[實用新型]一種多層氣簾型激光切割頭

有效

• 申請號: 201320268981.9
• 申請日: 2013-05-17
• 公開（公告）號: CN203227932U
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 許昌云;王文軍;胡躍兵
• 申請（專利權）人: 武漢梅曼科技有限公司
• 主分類號: B23K26/42
• 分類號: B23K26/42;B23K26/14;B23K26/38
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 王敏鋒

技術領域

本實用新型涉及激光器領域，更具體涉及一種多層氣簾型激光切割頭，適用于機床、工程機械、電氣開關制造、電梯制造、糧食機械、紡織機械、機車制造、農林機械、食品機械、特種汽車、石油機械制造、環保設備、家用電器制造、大電機硅鋼片等各種機械制造加工行業。

背景技術

隨著激光技術的不斷發展，激光設備已經成為現代化加工的重要裝備之一，其加工過程的高效性、可控性、環保性、節能性等優點受到了市場的青睞，在冶金、鋼鐵、汽車等國民經濟的重大行業中發揮著越來越重要的作用。

激光設備一般來說主要由激光光源、光路傳輸系統、光學聚焦頭、控制機構、運動機構、輔助加工系統等單元組成。激光光源所產生的激光束經過外光路傳輸系統傳輸到光學聚焦頭，將大尺寸光斑聚焦到所需要的光斑進行切割、焊接、熱處理等應用。由于在加工的過程中，與被加工的工件相互作用的焦點處功率密度極高，瞬間將工件熔化（氣化），同時產生大量等離子體并飛濺出大量的殘渣，這些殘渣會沿著光路部分進入切割頭內部，附著在聚焦鏡片表面污染聚焦鏡，從而造成聚焦鏡片的損害或炸裂，影響激光聚焦頭的正常工作，在實際應用中制約了激光設備的長期安全可靠的運行。

為解決此問題，激光聚焦頭在設計的過程中采用了多種保護技術，通常在聚焦鏡前端增加一片激光保護窗鏡，以阻擋飛濺的殘渣直接污染聚焦鏡。或者在聚焦鏡和保護窗鏡之間進行密封或通入氣體形成正的壓力保護，以阻隔飛濺殘渣通過保護窗鏡直接污染聚焦鏡片。但是此類方案結構雖然簡單，但是當激光保護窗鏡損傷或者保護窗鏡與聚焦鏡之間的密封室封閉不嚴時，仍會有微小殘渣進入，造成聚焦鏡片的破損，影響該設備的正常運行。

實用新型內容

本實用新型的目的是在于針對現有技術存在的上述問題，提供一種多層氣簾型激光切割頭，通過多層保護氣噴頭的合理布局，控制保護氣體的流動方向和壓力，達到更為可靠的保護效果。

本實用新型的上述目的通過以下技術方案實現：

一種多層氣簾型激光切割頭，包括激光聚焦頭外套筒，還包括設置在激光聚焦頭外套筒上端的聚焦鏡組，還包括從上至下依次設置在激光聚焦頭外套筒側壁上的第一層噴頭、第二層噴頭、第三層噴頭和激光加工氣進氣口，激光聚焦頭外套筒下端設置有激光加工噴嘴，激光聚焦頭外套筒內設置有保護窗鏡，保護窗鏡垂直于聚焦鏡組的光軸且位于第三層噴頭和激光加工氣進氣口之間。

如上所述的第一層噴頭至少為1個，分布在以聚焦鏡組的光軸為中心軸的圓周上；所述的第二層噴頭至少為1個，分布在以聚焦鏡組的光軸為中心軸的圓周上；所述的第三層噴頭至少為1個，分布在以聚焦鏡組的光軸為中心軸的圓周上。

如上所述的第一層噴頭的噴頭出口方向朝向聚焦鏡組且噴頭出口方向與聚焦鏡組的光軸的夾角為β，30°≤β≤90°；第二層噴頭的噴頭出口方向朝向激光加工氣進氣口且噴頭出口方向與聚焦鏡組的光軸的夾角為α，30°≤α≤90°；第三層噴頭的噴頭出口方向與聚焦鏡組的光軸垂直。

如上所述的聚焦鏡組為單個鏡片或至少2個鏡片組成的鏡片組，每個鏡片的上下表面均鍍設有增透膜。

本實用新型與現有技術相比，具有以下優點：

1、采用超硬膜層的激光保護層，提高了最外層聚焦鏡片的自主保護能力。

2、采用雙向密封技術，提高了聚焦鏡和保護窗鏡之間封閉室的密封程度。

3、環狀陣列型的多層保護噴頭，使得保護氣在密封室形成分布均勻的正壓，一旦保護窗鏡損傷時，就會形成高效帶方向性氣流，阻礙飛濺殘渣對聚焦鏡片的污染和損害，實現安全可靠的保護。

4、設備體積較小、機械結構實現及調整簡單、質量較輕，便于工業應用。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構圖。

圖中：1-經準直后的激光光束；2-激光聚焦頭外套筒；3-聚焦鏡組；4-密封保護室；5-第一層噴頭；6-第二層噴頭；7-第三層噴頭；8-保護窗鏡；9-激光加工噴嘴；10-第一層保護氣進氣口；11-第二層保護氣進氣口；12-第三層保護氣進氣口；13-激光加工氣進氣口；G-激光光路。

圖2為圖1中A-A的結構剖視圖。

圖中γ1為第一層噴頭5噴頭出口中心線與第一層進氣口10中心線的夾角，γ2為第二層噴頭6噴頭出口中心線與第二層進氣口11中心線的夾角。

圖3為本實用新型的激光加工頭工作的示意圖。

圖中：P1為第一層噴頭5進氣壓力，P2為第二層噴頭6進氣壓力，P3為第三層噴頭7進氣壓力，a、b、c均為保護窗鏡8損壞后第一、二、三層噴頭進氣氣流方向，β為第一層噴頭出口5中心線與聚焦鏡組光軸的夾角，α為第二層噴頭出口6中心線與聚焦鏡組光軸的夾角。