激光切割设备及其激光头的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及激光加工的技术领域，特别是涉及一种激光切割设备及其激光头。
【背景技术】
[0002]在激光切割厚板工艺中，衡量其切割质量最重要的标准是厚板切割断面的表面粗糙度及垂直度。切割气流是影响厚板切割断面质量最重要的因素之一。其中切割气路设计将严重影响气体湍流分布、光路传输及镜片保护性能。当激光在湍流中传播时，湍流所造成的气体折射率的起伏将导致激光波阵面的畸变，破坏激光的相干性。而激光相干性的退化将严重削弱激光的光学质量，引起光线的随机漂移、激光能量在光束截面上的重新分布，包括畸变、展宽、破碎等现象。而在激光厚板加工中，工件的加工质量严重受到激光光束质量的影响，不理想的光束质量将引起切不透、切割效率低或者切割断面质量下降等。
【发明内容】
[0003]基于此，有必要针对上述问题，提供一种能够提高切割质量的激光切割设备及其激光头。
[0004]—种激光头，包括进气环、第一整流管、第二整流管和气嘴；
[0005]所述进气环的内侧开设有环状的凹槽，所述进气环的外侧开设有连通至所述凹槽的进气孔；
[0006]所述第一整流管的侧壁上开设有通气孔，所述进气环套设在所述第一整流管上，所述通气孔与所述凹槽连通；
[0007]所述第二整流管的内部形成气流通道，所述第二整流管包括相对的第一端和第二端;所述第一整流管套设在所述第二整流管上，所述第一整流管和所述第二整流管之间形成整流通道;所述第一整流管与所述第一端之间形成出气缝隙，所述气流通道和所述整流通道通过所述出气缝隙连通；
[0008]所述气嘴上开设有出气口，所述气嘴与所述第二端连接，所述气流通道与所述出气口连通。
[0009]在其中一个实施例中，还包括镜片组件，所述镜片组件罩设在所述气流通道和所述出气缝隙上，所述出气缝隙朝向所述镜片组件，且所述镜片组件与所述出气缝隙之间具有间隙。
[0010]在其中一个实施例中，所述气嘴包括基部和嘴部，所述基部和所述嘴部连接;所述基部开设有内腔，所述内腔与所述气流通道连通;所述出气口位于所述嘴部的远离所述基部的一端，所述出气口与所述内腔连通。
[0011]在其中一个实施例中，所述进气孔和所述通气孔均为直形孔;所述进气孔的数量为η个，η个所述进气孔均匀分布;所述通气孔的数量为2η个，2η个所述通气孔均匀分布;所述进气孔的中心轴与相邻的所述通气孔的中心轴之间的夹角为90/η度;其中，η为大于I的自然数。
[0012]在其中一个实施例中，所述进气孔和所述通气孔均为直形孔;所述进气孔的数量为2个，2个所述进气孔均匀分布;所述通气孔的数量为4个，4个所述通气孔均匀分布;所述进气孔的中心轴与相邻的所述通气孔的中心轴之间的夹角为45度。
[0013]在其中一个实施例中，所述进气孔的孔径小于所述凹槽的底面宽度，且所述进气孔位于所述凹槽的底面的中间位置；
[0014]所述进气孔的中心线与所述凹槽的侧壁之间的距离为b，所述凹槽的底面宽度为c，其中l/3c<b< l/2c。
[0015]在其中一个实施例中，所述第二整流管的外壁上设置有多个向所述第一端延伸的导向棱，多个所述导向棱在所述第二整流管的圆周上均匀分布。
[0016]在其中一个实施例中，所述进气孔为直形孔，所述进气孔的孔径为d;
[0017]相邻的两个所述导向棱之间的间距为e;
[0018]所述导向棱的外壁面与距离最远的另一所述导向棱的外壁面之间的距离为f;
[0019]其中，0.8Ji*f/(3d)<e< 1.23i*f/(3d)o
[0020]在其中一个实施例中，相邻的两个所述导向棱之间的间距为e;
[0021]所述激光头还包括镜片组件，所述镜片组件罩设在所述气流通道和所述出气缝隙上，所述出气缝隙朝向所述镜片组件，且所述镜片组件与所述出气缝隙之间的距离为g;
[0022]其中，e<g<2e。
[0023]—种激光切割设备，包括设备本体和所述的激光头;所述激光头连接于所述设备本体上。
[0024]上述激光切割设备及其激光头，切割气体进行了两次整流，第一次整流切割气体从进气孔进入进气环的环状的凹槽，之后通过通气孔进入第一整流管，第二次整流切割气体通过通气孔进入第一整流管后，经过第一整流管和第二整流管之间的整流通道，并从出气缝隙流出。之后切割气体通过第二整流管内部的气流通道到达气嘴，最终从气嘴的出气口流出。切割气体通过两次整流，可以改善气流分布均匀性、减小湍流强度，从而减小气动光学效应对激光光路的影响、保证光束质量稳定性，降低加工表面粗糙度、提高切割纹路垂直度，从而提高切割质量。
【附图说明】
[0025]图1为一实施例中激光头的爆炸图；
[0026]图2为图1所示激光头的剖视图；
[0027]图3为图1所示激光头中进气环、第一整流管和第二整流管的组装立体图；
[0028]图4为图1所示激光头的另一视角的剖视图；
[0029]图5为图1所示激光头中进气环、第二整流管和气嘴的组装俯视图；
[0030]图6为图1所示激光头的气流线路检测图；
[0031 ]图7为图1所示激光头的加工效果对比图。
【具体实施方式】
[0032]为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对激光切割设备及其激光头进行更全面的描述。附图中给出了激光切割设备及其激光头的首选实施例。但是，激光切割设备及其激光头可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对激光切割设备及其激光头的公开内容更加透彻全面。
[0033]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在激光切割设备及其激光头的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0034]一实施方式的激光切割设备包括设备本体和激光头，激光头连接于设备本体上，激光切割设备通过该激光头实现切割加工。
[0035]如图1、图2所示，一实施方式的激光头10包括进气环100、第一整流管200、第二整流管300、气嘴400和镜片组件500。进气环100的内侧开设有环状的凹槽120，进气环100的外侧开设有连通至凹槽120的进气孔140。第一整流管200的侧壁上开设有通气孔220，进气环100套设在第一整流管200上，通气孔220与凹槽120连通。第二整流管300的内部形成气流通道320，第二整流管300包括相对的第一端340和第二端360。第一整流管200套设在第二整流管300上，第一整流管200和第二整流管300之间形成整流通道240。同时参见图3，第一整流管200与第一端340之间形成出气缝隙260，气流通道320和整流通道240通过出气缝隙260连通。气嘴400上开设有出气口 420，气嘴400与第二端360连接，气流通道320与出气口 420连通。
[0036]切割气体进行了两次整流，第一次整流切割气体从进气孔140进入进气环100的环状的凹槽120，之后通过通气孔220进入第一整流管200，第二次整流切割气体通过通气孔220进入第一整流管200后，经过第一整流管200和第二整流管300之间的整流通道240，并从出气缝隙260流出。之后切割气体通过第二整流管300内部的气流通道320到达气嘴400，最终从气嘴400的出气口 420流出。切割气体通过两次整流，可以改善气流分布均匀性、减小湍流强度，从而减小气动光学效应对激光光路的影响、保证光束质量稳定性，降低加工表面粗糙度、提高切割纹路垂直度，从而提高切割质量。
[0037]在其中一个实施例中，镜片组件500罩设在气流通道320和出气缝隙260上，出气缝隙260朝向镜片组件500，且镜片组件500与出气缝隙260之间具有间隙。切割气体通过出气缝隙260流至镜片组件500的下表面处，转向下穿过气流通道320和出气口 420，最终吹至切割工件表面。切割气体通过两次整流，在镜片组件500下表面及气流通道320内形成均匀的正压力分布，切割气体在冷却保护镜片的同时又可以防止反渣对镜片污染。切割气体在镜片组件500下方的气流通道320内形成分布均匀、湍流强度较小的流场，可以减少气动光学效应对激光光路的影响。
[0038]在其中一个实施例中，气嘴400包括基部440和嘴部460，基部440和嘴部460连接。基部440开设有内腔442，内腔442与气流通道320连通。出气口 420位于嘴部460的远离基部440的一端，出气口 420与内腔442连通。设置基部440可以拉长嘴部460和镜片组件500的距离，进一步的防止反渣对镜片污染。内腔442