[發明專利]激光切割系統用光纖激光切割頭

有效

• 申請號: 201310488178.0
• 申請日: 2013-10-18
• 公開（公告）號: CN103551740A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 曾軍河;陳繼良;彭文斌
• 申請（專利權）人: 無錫慶源激光科技有限公司
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/04;B23K26/14;B23K26/70
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所 32104
• 代理人: 曹祖良

技術領域

本發明涉及一種激光切割系統用光纖激光切割頭，屬于激光加工技術領域。

背景技術

激光切割是利用高功率密度的聚焦激光束掃描過材料表面，在極短時間內將材料加熱到幾千甚至上萬攝氏度，使材料瞬間熔化或汽化，再用高壓氣體將熔化或汽化物質從切縫中吹走，從而達到切割材料的目的。

光纖切割比傳統切割速度更快效率更高，加工時間短，熱影響區小，熱變形和加工變形小。激光束聚焦光斑小，可進行更加精細的微加工，傳導與聚焦性能更加優越，功率與能量易控。緊湊輕便的模塊化機械組件設計，重量輕便，尤其適合于工廠車間使用。

近年國內對激光材料加工的需求，尤其是光纖激光切割的需求迅速增加。而且國產設備近幾年來銷售量也大增，激光企業近年發展勢頭迅猛。但是縱觀這些激光企業，其主要高端核心部件——光纖激光切割頭的技術水平仍然不高，極大地限制了激光切割行業的進一步發展。

光纖激光切割頭一般包括光纖接頭、水平調節裝置、調焦裝置、保護鏡裝置、導氣裝置和切割頭幾大部分，這幾大部分從上到下順次連接，它們的軸向中心位于同一軸線上。其中的光纖接頭用于與激光發生器的光纖輸出單元連接，接收激光。由于接收到的激光屬于發散光，需要用水平調節裝置來調整入射光角度，將發散的激光通過安裝在水平調節裝置內部的準直鏡片轉換成平行激光才能繼續使用。調節后的平行激光再次經過調焦裝置中的聚焦鏡片，到達切割表面；為了獲得最佳的切割效果，可以旋轉調焦裝置上的調焦旋鈕，根據板材厚度調整到最合適的焦點。保護鏡裝置用于將外界與切割頭內部的光路隔絕，保證光路的密封，防止灰塵和雜質進入光路，延長整個光纖激光切割頭的使用壽命。導氣裝置用于在激光切割加工過程中輔助激光切割。切割頭連接在導氣裝置之下，切割頭上安裝有傳感器，傳感器接頭與傳感信號處理電路和線性驅動控制電路連接，能使切割頭與工件表面之間的距離長期、可靠地保持穩定，為獲得最佳的切割質量提供保證。

但現有的光纖激光切割頭一般存在下述問題：

1、在調焦裝置中，傳統的激光頭焦距調節主要采用手動調節旋鈕方式，也就是通過相關機構將旋轉運動轉化為直線運動，從而實現焦點位置的上下調節。但由于采用手動調節的扭矩相對較小，相關零部件的配合較松，容易出現焦距調節后焦點中心位置發生變化的問題，影響切割質量。

2、在保護鏡裝置中，激光頭保護鏡的使用壽命短，在實際使用中需經常拆卸更換。傳統的保護鏡裝置在拆卸保護鏡時要先用工具拆卸4顆鎖緊螺栓，然后拔出安裝座，在更換保護鏡后再將其插回，重新鎖緊4個緊固螺栓。傳統的激光頭保護鏡中，保護鏡座安裝座在拆卸安裝后易導致焦點中心偏離，因此每次拆卸后都必須重新調節焦點中心位置，工作量較大，工作效率較低。另外在使用時間較長后，密封圈老化易發生漏氣現象。

3、在導氣裝置中，傳統的激光頭內部氣道一端被位于進氣口上方的保護鏡密封，另一端為孔徑很小的噴嘴，直通大氣。氣流直接通過通氣接頭進入激光頭內部氣道，再雜亂無章地從噴嘴流出，輔助激光進行切割。這種吹氣方式中的氣流是垂直射入激光頭內部氣道，因此氣流在內部傳輸方向紊亂，一定程度上降低了氣體流動速度，從而降低了輔助激光切割的效果。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的不足，提供一種全新設計的激光切割系統用光纖激光切割頭，其結構巧妙合理，調焦裝置調節快速，調節好激光焦距位置后焦點中心位置非常穩定，能夠確保切割質量；保護鏡裝置中的保護鏡拆卸更換方便，在拆卸過程中激光頭的焦點中心位置不會發生任何變化，拆裝后不需任何調整，方便快捷；導氣裝置能夠讓激光頭內部氣道中的氣流保持均勻，氣流流出時速度快，有效輔助激光切割，提高切割質量和效率，并且對保護鏡具有一定的保護效果，能夠延長保護鏡的使用壽命。