具有降温功能的NTC激光切割装置的制作方法

本发明涉及一种利用激光束进行加工的设备技术领域，具体为具有降温功能的ntc激光切割装置。

背景技术：

激光切割是指利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，随着光束对材料的移动，孔洞连续形成宽度很窄的切缝，完成对材料的切割。在针对汽车上的一些比较薄的工件进行切割时，激光切割是一种使用比较广泛的切割方式。激光切割时会产生大量的热量，于是，需要对激光切割装置进行降温。现有的降温方式主要是采用风冷的方式。激光切割装置产生的激光束的直径一般都比较大，需要在切割头的内部设置透镜来对激光束进行聚焦，使照射到工件上的激光束比较细，从而满足切割的要求。当长时间使用激光切割装置后，切割头的温度会升高，同时，透镜的温度也会升高，使透镜在高温环境中容易被烧坏。于是，现有技术中使用给透镜吹冷却气流的方式进行降温。但是，由于切割头的体积比较小，内部的空间有限，于是，吹向透镜的气流也比较小，对透镜的冷却效果比较差。

技术实现要素：

本发明意在提供一种具有降温功能的ntc激光切割装置，以解决现有技术中透镜安装座温度较高的问题。

本发明的技术方案为：具有降温功能的ntc激光切割装置，包括支架，支架上连接有机械臂，机械臂的端部安装有切割头，切割头包括管状的透镜安装座，还包括水冷系统，所述水冷系统包括冷却水管和回流水管，冷却水管的一端与回流水管的一端连通，冷却水管的另一端与回流水管的另一端之间连接有水泵；所述透镜安装座的侧壁设有冷却水道，冷却水道的一端与冷却水管连通，冷却水道的另一端与回流水管连通。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过设置水冷系统，提高了激光切割装置的冷却效率。通过在透镜安装座的侧壁设置冷却水道，使透镜产生的热量依次传递给透镜安装座和冷却水道内的水，通过水冷系统使水循环，从而将透镜安装座的热量带走，降低了透镜安装座温度，即提高了对透镜的降温效果。

进一步，所述冷却水道呈与透镜安装座同轴的环状。通过将冷却水道设置呈环状，方便冷却水呈环形流动，从而更好的将透镜安装座的热量带走。

进一步，所述冷却水道呈与透镜安装座同轴的螺旋状。将冷却水道设置呈螺旋状，延长了冷却水流动的距离，从而增加了冷却水与透镜安装座之间的传热时间，使冷却水更好的吸收透镜安装座的热量。

进一步，所述冷却水管和回流水管均为金属波纹软管。金属波纹软管的抗压性能比较好，能够承受较大的水压，同时，也可以承受温度较高的工作环境，使冷却水管和回流水管不至于受热而变形。

进一步，所述冷却水管与冷却水道的下端连通，回流水管与冷却水道的上端连通。如此连接之后，温度较低的水从冷却水道的下端进入，吸收透镜安装座的热量使水温升高后从冷却水道的上端流出，水的温度升高后会具有向上浮动的趋势，从而使冷却水道内水的流动方向与水受热后的流动方向相同，避免发生扰流的情况。

进一步，所述透镜安装座的上端设有与冷却水道连通的泄水孔，泄水孔内螺纹连接有堵头。通过设置泄水孔，方便将透镜安装座内的水排空后进行维修保养等操作。

进一步，所述透镜安装座的上端可拆卸连接有上保护镜片。通过设置上保护镜片，避免透镜上方的污染物接触到透镜。

进一步，所述透镜安装座的下端可拆卸连接有下保护镜片。通过设置下保护镜片，避免了透镜下方的污染物接触到透镜。

附图说明

图1为本发明具有降温功能的ntc激光切割装置实施例一的整体结构示意图；

图2为图1中a处的放大图；

图3为图2中透镜安装座的横向剖视图；

图4为本发明实施例三中的热膨胀块在未膨胀状态时的冷却水道展开示意图；

图5为本发明实施例三中的热膨胀块在膨胀状态时的冷却水道展开示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：支架1、机械臂2、水泵3、回流水管4、冷却水管5、透镜安装座6、冷却水道7、透镜镜片8、透镜安装座内筒6a、滑槽61a、滑块9、第一倾斜部91、第二倾斜部92、第一半圆环部11、第二半圆环部12、热膨胀块13。

实施例一：如附图1、图2和图3所示：具有降温功能的ntc激光切割装置，包括支架1，支架1上连接有机械臂2，机械臂2的端部安装有切割头，切割头包括管状的透镜安装座6。支架1上安装有水冷系统，水冷系统包括冷却水管5和回流水管4，冷却水管5的一端与回流水管4的一端连通，回流水管4上安装有现有技术中的散热器，回流水管4内的水流经散热器后进行散热冷却，冷却水管5的另一端与回流水管4的另一端之间连接有水泵3，水泵3安装在支架1上。冷却水管5和回流水管4均为金属波纹软管制成。透镜安装座6的侧壁设有冷却水道7，冷却水道7呈与透镜安装座6同轴的未封闭的环状，冷却水道7的下端与冷却水管5连通，冷却水道7的上端与回流水管4连通。透镜安装座6的上端设有与冷却水道7连通的泄水孔，泄水孔内螺纹连接有堵头。透镜安装座6的上端可拆卸连接有上保护镜片，具体为在透镜安装座6的侧壁的上端设置有用于放置上保护镜片的卡槽，上保护镜片放置在卡槽内，上保护镜片的上侧设置有与透镜安装座6通过螺栓连接的上压块，上保护镜片在压块的作用下固定在透镜安装座6上。透镜安装座6的下端可拆卸连接有下保护镜片，具体为在透镜安装座6的侧壁的下端设置有用于放置下保护镜片的卡槽，下保护镜片放置在卡槽内，下保护镜片的下侧设置有与透镜安装座6通过螺栓连接的下压块。

具体实施过程如下：进行激光切割的时候，同时启动水冷系统的水泵3工作，使水泵3驱动冷却水管5和回流水管4内的水进行流动，从而使透镜安装座6的冷却水道7里的水发生流动。透镜安装座6内的透镜镜片8在激光束的作用下被加热，热量传递给与透镜镜片8接触的透镜安装座6，水在冷却水道7里流动的时候，透镜安装座6的热量传递给冷却水道7内的水，从而使透镜安装座6不至于在透镜镜片8的热传递作用下导致温度过高，从而达到了对透镜安装座6进行降温的效果。

实施例二：与实施例一的区别点仅在于：透镜安装座6内的冷却水道7呈与透镜安装座6同轴的螺旋状。

实施三：与实施例一的区别点仅在于：如图4和图5所示，透镜安装座6包括同心设置的透镜安装座外壳和透镜安装座内筒6a，透镜安装座内筒6a与透镜安装座外壳密封配合，透镜安装座内筒6a的侧壁外侧设有冷却水道7，冷却水道7包括两段半圆环部和两段倾斜部，半圆环部的轮廓的轴线与透镜安装座6的轴线共线，两段半圆环部分别为第一半圆环部11和第二半圆环部12，第一半圆环部11和第二半圆环部12沿竖向排列并间隔设置。透镜安装座内筒6a的侧壁外侧设有平行于透镜安装座6轴向的滑槽61a，滑槽61a内滑动连接有滑块9。冷却水道7的两段倾斜部设置在滑块9上，两段倾斜部分别为第一倾斜部91和第二倾斜部92，第一倾斜部91和第二倾斜部92沿竖向排列并间隔设置，当第二倾斜部92的较低端与第一半圆环部11相对时，第二倾斜部92的较高端与第一半圆环部11和第二半圆环部12之间的分隔部相对，使第一倾斜部91的较高端被封堵住，此时，第二倾斜部92的较低端也正好与第一半圆环部11相对，而第二倾斜部92的较高端也正好被封堵住。第二倾斜部92的较高端与回流水管4的端部连通。透镜安装座外壳的侧壁上设有与竖向的导流通道，导流通道的上端与回流水管4的端部连通，导流通道的下端可与第二倾斜部92的较高端的侧部相连通，即第二倾斜部92的较高端的端部与第一半圆环部11和第二半圆环部12之间的分隔部正对时，第二倾斜部92的较高端的侧部与导流通道连通。滑块9的上端与滑槽61a的顶部之间设置有弹簧，滑块9的下端与滑槽61a的底部之间设置有热膨胀块13。

通过将冷却水道7设置成第一半圆环部11、第二半圆环部12、第一倾斜部91和第二倾斜部92，使水的流速得以控制，具体为：当使用较高功率的激光束的时候，由于透镜镜片8散发的热量较多，于是，热膨胀块13受热膨胀，于是，滑块9在热膨胀块13的推动作用下处于滑槽61a内的较高位置。此时，第二倾斜部92的较低端与第二半圆环部12的左端交错相对，第二倾斜部92的较高端与第一半圆环部11的右端连通，同时，第一倾斜部91的较低端与第一半圆环部11的左端交错相对；此时，冷却水管5内的水从第二半圆环部12的右端流入，并沿着第二半圆环部12流入到第二倾斜部92，再进入到第一半圆环部11的右端，最后沿着第一半圆环部11从其左端进入到第一倾斜部91里，最终从第一倾斜部91的较高端进入到回流水管4中；水从进入第二半圆环部12开始到最后流入到回流水管4内，水其实基本完成了一个具有两圈的螺旋式上升过程，于是，水流过的路径比较长，即与透镜安装座6的接触时间比较长，使水能够与透镜安装座6件充分的传递热量。而当使用功率较小的激光束的时候，由于透镜镜片8的发热量较少，于是，透镜安装座6并没有发生剧烈的升高温度，于是，热膨胀块13并未受热膨胀，滑块9在弹簧的作用下处于滑槽61a内的较低位置，此时，第二倾斜部92的较低端与第二半圆环部12的左端正对，第二倾斜部92的较高端的端部被第一半圆环部11与第二半圆环部12之间的分隔部所封堵，同时，第二倾斜部92的较高端的侧部与导流通道的下端连通；此时，从第二半圆环部12的右端进入的水沿第二半圆环部12流动并从其左端流入到第二倾斜部92内，由于第二倾斜部92的较高端被封堵，于是，第二倾斜部92内的水最终进入到导流通道内再流入到回流水管4中；此过程中，水其实流过的路径大致等于第二半圆环部12和第二倾斜部92之和，于是水在冷却水道7内的停留时间较短。通过利用透镜镜片8的发热情况自动的调整水在冷却水道7的停留时间，从而达到合理的进行降温的效果，无需人工进行调节。