激光切割头及其喷嘴的制作方法

激光切割头及其喷嘴
【技术领域】
1.本实用新型实施例涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种激光切割头及其喷嘴。


背景技术：

2.随着激光技术的不断发展，激光切割技术的应用也越来越广泛。在激光切割的过程中，激光切割头的喷嘴通过弹性顶针与电容传感器连接，喷嘴与待切割工件之间将产生电容值，电容传感器通过弹性顶针来感应该电容值。激光切割设备通过对该电容值的处理，可以控制并保持喷嘴与工件表面之间的距离，从而保证激光切割的顺利进行，可以解决喷嘴与待切割工件之间发生碰撞的问题，同时还可以提高激光切割的质量。
3.但是，由于喷嘴一般由金属材料，例如黄铜或紫铜制成，在切割过程中发现，喷嘴受到激光热辐射的影响，容易产生高温，喷嘴的高温通过弹性顶针传导至电容传感器，持续的高温将可能会使电容传感器烧毁，不利于激光切割的顺利进行。若经常更换电容传感器一方面维护操作比较麻烦，另一方面也会导致激光切割头的维护成本增加。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例旨在提供一种激光切割头及其喷嘴，喷嘴内设有隔热装置，隔热装置将喷嘴内穿过的激光与本体隔离，使激光的产生的热量不会传导至本体上，避免了因本体过热而使传感器件被烧毁。
5.本实用新型实施例解决其技术问题采用以下技术方案：
6.一种用于激光切割的喷嘴，包括本体及隔热装置，所述本体内设有沿轴线贯通的通道，所述隔热装置设置在所述通道内，所述通道的一端设有喷射口，所述隔热装置至少将所述通道的喷射口填充，所述隔热装置内设有沿轴线贯通的通光孔。
7.作为优选方案，所述喷射口设有安装腔，所述隔热装置整体嵌入所述安装腔内，所述通光孔与所述通道和所述安装腔的衔接处对齐衔接。
8.作为优选方案，所述通道的形状为锥形，所述通道的截面由设置所述喷射口的一端往背离所述喷射口的一端逐渐增大。
9.作为优选方案，所述隔热装置整体贯通填充所述通道。
10.作为优选方案，所述通道包括沿轴线依次衔接的第一圆柱段、圆锥段及第二圆柱段，所述第一圆柱段的横截面大于所述第二圆柱段横截面，所述喷射口设置在所述第二圆柱段上；对应的，所述隔热装置包括与所述第一圆柱段适配连接的第一连接部及所述第二圆柱段适配连接的第二连接部，所述第一连接部与所述第二连接部之间设有锥形衔接部，所述锥形衔接部外侧壁与所述圆锥段的内侧壁之间设有第一间隙。
11.作为优选方案，所述第一连接部的侧壁设有至少一个侧平面，所述侧平面与所述第一圆柱段的内侧壁之间设有第二间隙。
12.作为优选方案，所述通光孔的形状为锥形，所述通光孔的横截面由远离所述喷射口的一端往靠近喷射口的一端逐渐增大。
13.作为优选方案，所述本体包括沿轴线依次设置的安装部、往外周延伸的感应接触部及喷射部，所述安装部的侧壁上设有螺纹，所述感应接触部靠近所述安装部的一端设有感应接触面，所述喷射口设置在所述喷射部内。
14.作为优选方案，所述隔热装置的材质为陶瓷或石英砂。
15.本实用新型还公开了一种激光切割头，包括上述任一方案的喷嘴。
16.本实用新型的有益效果是：通过在喷嘴的本体内设置隔热装置，使激光穿过隔热装置的通光孔射出，从而至少将激光与本体最容易发热的喷射口进行热隔离，从可以阻止激光的热辐射使本体的温度升高而产生高温。避免了喷嘴的本体因产生高温，高温传导至电容传感器而导致电容传感器被烧毁的情况发生，延长了电容传感器的使用寿命，从而保证激光切割的顺利进行，降低了激光切割头的维护成本。
【附图说明】
17.一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
18.图1为本实用新型一实施例的喷嘴的整体结构示意图；
19.图2为本实用新型一实施例的喷嘴的剖面的结构示意图；
20.图3为本实用新型另一实施例的喷嘴的剖面的结构示意图；
21.图4为图3所示实施例的喷嘴的俯视结构示意图；
22.图5为图3所示实施例的隔热装置的剖面示意图；
23.图6为本实用新型另一实施例的喷嘴的剖面的结构示意图；
24.图7为本实用新型另一实施例的喷嘴的剖面的结构示意图；
25.图8为本实用新型另一实施例的喷嘴的剖面的结构示意图；
26.图9为本实用新型另一实施例的喷嘴的剖面的结构示意图；
27.图10为本实用新型另一实施例的喷嘴的剖面的结构示意图。
【具体实施方式】
28.为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”/“固接于”/“安装于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明的目的。
29.除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型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，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/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。
30.此外，下面所描述的本实用新型不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
31.本实用新型提供了一种用于激光切割的喷嘴，主要解决喷嘴受到激光热辐射影响而使其温度升高的问题，为了实现该目的，本实用新型试图做了以下几个实施方案的尝试：
32.请参考图1至图5所示，本实施例提供了一种喷嘴，包括本体1及隔热装置2，本体1内设有沿轴线贯通的通道10，隔热装置2设置在通道10内，通道10的一端设有喷射口101，隔热装置2至少将通道10的喷射口101填充，隔热装置2内设有沿轴线贯通的通光孔20。
33.喷嘴安装在激光切割头的底部，通常情况下，在未设置隔热装置而进行切割工作时，激光穿过喷嘴从喷射口101射出，由于在喷射口101处受到的激光热辐射的影响最大，这就会使喷嘴在喷射口101位置处激光的辐射热量传递到整个喷嘴上，使喷嘴的温度升高。
34.如图2所示，本实用新型实施例中，提供了一种喷嘴内设置隔热装置2的具体方案：在喷射口101上设有安装腔(未标示)，隔热装置2整体嵌入安装腔内将喷射口101填充，使隔热装置2的通光孔20与通道10和安装腔的衔接处对齐衔接。此时，激光进入喷嘴时，依次穿过通道10及隔热装置2的通光孔20从喷嘴射出，隔热装置2有效的将激光与喷射口101隔离，使激光的热辐射不能直接辐射到喷射口101上。
35.通道10的形状为锥形，通道10的截面由设置喷射口101的一端往背离喷射口101的一端逐渐增大，切割气体经过的通道10时，锥形的通道10有利于加速切割气流，使切割气体从喷嘴喷出时，具备一定的初速度，以利于激光切割的顺利进行。
36.隔热装置2可以采用耐高温、热稳定性好的材料制成，例如陶瓷、石英砂等，使隔热装置2具有优异的耐高温、绝热性及热稳定性，能够有效隔离激光热辐射，使激光的辐射热不能传导至喷嘴上，从而有效避免了喷嘴出现高温，而导致电容传感器被烧毁的情况发生。
37.如图3所示，本实施例提供了另一种在喷嘴内设置隔热装置2的具体方案：隔热装置2整体贯通填充通道10，使隔热装置2将本体1的通道10整体隔离。此时，隔热装置2的通光孔20相当于沿轴线整体贯通了本体1。此时，激光进入喷嘴时，将只能穿过通光孔20从喷嘴射出，使激光的热辐射将不能直接辐射到喷嘴的任何一个位置。从而有效避免了喷嘴出现高温，而导致电容传感器被烧毁的情况发生。
38.相较于前述实施例中隔热装置2只使喷射口101实现热隔离的方案而言，本实施例的喷嘴实现整体热隔离的方案，具有更佳的热隔离效果，而前者由于隔热装置2的材料用量较少，则相较于后者具备较好的成本优势。
39.结合图3至图5所示，通道10包括沿轴线依次衔接的第一圆柱段102、圆锥段103及第二圆柱段104，第一圆柱段102的横截面大于第二圆柱段104的横截面，喷射口101设置在第二圆柱段104上；对应的，隔热装置2包括与第一圆柱段102适配连接的第一连接部201及与第二圆柱段104适配连接的第二连接部202，第一连接部201与第二连接部202之间设有锥形衔接部203，锥形衔接部203的外侧壁与圆锥段103的内侧壁之间设有第一间隙30。从而使隔热装置2在装配入通道10内时，锥形衔接部203不会与圆锥段103发生干涉，以利于隔热装置2的装配到位。
40.第一连接部202的侧壁设有至少一个侧平面204，该侧平面204与第一圆柱段102的内侧壁之间设有第二间隙40。同样有利于隔热装置2在通道10内的装配到位，方便安装，避免隔热装置2在通道10内发生干涉。
41.通光孔20的形状为锥形，通光孔20的截面由远离喷射口101的一端往靠近喷射口101的一端逐渐增大，切割气体经过的通光孔20时，锥形的通光孔20有利于加速切割气流，
使切割气体从喷嘴喷出时，具备一定的初速度，以利于激光切割的顺利进行。
42.本体1包括沿轴线依次设置的安装部11、往外周延伸的感应接触部12及喷射部13，安装部11的侧壁上设有螺纹，感应接触部12靠近安装部11的一端设有感应接触面120，喷射口101设置在喷射部13内。
43.喷嘴可通过安装部11的螺纹与激光切割头实现紧固连接，激光切割头的弹性顶针抵接在感应接触部12的感应接触面120上，实现与喷嘴的有效电接触连接，喷射部13的底端在进行切割作业时与待切割工件表面形成电容而产生电容值，以利于电容传感器通过弹性顶针来感应该电容值。
44.请参考图6至图7所示，本实用新型实施例提供了一种用于激光切割的喷嘴，包括由耐高温绝热材料，例如陶瓷或石英砂制成的本体1及导电接触装置3，本体1内设有沿轴线贯通的通道10，通道10的一端设有喷射口101，激光及切割气体均可从该通道10内穿过，并从喷射口101穿出，与待切割工件接触，以完成工件的切割作业。
45.导电接触装置3至少将本体1的靠近喷射口101的一端的侧壁包覆，以使导电接触装置3在切割作业时，与待切割工件之间形成电容，并与传递电容值给电容传感器的弹性顶针电性导通。
46.由于本体1由耐高温绝热材料制成，可以承受激光热辐射产生的高温，并有效阻止热量在本体1内传导，从而将导电接触装置3与激光进行有效的热隔离，使本体1的温度保持在合理范围值内，避免了导电接触装置3产生高温。
47.具体的，本体1包括沿轴线依次设置的安装部11、往外周延伸的感应接触部12及喷射部13，安装部11的形状为圆柱形，安装部11的侧壁上设有螺纹，感应接触部12靠近安装部11的一端设有感应接触面120，喷射部13的形状为圆柱形，喷射口101设置在喷射部13内。
48.如图6所示，感应接触装置3包括导电环31及探针32，导电环31套设在喷射部13的外侧壁上，感应接触部12内设有从感应接触面120一直贯通至喷射部13的安装孔121，探针32安装在该安装孔121内，探针32的一端抵接在导电环31上，形成电性连接，探针32的另一端从感应接触面120上凸出。
49.在切割作业时，导电环31与待切割工件之间形成电容，由于探针32与导电环31电性连接，导电环31与待切割工件之间的电容值可通过探针32传导至与探针32直接或间接电性连接的电容传感器。
50.由于本体1可将激光与导电环31及探针32实现热隔离，可避免导电接触装置3因产生高温而使电容传感器被烧毁的情况发生。
51.可在探针32靠近感应接触面的一端上设置弹性触头(未标示)，或者在探针的两端上同时设置弹性触头，例如弹性触头包括弹簧及触头，通过弹簧将触头与探针连接，使触头在受到挤压时能够适当的轴向移动，由于受到弹簧反作用力的作用，触头具有反向回复趋势，可使与触头抵接的部件与触头接触连接更加稳定，提高触头电性连接的稳定性。
52.如图7所示，感应接触装置3包括包覆在感应接触部12及喷射部13上的导电包层，例如由金属材质制成的黄铜包层、紫铜包层等。具体的，导电包层整体包覆感应接触部12的外侧壁及感应接触面120，以及喷射部13的外侧壁。
53.在切割作业时，导电包层与待切割工件之间形成电容，由于导电包层由能够导电的金属制成，使导电包层的整体均具有导电性，电容传感器可以与导电包层包覆导电接触
面120的部分直接或间接电性连接，导电包层与待切割工件之间产生电容值可通过导电包层传递给电容传感器。
54.同样的，由于本体1可将激光与导电包层实现热隔离，可避免导电接触装置3因产生高温而使电容传感器被烧毁的情况发生。
55.结合图8至图10所示，本实用新型实施例提供了一种用于激光切割的喷嘴，包括本体1及与本体1可拆卸连接的喷射部13，本体1内设有沿轴线贯通的通道10，喷射部13内设有沿轴线贯通的喷射口101，喷射口101与通道10对齐衔接，形成一条完整的通光通道。激光及切割气体均可从该通光通道内穿过，并从喷射口101穿出，与待切割工件接触，以完成工件的切割作业。
56.如图8所示，喷射部13可以由耐高温绝热材料制成，例如陶瓷、石英砂等，使喷射部13具有优异的耐高温、绝热性及热稳定性，能够有效隔离激光热辐射，使激光的辐射热不能传导至喷嘴的本体1上，从而有效避免了喷嘴出现高温，而导致电容传感器被烧毁的情况发生。
57.并且，由于喷射部13与本体1为可拆卸连接，当喷射部13在使用过程中受损时，可将喷射部13拆卸下来进行更换，从而可以避免喷射部13与本体1为一体设置时，喷射部13受损则导致整个喷嘴都需要报废的情况发生，延长了喷嘴的使用寿命，降低了激光切割加工的成本。
58.本体1包括沿轴线依次设置的安装部11及往外周延伸的感应接触部12，安装部11的形状为圆柱形，安装部11的侧壁上设有螺纹，感应接触部12靠近安装部11的一端设有感应接触面120。
59.本体1与喷射部13连接的位置设有向内凹陷形成台阶孔的收纳部14，收纳部14的内侧壁设有内螺纹，喷射部13包括一体设置的安装部131及持握部132，安装部131的外侧壁设有与收纳部14的内螺纹适配的外螺纹，持握部132与安装部131衔接的一端设有台阶面133。
60.安装部131通过外螺纹旋紧安装在收纳部14内，实现喷射部13与本体1的可拆卸连接，安装部131拧紧在收纳部14内时，台阶面133抵接在收纳部14的端面上，以对喷射部13进行限位，防止安装部131在收纳部14内拧的太深不易拆卸或压坏螺纹结构。
61.如图9所示，优选的，持握部132与安装部131可以为分体结构，持握部132套接在安装部131外侧壁上，安装部131可以由耐高温绝热材料制成，例如陶瓷、石英砂等，持握部132由导电金属材料制成，例如黄铜、紫铜等，以使持握部132形成导电环，持握部132的上端面形成台阶面133，当该台阶面133抵接在收纳部14的端面上时，持握部132与本体1形成电性连接，从而可使持握部132与待切割工件之间形成的电容值电性传导至本体1上，以便于与本体1电性连接的电容传感器能够感应到该电容值。
62.并且，由于安装部131由耐高温绝热材料制成，例如陶瓷、石英砂等，使喷射部13具有优异的耐高温、绝热性及热稳定性，能够有效隔离激光热辐射，使激光的辐射热不能传导至喷嘴的本体1上，从而有效避免了喷嘴出现高温，而导致电容传感器被烧毁的情况发生。
63.本体1内的通道10的形状为锥形，通道10的截面由靠近喷射部13的一端往背离喷射部13的一端逐渐增大，喷射部13内的喷射口101包括锥形段1011及直通段1012。当安装部131旋紧安装在收纳部14内时，喷射口101的锥形段1011与通道10靠近喷射部13的一端对齐
衔接，为了保证通道10与喷射口101的锥形段1011能够平滑过渡衔接，锥形段1011的锥度与通道10的锥度相同，使锥形段1011与通道10共同形成一条完整的锥形通道。使通道10与喷射口101的锥形段1011实现平滑过渡衔接，如此可以减小切割气体在通道10及喷射口101内流动的阻力，防止出现紊乱气流影响气流加速。从而有利于加速切割气流，使切割气体从喷射口101的直通段喷出时，具备一定的初速度，以利于激光切割的顺利进行。
64.如图10所示，为了防止喷嘴出现高温现象，可在喷射口101的内侧壁上涂覆耐高温绝热涂层15，或者在通道10的内侧壁及喷射口101的内侧壁上均涂覆耐高温绝热涂层15，例如，纳米陶瓷涂层，此时，本体1及喷射部13均可为金属材质。纳米陶瓷涂层具有优异的耐高温、绝热性及热稳定性，能够有效隔离激光热辐射，使激光的辐射热不能传导至喷嘴上，从而有效避免了喷嘴出现高温，而导致电容传感器被烧毁的情况发生。
65.本实用新型还公开了一种激光切割头，包括上述任一方案的喷嘴，该喷嘴通过安装部11上的螺纹拧紧安装在激光切割头的底部。
66.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。