激光切割設(shè)備及其激光頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光加工的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種激光切割設(shè)備及其激光頭。
【背景技術(shù)】
[0002]在激光切割厚板工藝中，衡量其切割質(zhì)量最重要的標(biāo)準(zhǔn)是厚板切割斷面的表面粗糙度及垂直度。切割氣流是影響厚板切割斷面質(zhì)量最重要的因素之一。其中切割氣路設(shè)計(jì)將嚴(yán)重影響氣體湍流分布、光路傳輸及鏡片保護(hù)性能。當(dāng)激光在湍流中傳播時(shí)，湍流所造成的氣體折射率的起伏將導(dǎo)致激光波陣面的畸變，破壞激光的相干性。而激光相干性的退化將嚴(yán)重削弱激光的光學(xué)質(zhì)量，引起光線的隨機(jī)漂移、激光能量在光束截面上的重新分布，包括畸變、展寬、破碎等現(xiàn)象。而在激光厚板加工中，工件的加工質(zhì)量嚴(yán)重受到激光光束質(zhì)量的影響，不理想的光束質(zhì)量將引起切不透、切割效率低或者切割斷面質(zhì)量下降等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于此，有必要針對上述問題，提供一種能夠提高切割質(zhì)量的激光切割設(shè)備及其激光頭。
[0004]—種激光頭，包括進(jìn)氣環(huán)、第一整流管、第二整流管和氣嘴；
[0005]所述進(jìn)氣環(huán)的內(nèi)側(cè)開設(shè)有環(huán)狀的凹槽，所述進(jìn)氣環(huán)的外側(cè)開設(shè)有連通至所述凹槽的進(jìn)氣孔；
[0006]所述第一整流管的側(cè)壁上開設(shè)有通氣孔，所述進(jìn)氣環(huán)套設(shè)在所述第一整流管上，所述通氣孔與所述凹槽連通；
[0007]所述第二整流管的內(nèi)部形成氣流通道，所述第二整流管包括相對的第一端和第二端;所述第一整流管套設(shè)在所述第二整流管上，所述第一整流管和所述第二整流管之間形成整流通道;所述第一整流管與所述第一端之間形成出氣縫隙，所述氣流通道和所述整流通道通過所述出氣縫隙連通；
[0008]所述氣嘴上開設(shè)有出氣口，所述氣嘴與所述第二端連接，所述氣流通道與所述出氣口連通。
[0009]在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括鏡片組件，所述鏡片組件罩設(shè)在所述氣流通道和所述出氣縫隙上，所述出氣縫隙朝向所述鏡片組件，且所述鏡片組件與所述出氣縫隙之間具有間隙。
[0010]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述氣嘴包括基部和嘴部，所述基部和所述嘴部連接;所述基部開設(shè)有內(nèi)腔，所述內(nèi)腔與所述氣流通道連通;所述出氣口位于所述嘴部的遠(yuǎn)離所述基部的一端，所述出氣口與所述內(nèi)腔連通。
[0011]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述進(jìn)氣孔和所述通氣孔均為直形孔;所述進(jìn)氣孔的數(shù)量為η個(gè)，η個(gè)所述進(jìn)氣孔均勻分布;所述通氣孔的數(shù)量為2η個(gè)，2η個(gè)所述通氣孔均勻分布;所述進(jìn)氣孔的中心軸與相鄰的所述通氣孔的中心軸之間的夾角為90/η度;其中，η為大于I的自然數(shù)。
[0012]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述進(jìn)氣孔和所述通氣孔均為直形孔;所述進(jìn)氣孔的數(shù)量為2個(gè)，2個(gè)所述進(jìn)氣孔均勻分布;所述通氣孔的數(shù)量為4個(gè)，4個(gè)所述通氣孔均勻分布;所述進(jìn)氣孔的中心軸與相鄰的所述通氣孔的中心軸之間的夾角為45度。
[0013]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述進(jìn)氣孔的孔徑小于所述凹槽的底面寬度，且所述進(jìn)氣孔位于所述凹槽的底面的中間位置；
[0014]所述進(jìn)氣孔的中心線與所述凹槽的側(cè)壁之間的距離為b，所述凹槽的底面寬度為c，其中l(wèi)/3c<b< l/2c。
[0015]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第二整流管的外壁上設(shè)置有多個(gè)向所述第一端延伸的導(dǎo)向棱，多個(gè)所述導(dǎo)向棱在所述第二整流管的圓周上均勻分布。
[0016]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述進(jìn)氣孔為直形孔，所述進(jìn)氣孔的孔徑為d;
[0017]相鄰的兩個(gè)所述導(dǎo)向棱之間的間距為e;
[0018]所述導(dǎo)向棱的外壁面與距離最遠(yuǎn)的另一所述導(dǎo)向棱的外壁面之間的距離為f;
[0019]其中，0.8Ji*f/(3d)<e< 1.23i*f/(3d)o
[0020]在其中一個(gè)實(shí)施例中，相鄰的兩個(gè)所述導(dǎo)向棱之間的間距為e;
[0021]所述激光頭還包括鏡片組件，所述鏡片組件罩設(shè)在所述氣流通道和所述出氣縫隙上，所述出氣縫隙朝向所述鏡片組件，且所述鏡片組件與所述出氣縫隙之間的距離為g;
[0022]其中，e<g<2e。
[0023]—種激光切割設(shè)備，包括設(shè)備本體和所述的激光頭;所述激光頭連接于所述設(shè)備本體上。
[0024]上述激光切割設(shè)備及其激光頭，切割氣體進(jìn)行了兩次整流，第一次整流切割氣體從進(jìn)氣孔進(jìn)入進(jìn)氣環(huán)的環(huán)狀的凹槽，之后通過通氣孔進(jìn)入第一整流管，第二次整流切割氣體通過通氣孔進(jìn)入第一整流管后，經(jīng)過第一整流管和第二整流管之間的整流通道，并從出氣縫隙流出。之后切割氣體通過第二整流管內(nèi)部的氣流通道到達(dá)氣嘴，最終從氣嘴的出氣口流出。切割氣體通過兩次整流，可以改善氣流分布均勻性、減小湍流強(qiáng)度，從而減小氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)對激光光路的影響、保證光束質(zhì)量穩(wěn)定性，降低加工表面粗糙度、提高切割紋路垂直度，從而提高切割質(zhì)量。
【附圖說明】
[0025]圖1為一實(shí)施例中激光頭的爆炸圖；
[0026]圖2為圖1所示激光頭的剖視圖；
[0027]圖3為圖1所示激光頭中進(jìn)氣環(huán)、第一整流管和第二整流管的組裝立體圖；
[0028]圖4為圖1所示激光頭的另一視角的剖視圖；
[0029]圖5為圖1所示激光頭中進(jìn)氣環(huán)、第二整流管和氣嘴的組裝俯視圖；
[0030]圖6為圖1所示激光頭的氣流線路檢測圖；
[0031 ]圖7為圖1所示激光頭的加工效果對比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對激光切割設(shè)備及其激光頭進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了激光切割設(shè)備及其激光頭的首選實(shí)施例。但是，激光切割設(shè)備及其激光頭可以以許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對激光切割設(shè)備及其激光頭的公開內(nèi)容更加透徹全面。
[0033]除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在激光切割設(shè)備及其激光頭的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。
[0034]一實(shí)施方式的激光切割設(shè)備包括設(shè)備本體和激光頭，激光頭連接于設(shè)備本體上，激光切割設(shè)備通過該激光頭實(shí)現(xiàn)切割加工。
[0035]如圖1、圖2所示，一實(shí)施方式的激光頭10包括進(jìn)氣環(huán)100、第一整流管200、第二整流管300、氣嘴400和鏡片組件500。進(jìn)氣環(huán)100的內(nèi)側(cè)開設(shè)有環(huán)狀的凹槽120，進(jìn)氣環(huán)100的外側(cè)開設(shè)有連通至凹槽120的進(jìn)氣孔140。第一整流管200的側(cè)壁上開設(shè)有通氣孔220，進(jìn)氣環(huán)100套設(shè)在第一整流管200上，通氣孔220與凹槽120連通。第二整流管300的內(nèi)部形成氣流通道320，第二整流管300包括相對的第一端340和第二端360。第一整流管200套設(shè)在第二整流管300上，第一整流管200和第二整流管300之間形成整流通道240。同時(shí)參見圖3，第一整流管200與第一端340之間形成出氣縫隙260，氣流通道320和整流通道240通過出氣縫隙260連通。氣嘴400上開設(shè)有出氣口 420，氣嘴400與第二端360連接，氣流通道320與出氣口 420連通。
[0036]切割氣體進(jìn)行了兩次整流，第一次整流切割氣體從進(jìn)氣孔140進(jìn)入進(jìn)氣環(huán)100的環(huán)狀的凹槽120，之后通過通氣孔220進(jìn)入第一整流管200，第二次整流切割氣體通過通氣孔220進(jìn)入第一整流管200后，經(jīng)過第一整流管200和第二整流管300之間的整流通道240，并從出氣縫隙260流出。之后切割氣體通過第二整流管300內(nèi)部的氣流通道320到達(dá)氣嘴400，最終從氣嘴400的出氣口 420流出。切割氣體通過兩次整流，可以改善氣流分布均勻性、減小湍流強(qiáng)度，從而減小氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)對激光光路的影響、保證光束質(zhì)量穩(wěn)定性，降低加工表面粗糙度、提高切割紋路垂直度，從而提高切割質(zhì)量。
[0037]在其中一個(gè)實(shí)施例中，鏡片組件500罩設(shè)在氣流通道320和出氣縫隙260上，出氣縫隙260朝向鏡片組件500，且鏡片組件500與出氣縫隙260之間具有間隙。切割氣體通過出氣縫隙260流至鏡片組件500的下表面處，轉(zhuǎn)向下穿過氣流通道320和出氣口 420，最終吹至切割工件表面。切割氣體通過兩次整流，在鏡片組件500下表面及氣流通道320內(nèi)形成均勻的正壓力分布，切割氣體在冷卻保護(hù)鏡片的同時(shí)又可以防止反渣對鏡片污染。切割氣體在鏡片組件500下方的氣流通道320內(nèi)形成分布均勻、湍流強(qiáng)度較小的流場，可以減少氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)對激光光路的影響。
[0038]在其中一個(gè)實(shí)施例中，氣嘴400包括基部440和嘴部460，基部440和嘴部460連接?；?40開設(shè)有內(nèi)腔442，內(nèi)腔442與氣流通道320連通。出氣口 420位于嘴部460的遠(yuǎn)離基部440的一端，出氣口 420與內(nèi)腔442連通。設(shè)置基部440可以拉長嘴部460和鏡片組件500的距離，進(jìn)一步的防止反渣對鏡片污染。內(nèi)腔442