螺杆式激光精密调焦机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及激光加工技术领域，具体指可广泛应用于YAG激光器和光纤激光切割头以及激光焊接头的一种螺杆式激光精密调焦机构。
【背景技术】
[0002]激光加工技术近几年在国内广泛普及和发展，利用激光切割或焊接金属技术尤其得到了广泛应用。激光切割或焊接金属采用激光切割/焊接头，其内均设置有聚焦镜片，利用聚焦镜片将光源聚集形成高功率密度激光束后照射工件加工部位，使工件被照射部位迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，从而实现金属工件的切割或焊接加工；
[0003]加工前聚焦镜片与被加工材料之间的距离是需要调整的(即调焦)，当焦点调节到最佳位置时，才能产生最好的效果。
[0004]现有的激光切割/焊接头调焦装置不同程度的存在如下问题:
[0005]1、调焦精度不够准确，为达到最佳效果需要耗用较长的时间反复调整；2、调焦工作完成后，在加工过程中由于机床的高速运动和调焦结构的设计缺陷，聚焦镜片移动，焦点会发生变化，降低加工质量，甚至影响加工作业连贯性。3、调焦机构的故障率偏高，维护成本大。
[0006]尤其是现在国内广泛使用的一种国外引进的拨叉式调焦机构激光切割头，它在实际应用上较为突出的表现了上述调焦问题。如图1?2所示，拨叉式调焦机构包括聚焦镜壳体3，其外轮廓为立方形，内腔沿水平方向开有圆孔，圆孔内装有滑动套2，滑动套2的下端安装有聚焦镜片I ;滑动套2外壁垂直于滑动套2的轴线安装有拨叉轴24，拨叉轴24 —端与滑动套2采用螺纹连接，拨叉轴24的另一端穿过聚焦镜壳体3伸入升降旋钮25内侧的导向槽内，升降旋钮25的外侧有锁紧旋钮26，升降旋钮25和锁紧旋钮26均通过拨动轴27同轴定位在聚焦镜壳体3上，拨动轴27的内端头有螺纹与聚焦镜壳体3连接。这种拨叉式调焦机构的调节镜片焦距的原理，是利用升降旋钮25与滑动套2中心错开相应的距离，当升降旋钮转动时，滑动套2在拨叉轴24的推动下实现上或下的直线运动。由于滑动套2从下死点到上死点的运动高度固定在1mm的范围内，因此拨叉轴24仅能上下活动10mm，对应的升降旋钮25的转动角度局限于70°，也就是升降旋钮25每扭转7°，固定在滑动套2内的聚焦镜片I随滑动套2上升或下降约1mm，对于如此巨大动作反映，业内称为粗调。也就是当升降旋钮25略为扭动一点角度，聚焦镜片I的焦点就上下跑动了许多，因此，一来很难达到激光切割加工的调整精度，同时大幅增加了调整的时间；再者，受拨叉方式调焦结构的限制，当升降旋钮25把聚焦镜片I调节到理想高度时，必须把通过锁紧旋钮26将升降旋钮25锁死在相应位置上，由于锁紧旋钮26和升降旋钮25是同轴设置的，当锁紧旋钮26扭动时，容易带动升降旋钮25，从而影响调焦效果；另外，拨叉轴24和拨动轴27均通过螺纹分别固定在滑动套2和聚焦镜壳体3上，一方面，在切割过程中由于机床的振动，会使拨动轴27内端的螺纹逐渐松动退出，另一方面，由于拨叉轴24在调整过程中受到正反两个作用力影响，长时间的使用也会发生螺纹松脱，一旦发生退扣将会使滑动套2在聚焦镜壳体3内处于浮动状态，激光设备在高速运动时激光焦点也相应抖动，导致切割或焊接质量下降，最后停止工作。
【发明内容】
[0007]本实用新型的目的就是要克服现有调焦装置存在的缺陷，提供一种调焦方便，使用寿命长，能够实现精密微调的螺杆式激光精密调焦机构。
[0008]为实现上述目的，本实用新型所设计的螺杆式激光精密调焦机构，包括聚焦镜壳体、活动安装在聚焦镜壳体内腔中的滑动套、固定安装在滑动套内腔中的聚焦镜片、以及用于驱使滑动套位移的拨动轴，所述聚焦镜壳体的外壁上开设有导向槽，所述滑动套的外壁上开设有定位孔，所述拨动轴的一端与定位孔相连，所述拨动轴的另一端穿过导向槽伸出在聚焦镜壳体之外，其特殊之处在于:
[0009]所述聚焦镜壳体外壁上对应于拨动轴伸出的一侧设置有支撑座，所述支撑座上设置有只能在其上旋转的调节螺母，所述调节螺母的轴心线与滑动套的移动方向平行布置，所述调节螺母内设置有与其相匹配的调节螺杆，所述调节螺杆位于支撑座外部的一端设置有轴向刻度标识，所述调节螺杆位于支撑座内部的一端设置有锁紧螺钉，所述锁紧螺钉与连接套的一端横向通孔嵌套锁紧固定，所述连接套的另一端纵向盲孔与拨动轴的另一端活动插接配合；旋转调节螺母驱动与其配合的调节螺杆作直线运动，即可通过连接套、拨动轴带动滑动套在聚焦镜壳体内作平行滑动，从而实现滑动套内聚焦镜片的精密调焦。
[0010]进一步地，所述支撑座由拆分结构的第一半支撑座和第二半支撑座组合而成，通过螺钉组件安装固定在聚焦镜壳体外壁上；所述调节螺母的两端分别设置有起支承作用的第一垫片和第二垫片，所述第一垫片嵌置在第一半支撑座与调节螺母一端围合成的垫片凹槽中，所述第二垫片嵌置在调节螺母另一端与第二半支撑座围合成的垫片凹槽中，从而支承住调节螺母使其只能作旋转运动。这样，可以便于调节螺母的安装与调试。
[0011]作为优选地，所述第一垫片和第二垫片为聚四氟乙烯垫片。这样，可以利用垫片较小的摩擦系数和良好的自润滑作用，优化操作过程中的手感，实现细微旋动，提高调整精度。
[0012]进一步地，所述调节螺母的外壁上设置有与调节螺杆的轴向刻度标识协同使用的周向刻度标识；作为优选方案，所述调节螺母和调节螺杆的配合螺距为1_，所述轴向刻度标识的间距为1mm，所述周向刻度标识为每圈50等分；所述调节螺杆位于支撑座外部的一端设置有罩住轴向刻度标识的透明观察罩；这样，根据刻度标识以及透明观察罩可以直观的观察调焦操作，对聚焦镜片进行微调，提高调焦效率。
[0013]进一步地，所述拨动轴位于导向槽内的一段上套装有滚动套。这样，使拨动轴与导向槽滚动摩擦，减小调焦阻力。
[0014]进一步地，所述聚焦镜壳体的外壁上还开设有锁定螺孔，所述锁定螺孔内设置有辅助锁紧螺钉，所述辅助锁紧螺钉可与滑动套外壁顶紧配合；优选地，所述滑动套外壁上对应于辅助锁紧螺钉顶紧处呈平面状。这样，可以进一步防止在调焦完成后滑动套相对于聚焦镜壳体出现位移导致焦点浮动的情况发生，保证了加工过程中焦点的位置固定。
[0015]本实用新型的优点在于:它结构紧凑，维护成本低，外观精巧，方便操作，其具有精确的刻度显示标识，可直观的显示出聚焦镜片与被加工零件之间的相对高度，使调焦过程更精准便捷；由于采用螺杆螺母的螺纹配合结构，通过自锁实现聚焦镜片定位，免除了拨叉结构中难以稳定镜片位置的缺陷，通过采用上述螺杆式精密调焦结构，可使聚焦镜片的调焦精度达到0.01mm，完全满足市场各款激光加工头调焦精度的要求。
【附图说明】
[0016]图1为现有激光切割头拨叉式调焦装置的结构示意图；
[0017]图2为图1的俯视结构示意图；
[0018]图3为本实用新型所设计的螺杆式激光精密调焦机构的结构示意图；
[0019]图4为图3的右视结构示意图。
[0020]图5为图4的俯视结构示意图。
[0021]图中:聚焦镜片I ;滑动套2(其中:定位孔2.1);聚焦镜壳体3(其中:导向槽3.1 ;锁定螺孔3.2);拨动轴4 ;滚动套5 ;连接套6 ;锁紧螺钉7 ;调节螺杆8(其中:轴向刻度标识8.1);支撑座9 (其中:第一半支撑座9.1 ;第二半支撑座9.2);调节螺母10 (其中:周向刻度标识10.1);辅助锁紧螺钉11 ;透明观察罩12 ;第一垫片13 ;第二垫片14。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
[0023]图1?2中所示的为现有激光切割头拨叉式调焦装置的结构示意，其结构在前文已有描述，在此不再赘述。
[0024]图3?4中所示的螺杆式激光精密调焦机构，聚焦镜壳体3、活动安装在聚焦镜壳