一种激光加工头腔体自净化系统及方法与流程

本发明属于激光加工技术领域，涉及一种激光加工头净化系统，尤其涉及一种激光加工头腔体自净化系统及方法。

背景技术：

激光由于其高亮度、高方向性、高单色性和高相干性的优点，已经广泛应用于科研、国防、工业等国民生产的重要方面。在工业领域，激光加工作为先进制造技术，具有高效、高精度、高质量、范围广、节能环保并能实现柔性加工和超微细加工的优点，在汽车、电子电路、电器、航空航天、钢铁冶金以及机械制造等领域得到了广泛的应用，对提高产品质量、劳动生产率、自动化、无污染以及减少材料消耗等起到越来越重要的作用。

在通过激光加工头加工工件时，特别是在激光切割过程中，通常需要提供一种具有腔体的激光加工头，腔体中设置有聚焦光束的器件，聚焦光束的器件在轴向和/或径向进行调整，以使聚焦光线满足使用要求。例如，de3814985a1公开了一种激光加工工具，所述加光加工工具的凸镜被支撑在凸镜把持件内，从而能够相对于管嘴沿径向和轴向移动。

然而，镜片在使用过程中容易收到环境中粉尘造成的污染。cn206425702u公开了一种激光切割头聚焦镜的保护镜结构，包括可供激光穿过的安装座、上保护镜以及下保护镜，安装座安装在聚焦镜的下表面，上保护镜和下保护镜分别可拆卸的安装在安装座内，上保护镜、下保护镜以及聚焦镜相互平行。上述保护镜结构通过上保护镜和下保护镜可拆卸的安装在安装座内，在激光切割的过程中，粉尘会附着在下保护镜上。在更换保护镜的时候，上保护镜还可以对聚焦镜进行保护，避免了聚焦镜片直接暴露在环境中，从而降低了聚焦镜片污染的可能性，延长了聚焦镜片的使用寿命和节约成本。

上述保护镜结果针对激光加工头使用过程中的外部带来的污染源进行了隔绝，但激光加工头腔体内部在使用过程中也会存在摩擦掉落粉尘、油脂挥发物以及水蒸气带来的污染，容易造成光学镜片烧毁，使激光加工头无法长期、稳定地运行。因此，有效地保持激光加工头腔体内部的洁净对于提高激光加工头运行的稳定性，具有重要的应用价值。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种激光加工头腔体自净化系统及方法，所述激光加工头腔体自净化系统能够通过气体输送装置与气体净化装置使激光加工头腔体内保持洁净，从而提高了激光加工头运行的稳定性。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种激光加工头腔体自净化系统，所述激光加工头腔体自净化系统包括依次连接的激光加工头、单向阀、气体输送装置以及气体净化装置。

所述激光加工头的腔体设置有至少一个进气口与至少一个出气口。

所述出气口与单向阀连接，所述进气口与气体净化装置连接。

气体在气体输送装置的作用下在激光加工头腔体自净化系统中循环，激光加工头内的气体依次流经单向阀、气体输送装置以及气体净化装置，然后返回至激光加工头腔体。

由于本发明提供的激光加工头腔体自净化系统为内循环，无需消耗大量的惰性气体，节约了成本。而且激光加工头腔体内的运动发尘、水蒸气以及油脂挥发物是非常少量的，因此气体净化装置内的过滤材料具有较长的使用寿命。

优选地，所述激光加工头包括激光切割头、激光焊接头、激光熔覆头或激光淬火头中的任意一种或至少两种的组合。

本发明所述激光加工头为本领域常用的激光加工头，包括激光切割头、激光焊接头、激光熔覆头或激光淬火头中的任意一种。本发明通过在激光加工头腔体开设进气口与出气口，并使腔体内的气体在气体输送装置下循环，从而能够使气体在气体净化装置内净化，从而使激光加工头腔体保持洁净。

优选地，所述气体输送装置包括真空泵、风机、蠕动泵或隔膜泵中的任意一种或至少两种的组合。本发明所述气体输送装置为本领域常用的真空泵、风机、蠕动泵或隔膜泵，本领域技术人员能够根据气体输送的具体参数选择合适的型号。优选地，，所述风机优选为漩涡风机。

优选地，所述气体净化装置包括至少一个精密过滤器。本发明所述精密过滤器为本领域常用的气体精密过滤器，具有去除水蒸气、油雾以及固体颗粒的作用；而且气体精密过滤器的体积小、重量轻，能够减少本发明提供的激光加工头腔体自净化系统所占空间。

优选地，所述气体输送装置输送的气体为空气和/或惰性气体。

优选地，所述惰性气体包括氮气、氦气或氩气中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括氮气与氦气的组合，氦气与氩气的组合，氮气与氦气的组合或氮气、氦气与氩气的组合。

本发明所述激光加工头、单向阀、气体输送装置以及气体净化装置之间的连接管道为本领域常用连接管道，包括但不限于塑料管和/或金属管，本领域技术人员可根据实际需要进行合理地选择。

第二方面，本发明提供了一种应用如第一方面所述的激光加工头腔体自净化系统进行自净化的方法，所述方法包括如下步骤：

气体输送单元输送气体在所述激光加工头腔体自净化系统内流动。

优选地，所述气体包括空气和/或惰性气体。

优选地，所述惰性气体包括氮气、氦气或氩气中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括氮气与氦气的组合，氦气与氩气的组合，氮气与氦气的组合或氮气、氦气与氩气的组合。

优选地，所述气体的流量为25l/min以上，例如可以是25l/min、30l/min、35l/min、40l/min、45l/min、50l/min、55l/min或60l/min，但不限于所列举的数值，该数值范围内其它未列举的数值同样适用。

优选地，所述气体的压力为1.2-2bar，例如可以是1.2bar、1.3bar、1.4bar、1.5bar、1.6bar、1.7bar、1.8bar、1.9bar或2bar，但不限于所列举的数值，该数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为1.5-1.8bar。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的激光加工头腔体自净化系统能够通过气体输送装置与气体净化装置使激光加工头腔体内保持洁净，从而提高了激光加工头运行的稳定性。

附图说明

图1为实施例1提供的激光加工头腔体自净化系统的结构示意图。

其中：1，激光加工头；2，单向阀；3，气体输送装置；4，气体净化装置。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

本实施例提供了一种激光加工头腔体自净化系统，所述激光加工头腔体自净化系统的结构示意图如图1所示，包括依次连接的激光加工头1、单向阀2、气体输送装置3以及气体净化装置4。

所述激光加工头1的腔体设置有一个进气口和一个出气口，出气口与单向阀2连接，进气口与气体净化装置4的出气口连接。

所述气体净化装置4为2个串联连接的精密过滤器，所述气体输送装置3为真空泵。

使用本实施例提供的激光加工头腔体自净化系统时，真空泵将激光加工头1腔体内的气体吸出，然后输送至精密过滤器，最后使经精密过滤器过滤的气体回到激光加工头1腔体。由于本发明提供的激光加工头腔体自净化系统为内循环，无需消耗大量的惰性气体，节约了成本。而且激光加工头1腔体内的运动发尘、水蒸气以及油脂挥发物是非常少量的，因此气体净化装置4内的过滤材料具有较长的使用寿命。

实施例2

本实施例提供了一种激光加工头腔体自净化系统，包括依次连接的激光加工头1、单向阀2、气体输送装置3以及气体净化装置4。

所述激光加工头1的腔体设置有一个进气口和一个出气口，出气口与单向阀2连接，进气口与气体净化装置4的出气口连接。

所述气体净化装置4为1个精密过滤器，所述气体输送装置3为漩涡风机。

使用本实施例提供的激光加工头腔体自净化系统时，漩涡风机将激光加工头1腔体内的气体吸出，然后输送至精密过滤器，最后使经精密过滤器过滤的气体回到激光加工头1腔体。由于本发明提供的激光加工头腔体自净化系统为内循环，无需消耗大量的惰性气体，节约了成本。而且激光加工头1腔体内的运动发尘、水蒸气以及油脂挥发物是非常少量的，因此气体净化装置4内的过滤材料具有较长的使用寿命。

实施例3

本实施例提供了一种激光加工头腔体自净化系统，除气体输送装置3为蠕动泵外，其余均与实施例1相同。

实施例4

本实施例提供了一种激光加工头腔体自净化系统，除气体输送装置3为隔膜泵kvp15外，其余均与实施例1相同。

对比例1

本对比例提供了一种激光加工头腔体自净化系统，除气体输送单元为空压机外，其余均与实施例1相同。

激光加工头腔体自净化系统中，气体需要洁净、密封，而空压机工作过程中会产生大量油污，且会产生气体泄露，因此无法达到洁净气体的作用。

应用例1

本应用例提供了一种应用实施例1提供的加光加工头腔体自净化系统进行自净化的方法，所述方法包括如下步骤：

真空泵将激光加工头1腔体内的空气吸出，然后输送至精密过滤器，最后使经精密过滤器过滤的空气回到激光加工头1腔体，空气的流速为35l/min，空气的压力为1.6bar。

由于本发明提供的激光加工头腔体自净化系统为内循环，无需消耗大量的惰性气体，节约了成本。而且激光加工头1腔体内的运动发尘、水蒸气以及油脂挥发物是非常少量的，因此气体净化装置4内的过滤材料具有较长的使用寿命。

应用例2

本应用例提供了一种应用实施例1提供的加光加工头腔体自净化系统进行自净化的方法，所述方法包括如下步骤：

真空泵将激光加工头1腔体内的氮气吸出，然后输送至精密过滤器，最后使经精密过滤器过滤的氮气回到激光加工头1腔体，氮气的流速为25l/min，氮气的压力为1.5bar。

由于本发明提供的激光加工头腔体自净化系统为内循环，无需消耗大量的惰性气体，节约了成本。而且激光加工头1腔体内的运动发尘、水蒸气以及油脂挥发物是非常少量的，因此气体净化装置4内的过滤材料具有较长的使用寿命。

应用例3

本应用例提供了一种应用实施例1提供的加光加工头腔体自净化系统进行自净化的方法，所述方法包括如下步骤：

真空泵将激光加工头1腔体内的氦气吸出，然后输送至精密过滤器，最后使经精密过滤器过滤的氦气回到激光加工头1腔体，氦气的流速为40l/min，氦气的压力为1.8bar。

由于本发明提供的激光加工头腔体自净化系统为内循环，无需消耗大量的惰性气体，节约了成本。而且激光加工头1腔体内的运动发尘、水蒸气以及油脂挥发物是非常少量的，因此气体净化装置4内的过滤材料具有较长的使用寿命。

应用例4

本应用例提供了一种应用实施例2提供的加光加工头腔体自净化系统进行自净化的方法，所述方法包括如下步骤：

漩涡风机将激光加工头1腔体内的空气吸出，然后输送至精密过滤器，最后使经精密过滤器过滤的空气回到激光加工头1腔体，空气的流速为35l/min，空气的压力为1.6bar。

由于本发明提供的激光加工头腔体自净化系统为内循环，无需消耗大量的惰性气体，节约了成本。而且激光加工头1腔体内的运动发尘、水蒸气以及油脂挥发物是非常少量的，因此气体净化装置4内的过滤材料具有较长的使用寿命。

应用例5

本应用例提供了一种应用实施例3提供的加光加工头腔体自净化系统进行自净化的方法，所述方法包括如下步骤：

蠕动泵将激光加工头1腔体内的空气吸出，然后输送至精密过滤器，最后使经精密过滤器过滤的空气回到激光加工头1腔体，空气的流速为35l/min，空气的压力为1.6bar。

由于本发明提供的激光加工头腔体自净化系统为内循环，无需消耗大量的惰性气体，节约了成本。而且激光加工头1腔体内的运动发尘、水蒸气以及油脂挥发物是非常少量的，因此气体净化装置4内的过滤材料具有较长的使用寿命。

应用例6

本应用例提供了一种应用实施例4提供的加光加工头腔体自净化系统进行自净化的方法，所述方法包括如下步骤：

隔膜泵将激光加工头1腔体内的空气吸出，然后输送至精密过滤器，最后使经精密过滤器过滤的空气回到激光加工头1腔体，空气的流速为35l/min，空气的压力为1.6bar。

由于本发明提供的激光加工头腔体自净化系统为内循环，无需消耗大量的惰性气体，节约了成本。而且激光加工头1腔体内的运动发尘、水蒸气以及油脂挥发物是非常少量的，因此气体净化装置4内的过滤材料具有较长的使用寿命。

申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。