[實用新型]一種光纖激光分光及切割頭裝置

有效

• 申請號: 201420593081.6
• 申請日: 2014-10-14
• 公開（公告）號: CN204195067U
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 趙建濤;肖磊;楊錦彬;寧艷華;高云峰
• 申請（專利權）人: 大族激光科技產業集團股份有限公司
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/064;B23K26/14;B23K26/142
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 汪琳琳

技術領域

本實用新型涉及激光加工領域，尤其涉及激光精密切割、打孔技術領域，更具體的說，特別涉及一種光纖激光分光及切割頭裝置。

背景技術

激光由于其高亮度、高方向性、高單色性和高相干性的優點，已經廣泛應用于科研、國防、工業等國民生產的重要方面。在工業領域，激光加工作為先進制造技術，具有高效、高精度、高質量、范圍廣、節能環保并能實現柔性加工和超微細加工的優點，在汽車、電子電路、電器、航空航天、鋼鐵冶金、機械制造等領域得到了廣泛的應用，且在某些行業(例如汽車、電子行業等)已經達到較高的水平。對提高產品質量、勞動生產率、自動化、無污染、減少材料消耗等起到愈來愈重要的作用。

與傳統的激光器相比，光纖激光器體積更小，效率更高，成本更低，易于系統集成，另外還具有長壽命、高穩定性等優點，而且其輸出光束質量更好，能夠得到高質量的近似基模的輸出光束，采用光纖激光器本身能夠非常容易實現柔性加工，因此非常適合各類激光加工，近年來，光纖激光在工業激光加工中應用發展迅速，且應用范圍越來越廣泛。

激光切割、打孔是激光加工中比較常見，應用也比較廣泛的一種方式。激光打孔共有3種方式，一：采用單脈沖打孔，一般針對厚度比較小的材料，激光器發射單個激光脈沖即能夠擊穿材料并完成打孔。二：多個脈沖打孔，采用多個脈沖對材料打孔。三：環切方式打孔，即激光束焦點與材料相對運動，且激光束焦點的移動軌跡為一個圓形，從而在材料上形成圓孔。激光切割是指激光首先在材料上形成一個孔，然后控制激光束和材料沿著所要切割的圖形軌跡進行相對運動，從而獲得所需的切割圖形。

隨著光纖激光切割、打孔的不斷成熟，激光切割和打孔被用于密集群孔和密集縫線的微細加工，相比傳統的對密集群孔和密集縫線的加工方式，激光加工能夠做到無應力、變形，加工質量穩定等，大大改善了加工效果，但是因為密集群孔和密集縫線是間隔非常小的大量的孔和線條，對于使用二維運動平臺和激光切割頭進行加工的激光設備來說，一方面，為了保證效果，實際切割、打孔速度不能太高，另一方面，在間隔非常小的大量孔或線條之間運動，二維運動平臺無法達到較大的速度，因為間隔非常小，二維運動平臺難以加速到較高的速度就已經運動到目的點，因此又必須減速，所以效率較低。所以亟需可以高效率的激光切割、打孔裝備。

一般光纖激光加工頭的結構如附圖2，激光器發出的激光束經由光纖激光輸出頭1發出，成為近似平行的光纖激光束2，并入射到聚焦鏡3上，經過聚焦鏡3聚焦，透過保護鏡4，并穿過氣嘴5，焦點匯聚到待加工材料6上，進行切割、打孔。在部分切割或打孔應用過程中，有可能需要輔助氣體，將被激光熔融的材料吹除，此時可將輔助氣體從輔助氣體入口7進入，并從第一氣嘴5吹出，因此輔助氣體與匯聚激光束同時從氣嘴中心穿過，對材料進行加工。在激光加工過程中，可能產生灰塵等污染物，污染物可能穿過氣嘴5，進入到激光加工頭內部，從而污染聚焦鏡3，因此在聚焦鏡3下方放置保護鏡4，防止灰塵等污染到聚焦鏡3。

一般密集群孔和密集縫線的加工圖如圖1所示，即數量非常大的等間距線條需要切割，或者數量非常大的、間距有規律的密集小孔需要加工，采用一般的激光加工頭，按照圖形依次加工，效率較低。

實用新型內容

本實用新型的目的在于針對現有技術存在的技術問題，提供一種光纖激光分光及切割頭裝置，能夠同時切割兩條縫線或者加工兩個小孔，且當縫線間距或小孔間距改變時也能滿足，即加工效率高、可靠，適合于密集縫線、密集群孔的加工。

為了解決以上提出的問題，本實用新型采用的技術方案為：

一種光纖激光分光及切割頭裝置，該裝置包括主殼體、光學組件、連接組件和氣嘴組件，其中光學組件安裝在主殼體上，主殼體下方設置有氣嘴組件，每個氣嘴組件和主殼體之間通過連接組件連接；激光束由主殼體頂部進入主殼體內腔，由光學組件作用后形成兩條光路，每條光路分別穿過連接組件進入氣嘴組件內，并從氣嘴組件底部穿出后作用在待加工材料上。

所述光學組件包括聚焦鏡、45°分光片、第一45°反射鏡、第二45°反射鏡和第二45°反射鏡；

平行光束經過聚焦鏡聚焦形成聚焦光束，聚焦光束經過45°分光片作用后形成兩條光路，其中一條光路是45°分光片將聚焦光束反射形成第一反射光束，第一反射光束經過第一45°反射鏡反射后形成第二反射光束；

另外一條光路是45°分光片的上表面將聚焦光束折射形成折射光束，折射光束經過45°分光片的下表面透射形成透射光束，透射光束經過第二45°反射鏡反射形成第三反射光束，第三反射光束經過第二45°反射鏡反射形成第四反射光束；