结构，尤其是高功率的激光切割头，急需一种具有冷却散热功能的激光切割头来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种具有冷却散热功能的激光切割头，能快速散热，以提高切割头工作的稳定性；具有冷却效果好、长期工作稳定的优点。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种具有冷却散热功能的激光切割头，其包括切割头安装板、固定在所述切割头安装板上的水冷铝块、贴合设置在所述水冷铝块上且与所述切割头安装板固定连接的激光切割头本体、设置在所述激光切割头本体一侧的涡旋冷气枪、设置在所述激光切割头本体下部且内部环绕激光光束设置有环形气道的吹气块、设置在所述吹气块的下表面且密封所述环形气道的盖板，所述吹气块上设置有与所述环形气道连通的进气口，所述进气口通过管道与所述涡旋冷气枪的冷却出气口连通，所述盖板上设置有若干环形分布的且与所述环形气道连通的吹气孔，所述水冷铝块内设置有冷却循环铜管。

进一步的，所述冷却循环铜管有一进水口、一出水口，所述进水口通过管道与冷却装置连通，经过所述冷却循环铜管流经所述水冷铝块对所述激光切割头本体背部散热后由所述出水口流出回到所述冷却装置中。

进一步的，所述涡旋冷气枪的气冷进气口与一气源连通。

进一步的，所述水冷铝块与所述切割头安装板贴合的表面上设置有收纳通槽，所述冷却循环铜管设置在所述收纳通槽内。

进一步的，所述冷却循环铜管与所述收纳通槽之间的缝隙中填充有导热材料。

进一步的，所述收纳凹槽的封闭平面和所述水冷铝块的对应平面这两个面通过打磨或者飞面工艺处理融合成一个平面。

进一步的，在所述激光切割头本体的末端设置有激光喷嘴。

与现有技术相比，本发明一种具有冷却散热功能的激光切割头的有益效果在于：设置有两个模块的冷却机制，第一部分由水冷机经由管路到水冷铝块进水口进过内部循环带走热量，从出水口出去经由管路回到水冷机，完成水路冷却循环，整体水路循环对切割头背部进行冷却；第二部分是有空压机压缩空气，由气管到涡旋冷气枪，涡旋冷气枪将热气散发，冷气由气管进去吹气块，再由圆盖板上的小孔吹出冷气，对切割头进行散热冷却，两种冷却分开对切割头背面和切割头部分进行冷却，能快速冷却，保证切割头在长期工作中的稳定性。

【附图说明】

图1为本发明实施例的一个角度结构示意图；

图2为本发明实施例的另一角度的结构示意图；

图3为本发明实施例中吹气孔与盖板的结构示意图；

图4为本发明实施例中水冷铝块与冷却循环铜管的结构示意图；

图中数字表示：

100具有冷却散热功能的激光切割头；

1涡旋冷气枪；2切割头安装板；3水冷铝块；4冷却循环铜管；5激光切割头本体；6环形气道；7吹气块；8盖板；9激光喷嘴；10吹气孔；

a进水口；b出水口；c气冷进气口；d冷却出气口；e进气口。

【具体实施方式】

实施例：

请参照图1-图4，本实施例为具有冷却散热功能的激光切割头100，其包括切割头安装板2、固定在切割头安装板2上的水冷铝块3、贴合设置在水冷铝块3上且与切割头安装板2固定连接的激光切割头本体5、设置在激光切割头本体5一侧的涡旋冷气枪1、设置在激光切割头本体5下部且内部环绕激光光束设置有环形气道6的吹气块7、设置在吹气块7的下表面且密封环形气道6的盖板8，吹气块7上设置有与环形气道6连通的进气口e，进气口e通过管道与涡旋冷气枪1的冷却出气口d连通，盖板8上设置有若干环形分布的且与环形气道6连通的吹气孔10，水冷铝块3内设置有冷却循环铜管4。

冷却循环铜管4有一进水口a、一出水口b，进水口a通过管道与冷却装置连通，经过冷却循环铜管4流经水冷铝块3对激光切割头本体5背部散热后由出水口b流出回到所述冷却装置中。

涡旋冷气枪1的气冷进气口c与一气源连通。涡旋冷气枪1利用压缩空气，通过涡流管的转换，一端产生冷气，一端产生热气，降温温差可达到40-45℃，热气从散热口散出，冷气即为需要的冷却剂，使用环保方便，固定时无需紧固件，其下部有磁铁，可以吸附在含铁的金属上，这样便可调整吸附位置，安装、拆卸、使用非常方便。

切割头安装板2，用于安装固定水冷铝块3和激光切割头本体5。

水冷铝块3与切割头安装板2贴合的表面上设置有来回弯曲的收纳通槽(图中未标识)，冷却循环铜管4设置在收纳通槽内，冷却循环铜管4与收纳通槽之间的缝隙中填充有导热材料(图中未标识)。水冷铝块3与冷却循环铜管4采用埋弧焊接工艺将冷却循环铜管4与水冷铝块3焊接在一起，在制作时，必须控制两者之间的缝隙，否则会影响散热甚至出现漏水的情况，水冷铝块3与冷却循环铜管4粘合在一起并填充导热材料后，需要对收纳凹槽5的封闭平面和水冷铝块3的对应平面这两个面进行打磨或者飞面工艺处理，使其融合成一个面，如图4所示，图4为融合之后的平面，要平整无缝隙，才能正常散热，否则会影响散热。

激光切割头本体5，激光切割头在工作时，由于激光所携带的功率密度较大，往往会产生大量的热量，尤其是在万瓦级以上的激光切割头，会产生相当高的热量，如不及时散热可能将会影响激光光源及相关工作元器件的工作寿命及工作效率。

吹气块7和盖板8焊接在一起，接口处须密封，再安装在激光切割头本体5下面部分，气体由涡旋冷气枪1进入吹气块7内的环形气道6后，再由盖板8上密集的吹气孔喷出，吹在激光切割头本体5下面部分，对激光切割头本体5进行冷却。由于切割时大部分的热量都集中在切割头下面部分，盖板8上密集的吹气孔朝下对准切割头下面部分，密集度高可更好地持续散热。

在激光切割头本体5的末端设置有激光喷嘴9，提高切割质量，切割精度。

结合上述，本实施例冷却散热的运行流程主要为两部分：第一部分，冷却水经由水冷装置通过管路，从进水口a进入冷却循环铜管4，在水冷铝块3内部流通，对激光切割头本体5背部进行冷却散热，再由出水口b出去，由管路回到水冷装置；第二部分是由空压机将空气压缩经由管路，经气冷进气口c进入涡旋冷气枪1的内部，经内部螺旋管后，变成冷热两股气流，热气流从涡旋冷气枪1自身散热口散出，冷气流从冷却出气口排出，降温效果可达40-45℃，经气管接入安装在激光切割头本体5下部分的吹气块7内，再由与吹气块8结合在一起的盖板8把冷气吹到切割头上，对激光切割头进行冷却散热，两种冷却方式结合在一起，可达到良好的散热效果，保证切割头能长期工作中保证稳定的。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。