[實用新型]一種可內置送粉器式中空環形激光頭

有效

• 申請號: 201320714274.8
• 申請日: 2013-11-14
• 公開（公告）號: CN203541526U
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 石拓;張益韶;傅戈雁
• 申請（專利權）人: 蘇州柯萊得激光科技有限公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

技術領域

本實用新型涉及激光加工裝置，尤其是涉及了一種可內置送粉器式中空環形激光頭。

背景技術

激光加工成型制造技術是先進制造技術的重要組成部分，是近幾年才發展起來的一種快速成型技術，目前，激光成型技術已在工業造型、機械制造、航空航天、軍事、建筑家電、醫學、考古等領域都得到了廣泛應用。在激光成型制造技術中的一個關鍵技術是將激光束和粉末材料同步傳輸至加工成型位置，并使經書材料連續、準確、均勻地投入到加工面上按預定軌跡做掃描運動的聚焦光斑內，實現光束和粉料的精確耦合。材料在聚焦光斑內進行光能與熱能的轉換，完成材料的快速冶金過程。

目前，現有技術中的同步送粉激光頭采用兩次鏡面反射、內置小型同軸送粉管的結構方案。該方案的基本原理為激光其發射出的激光束反射在激光頭內部中心位置處的圓錐鏡的鏡面上后再反射擴束到安裝在激光頭筒體內壁的錐環形反射聚焦鏡上成為環錐形光束，在環錐形光束中形成以錐形中空無光區，送粉管置于該無光區內并與環錐形光束同軸。在實際運用過程中，該技術方案存在以下不足：

（1）所形成的中空無光區為圓錐形，且區域較小，使得送粉管的結構尺寸受到限制，送粉管的剛度不足，使用壽命降低，適應性較差。

（2）從激光器發射出的激光束的能量未擴散完全，對于快速成型的加工件內部易產生應力集中，降低產品質量。

實用新型內容

為解決上述技術問題，我們提出了一種結構簡單緊湊、粉末入光分布均勻、光束與粉束精確耦合以及光束中心中空區域為圓柱形可安裝送粉器、實現同軸送粉的激光頭。

為達到上述目的，一種可內置送粉器式中空環形激光頭，包括從上到下同軸設置的上段筒體、中段筒體、下段筒體及錐套，錐套與下段筒體之間通過螺栓連接；

上段筒體的上端設置有入光口，錐套的底端設置有出光口；

中段筒體的內部中心位置處經支撐件固定有圓錐鏡，圓錐鏡的鏡面朝向入光口，中段筒體的內壁上設有圓環形反射鏡，圓環形反射鏡的鏡面與圓錐鏡的鏡面相對，并朝向出光口；

下段筒體的內壁上設有錐環形反射聚焦鏡，錐環形反射聚焦鏡的鏡面為弧形面且與圓環形反射鏡的鏡面相對；

支撐件的下方設有送粉器，送粉器的下端安裝有噴嘴，所述的噴嘴、支撐件、圓錐鏡、圓環形反射鏡和錐環形反射聚焦鏡與中段筒體同軸；

錐套的內側面為弧形面。

優選的，所述支撐件包括內環和外環，內環和外環之間通過筋條連接，外環固定于中段筒體的內壁，所述的內環上固定圓錐鏡。

本實用新型的有益效果在于：

（1）光路轉換后為同軸光路，因為噴嘴、圓錐鏡、圓環形反射鏡和錐環形反射聚焦鏡同軸，故入射光、出射聚焦光及料粉的中心線為同軸線，聚焦效果好，光粉耦合精度高。

（2）光路轉換路徑中增加了錐環形反射聚焦鏡，使得幾何光路由兩次反射改為三次反射，高斯光中心高能區域被置于外側，進一步削弱了快整成形件的內應力，更益于堆積成形。

（3）光路轉換路徑中增加了錐環形反射聚焦鏡，通過圓錐鏡—圓環形反射鏡—錐環形反射聚焦鏡獲得環形光束，使得光路中的中心無光區域由圓錐形變為圓柱形，使得可以在所述的中心無光區域內設置內置小型重力送粉器或安裝剛性好的粗大送粉管，結構更為緊湊的同時便于噴嘴的對中調節及更換不同型號的噴嘴。

（4）錐套的內側面為弧形面，弧形面使激光束加熱的空氣形成噴射氣流，氣流吹動粉料向出光口集中，防止了粉料沉積在錐套的內側壁的同時使粉料束更加集中。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型所公開的一種可內置送粉器式中空環形激光頭的結構示意圖；

圖2為本實用新型所公開的光束轉換路徑示意圖。

圖中數字和字母所表示的相應部件名稱：

1.上段筒體??11.入光口??2.中段筒體??21.支撐件??22.圓錐鏡23.圓環形反射鏡??3.下段筒體??31.錐環形反射聚焦鏡??4.錐套41.出光口??5.送粉器??6.噴嘴??7.激光束??8.圓柱形中空無光區

具體實施方式