激光切割头的制作方法_3

文档序号:8722041阅读:来源:国知局
光轴设置。在本实施方式中,保护镜锁止挡圈350自第三外壳310远离第二透镜220的一端插入第三外壳310内,以使保护镜340相对的两表面分别与第三凸缘台312及保护镜锁止挡圈350抵接,从而将保护镜340固定于第三外壳310内。进一步,保护镜锁止挡圈350的外壁上设有螺纹,第三外壳310的内壁上设有螺纹,保护镜锁止挡圈350与第三外壳310螺接。
[0062]进一步,在本实施方式中,第三透镜锁止挡圈330靠近第二透镜220的一端位于第三外壳310外,并套设于第二外壳210的上,且第三透镜锁止挡圈330的内壁与第二外壳210的外壁接触,第三透镜锁止挡圈330与第二外壳210重叠的部分的长度在光轴12方向上能增加或减少。也即第三筒体332的内径比第二外壳210的外径稍大,从而第三筒体332能套设于第二外壳210的上,且第三透镜锁止挡圈330的内壁与第二外壳210的外壁接触。从而当第二外壳210沿光轴12朝向或远离第三透镜320移动时,第三透镜锁止挡圈330与第二外壳210重叠的部分的长度在光轴12方向上能增加或减少,能有效防止第二光学系统200和第三光学系统300内进入灰尘,从而保护第二光学系统200和第三光学系统300内的第二透镜220及第三透镜320。
[0063]可以理解,在其他实施方式中,第三透镜锁止挡圈330靠近第二透镜220的一端位于第三外壳310外,并插入第二外壳210内,且第三透镜锁止挡圈330的外壁与第二外壳210的内壁接触,第三透镜锁止挡圈330与第二外壳210重叠的部分的长度在光轴12方向上能增加或减少。
[0064]进一步,在本实施方式中,第三外壳310的一侧设有辅助气体入口 314,辅助气体由辅助气体入口 314进入上述激光切割头10。
[0065]气嘴系统400位于第三透镜320远离第二透镜320的一侧,也即位于保护镜340远离第三透镜320的一侧,且气嘴系统400能沿光轴12移动。
[0066]气嘴系统400能沿光轴12朝向或远离第三透镜320移动。
[0067]具体的,气嘴系统400包括气嘴连接件410及气嘴420。气嘴连接件410为两端开口的结构,气嘴连接件410—端穿设于第三外壳310远离第二透镜220的一端内。气嘴420设于气嘴连接件410远离第三外壳310的一端。气嘴连接件410的外壁上设有螺纹,第三外壳310的内壁上设有螺纹,气嘴连接件410与第三外壳310螺接,从而使得气嘴系统400能沿光轴12朝向或远离第三透镜320移动。而为了实现本案,只需要气嘴系统400能沿光轴12朝向或远离第三透镜320移动即可。可以理解,使得气嘴系统400沿光轴12朝向或远离第三透镜320移动的方式不限于上述方式。
[0068]整体调整组件500包括总移动台510及总动力件520。第一光学系统100、第二光学系统200、第三光学系统300及气嘴系统400固定于总移动台510内,总动力件520固定于总移动台520上,用于驱动总移动台510沿光轴12移动。具体的,第三外壳310、第一移动台140以及第二移动台240固定于总移动台510内,总动力件520为电机。
[0069]通过移动第一移动台140及第二移动台240改变第一透镜120及第二透镜220的相对位置,以调节激光束聚焦光斑的大小(直径)及焦距的同时,会使得激光束聚焦光斑偏离待切割材料20的表面。此时,需要总移动台510在总动力件520的驱动下,带动第一光学系统100、第二光学系统100、第三光学系统400及气嘴系统400整体沿光轴12移动,从而将激光束聚焦光斑调节至待切割材料20的表面。
[0070]而此时,气嘴420的出气口距离待切割材料20表面的相对距离也将改变,而激光切割、打孔或精密切割、打孔加工一般需要气嘴420的出气口到待切割材料20的表面距离保持一定,所以此时还需调节气嘴连接件410,使得气嘴连接件410转进或转出第三外壳310,从而带动气嘴420缩进或者伸出第三外壳310,也即,气嘴系统400能沿光轴12朝向或远离第三透镜320移动,从而保证气嘴420的出气口与待切割材料20表面维持一定的相对距离。
[0071]可以理解,在其他实施方式中,整体调整组件500也可以缺省,同时气嘴系统400不能沿光轴12移动,此时,上述调节,可以通过手动调节待切割材料20的相对位置即可实现。
[0072]上述激光切割头10的组装方法如下:
[0073]首先在第一外壳110内装入第一透镜120,用第一透镜锁止挡圈130固定第一透镜120,并将第一外壳110固定在第一平移台140上。然后在第二外壳210内装入第二透镜220,用第二透镜锁止挡圈230固定第二透镜220,并将第二外壳210固定在第二平移台240上。在第三外壳310内装入第三透镜320和保护镜340,并分别用第三透镜锁止挡圈330和保护镜锁止挡圈350固定。再将气嘴连接件410装入第三外壳310,并将气嘴420装入气嘴连接件410。然后先将第三外壳310固定在总平移台510上,再将第一平移台140和第二平移台240固定在总平移台510上。再调节第一光学系统100、第二光学系统200及第三光学系统300的中心轴重合,也即使得第一透镜220、第二透镜220、第三透镜320以及保护镜340同轴设置。
[0074]将光纤安装头32固定于第一外壳110上,再将光纤32插入第一外壳110内并固定,即可将激光束40导入上述激光切割头10。再将外界高压气体源连接辅助气体入口 314即可完成辅助气体的导入。然后可以将第一动力件150、第二动力件250及总动力件520都连接计算机,通过计算机控制第一动力件150、第二动力件250及总动力件520,从而驱动第一平移台140、第二平移台240及总平移台510分别进行竖直方向(光轴方向)的运动。
[0075]上述激光切割头10的调节过程如下:
[0076]如图2所示,在普通情况下,激光切割头10的光路示意图如图2a所示,此时激光束40由光纤激光器输出后,首先经过第一透镜120聚焦到第一光学系统焦平面50,然后经过第二透镜220聚焦后,得到平行光束。该平行光束再被第三透镜320聚焦,并透过保护镜340,穿过气嘴420中心的孔,聚焦到激光束焦平面60上,此时通过总动力件520驱动总平移台510带动第一光学系统100、第二光学系统200、第三光学系统300、气嘴系统400整体移动,将激光束焦平面60调节至待切割材料20表面,然后通过调节气嘴连接件410,调节气嘴420与待切割材料20的相对距离,即可将气嘴420与待切割材料20的相对距离调节至合适值,即可进行激光加工。
[0077]当待切割材料20的材料种类、性质或者待切割材料20的厚度改变时,则需要调节激光束聚焦光斑的大小及焦距,此时,可以调节第一透镜120的位置,而保持第二透镜220的位置不变。
[0078]如图2b所示,通过第一动力件150驱动第一平移台140,带动第一外壳110竖直向下运动,即使得第一透镜120竖直向下运动,此时保持第二光学系统200的位置不变,则此时激光束40经过第一透镜120聚焦后的第一光学系统焦平面50将向下移动,则激光束40经过第二透镜220后,将不再是平行光束而是发散光束,具有一定的发散角度,则激光束40经第三透镜320聚焦后,激光束焦平面60也将向下运动,即此时相当于经过第三透镜320聚焦后的焦距增大,聚焦光斑直径也增大。此时仍需由总动力件520驱动总平移台510带动第一光学系统100、第二光学系统200、第三光学系统300、气嘴系统400整体移动,将激光束焦平面60调节至待切割材料20表面,然后通过调节气嘴连接件410,将气嘴420与待切割材料20的相对距离调节至合适值,然后即可进行激光切割、打孔加工。
[0079]如图2c所示,通过第一动力件150驱动第一平移台140,带动第一光学系统100竖直向上运动,即使得第一透镜120竖直向上运动,此时保持第二光学系统200的位置不变,则此时激光束40经过第一透镜120聚焦后的第一光学系统焦平面50将向上移动,则激光束40经过第二透镜220后,将不再是平行光束而是会聚光束,则激光束40经第三透镜320聚焦后,激光束焦平面60也将向上运动,即此时相当于经过第三透镜320聚焦后的焦距减小,聚焦光斑直径也减小。此时仍需由总动力件520驱动总平移台510带动第一光学系统100、第二光学系统200、第三光学系统300、气嘴系统400整体移动,将激光束焦平面60调节至待切割材料20表面,然后通过调节气嘴连接件410,将气嘴420与待切割材料20的相对距离调节至合适值,然后即可进行激光切割、打孔加工。
[0080]如3所示,在普通情况下,激光切割头10的光路示意图如图3a所示,此时第二光学系统200的第二透镜220恰好位于第一光学系统100的第一透镜120的焦点上,因此经过第一透镜120聚焦后的激光束40经过第二透镜220聚焦后,恰好为平行光束。当待切割材料20的材料种类、性质或者待切割材料20的厚度改变时,则需要调节激光束聚焦光斑的大小及焦距。此时,可以调节第二透镜220的位置,而保持第一透镜120的位置不变。
[0081]如图3b所示,通过第二动力件250驱动第二平移台240,带动第二光学系统20
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