[發(fā)明專利]一種光斑可變的激光切割頭、切割設(shè)備及切割方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202111108521.5 | 申請日： | 2021-09-22 |
| 公開（公告）號： | CN113681154A | 公開（公告）日： | 2021-11-23 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 李若濤;常勇 | 申請（專利權(quán)）人： | 廣東宏石激光技術(shù)股份有限公司 |
| 主分類號： | B23K26/06 | 分類號： | B23K26/06;B23K26/073;B23K26/38;B23K26/70 |
| 代理公司： | 廣州圣理華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44302 | 代理人： | 董覺非;張凱 |
| 地址： | 528311 廣東省佛山市順德區(qū)*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 光斑 可變 激光 切割 設(shè)備 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種光斑可變的激光切割頭，包括發(fā)射端、第一透鏡、第二透鏡、還包括第一振子和第二振子。還公開了一種光斑可變的切割設(shè)備，包括機床工作臺、龍門架、激光器和光斑可變的激光切割頭。還公開了一種光斑可變的切割方法，包括以下步驟：發(fā)射激光光束；調(diào)整光斑；切割工件。本發(fā)明取得的有益效果：激光光束通過第一透鏡和第二透鏡折射后，調(diào)節(jié)光束至合適的入射角，起到提高激光切割性能的作用，實現(xiàn)調(diào)節(jié)光斑大小的功能。不需要改變激光光束入射角即可調(diào)節(jié)光斑大小，能防止調(diào)節(jié)割縫寬度的過程中影響激光光束的入射角，達到能夠同時滿足合理切割縫寬度和合理入射角要求的效果。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及激光切割的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光斑可變的激光切割頭、切割設(shè)備及切割方法。
背景技術(shù)
激光切割是利用激光光束聚焦在工件上，工件吸收能量溫度升高，使工件熔融，實現(xiàn)切割工件的功能。在激光切割過程中，入射角和割縫寬度是重要的參數(shù)。為了提高工件對能量的吸收率，需要將激光調(diào)整為合適的入射角，而為了提高切割性能、提高切割熔融金屬的排渣效率，需要選擇合理的切割縫寬度。
日本特許第5767315號公開了一種光束整形單元，包括第一光學(xué)透鏡、第二光學(xué)透鏡和焦距光學(xué)系統(tǒng)。由于在生產(chǎn)過程中需要切割不同厚度的工件，激光光束以一定入射角照射到工件表面時，不同厚度的工件表面的光斑大小也不同。通過調(diào)節(jié)第一光學(xué)透鏡和第二光學(xué)透鏡的位置，實現(xiàn)了調(diào)節(jié)光束入射角度的功能，并能夠改變照射到工件上的光斑大小。最終實現(xiàn)了同時調(diào)節(jié)光束入射角度和光斑大小的功能。但在切割過程中，為了滿足切割性能的需求，往往需要選擇一個合適的入射角，用這種方法改變光斑大小的同時，會改變改變光對材料的入射角度，也就是說，很難同時滿足設(shè)定最合理割縫寬度和最合理的入射角的進行同時設(shè)定。
公告號為CN106181025B的中國發(fā)明專利公開了一種激光刻蝕的上下振動輔助裝置及使用方法，激光刻蝕工作臺上固定支撐箱體，固定于推桿頂端的托板夾具固定工件。與凸輪電機連接的凸輪軸與推桿垂直，套在推桿外的彈簧上端與支撐箱體固連，下端固連推桿底端，使推桿底端抵于凸輪側(cè)面。固定于支撐箱體的凸輪軸軸套上安裝位置傳感器。凸輪長短徑的差為激光刻蝕的最大深度。激光聚焦于工件表面，控制中心據(jù)位置傳感器信號掌握凸輪當(dāng)前狀態(tài)，控制電機，使凸輪短長徑側(cè)面輪流與推桿底端接觸，工件隨工作臺沿切削路徑步進，同時上下振動，激光束在工件上的燒蝕點始終處于激光聚焦的位置。振動還加速切槽中的殘渣碎屑的排出，帶走大量的熱，提高激光刻蝕效率和質(zhì)量。在上述已公開的中國發(fā)明專利中，凸輪帶動工作臺和工件上下振動，雖然理論上也具備使照射到工件表面的光斑大小變化的功能，但受限于工作臺和工件的重量，導(dǎo)致不方便調(diào)節(jié)光斑大小，也容易出現(xiàn)磨損，造成不方便調(diào)節(jié)切割縫寬度的問題。
故需要一種能夠同時滿足合理切割縫寬度和合理入射角要求的設(shè)備。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種光斑可變的激光切割頭，其包括發(fā)射端、第一透鏡、第二透鏡、還包括第一振子和第二振子；還公開了一種光斑可變的切割設(shè)備，其包括機床工作臺、龍門架、激光器和光斑可變的激光切割頭；還公開了一種光斑可變的切割方法，其包括以下步驟：發(fā)射激光光束，調(diào)整光斑，切割工件。該光斑可變的激光切割頭具有能夠同時滿足合理切割縫寬度和合理入射角要求的優(yōu)點。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：
一種光斑可變的激光切割頭，包括發(fā)射端、第一透鏡和第二透鏡，所述第一透鏡位于發(fā)射端和第二透鏡之間，還包括第一振子，所述第一振子與第二透鏡連接，所述發(fā)射端發(fā)射激光光束穿過第一透鏡和第二透鏡照射到工件表面形成光斑，所述第一透鏡用于將光束準(zhǔn)直形成平行光束，所述光斑的直徑為d2，
其中d(core)為發(fā)射端處的光束直徑，ffocus為第二透鏡與光斑之間的距離，fcol.lens為發(fā)射端與第一透鏡之間的距離，α為第一振子振動的振幅。
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