CN100409993C - 数控激光切割头及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于CO2数控激光切割机的数控激光切割头及其制造方法。数控激光切割头包括联接管(1)、镜座盒(2)、水冷组件(3)、聚焦镜座组件(4)、聚焦镜片(5)、通气组件(6)、调节螺母(7)、高强度绝缘隔离套(8)、过渡嘴(9)和切割嘴(10)，所述过渡嘴内孔(9-1)为倒锥形，所述水冷组件的上、下部分均是整体式环形冷却水道结构，其环形冷却水槽(3-1)是一次性机械加工成型的；主要部件镜座盒(2)、水冷组件(3)、聚焦镜座组件(4)、通气组件(6)和调节螺母(7)采用超高强度硬铝LC4制作。采用以上技术使数控激光切割头在使用时气压与光能量的损耗小、聚焦效果好、密封性好、被切割的板材厚度更大、板材利用率高，并具有高强度、高耐压性和高导热性。

Description

数控激光切割头及其制造方法
一、技术领域
本发明涉及一种切割加工设备及其制造方法，特别是CO2数控激光切割机的激光切割头及其制造方法。
二、背景技术
数控激光切割头是先进切割加工设备CO2数控激光切割机的主要部件。现有的数控激光切割头主要由联接管、镜座盒、水冷组件、聚焦镜座组件、聚焦镜片、通气组件、调节螺母、高强度绝缘隔离套、过渡嘴、切割嘴等主要部件组成，过渡嘴内孔为直筒式，构成水冷组件的上、下部分是组合而成的水冷套件，激光切割头的主要部件材料采用LY硬铝。这样的激光切割头存在以下缺陷：一是直筒式过渡嘴内孔加大了气压与光能量的损耗，聚焦效果较差、焦点直径较大，影响切割精度与切割质量，降低了板材利用率；二是在水冷套件的制造方法上，冷却水槽与套件主体分开制作，再通过银钎焊接将两者组合而成，不仅加工工序多、成本高，而且密封性较差，增加光能量的损耗；三是在激光切割头的选材设计上，主要部件材料采用LY硬铝，较难保证激光切割头高强度、高耐压性、高导热性的要求。
三、发明内容
本发明的目的是提供一种气压与光能量的损耗小、聚焦效果好、密封性好、被切割的板材厚度更大、板材利用率高、并具有高强度、高耐压性和高导热性的数控激光切割头。
为实现以上目的，本发明数控激光切割头包括联接管、镜座盒、水冷组件、聚焦镜座组件、聚焦镜片、通气组件、调节螺母、高强度绝缘隔离套、过渡嘴和切割嘴，所述过渡嘴内孔为倒锥形，锥度为15°-20°；所述水冷组件的上、下部分均是整体式环形冷却水道结构。
在水冷组件的制造方法上，整体式环形冷却水道结构的环形冷却水槽是一次性机械加工成型的；上述数控激光切割头的主要部件在选材设计上，镜座盒、水冷组件、聚焦镜座组件、通气组件和调节螺母采用超高强度硬铝LC4制作。
采用以上技术方案，可取得以下效果：
1、经高精加工的倒锥形过渡嘴内孔，可最大限度地减少高压CO2气体与光能量的损耗，使从切割嘴射出的焦点直径比现有激光切割头聚焦的焦点更小，焦点的功率密度及光能量密度更大，大大提高了切割质量及切割效率，所切割的板材厚度比同功率的激光切割机所能切割的板材厚度更大，板材利用率更高。
2、水冷组件的环形冷却水槽是一次性加工成型的，加工工艺简单、产品精度高，制造成本低，且整体式环形冷却水道结构有效地提高了水冷组件的冷却效果，密封性达100％。
3、由于LC4比LY硬铝具有质轻、强度高、导热性好、耐蚀性好、易加工等优点，大大提高了激光切割头的冷却效果和耐压性，充分保证了聚焦镜片不因聚焦而产生热变形，产品制造精度更高，水气密封效果更好，整个激光切割头强度更高、质更轻。
四、附图说明
图1是本发明数控激光切割头主剖视示意图。
五、具体实施方式
如图1所示，本发明数控激光切割头主要由联接管1、镜座盒2、水冷组件3、聚焦镜座组件4、聚焦镜片5、通气组件6、调节螺母7、高强度绝缘隔离套8、过渡嘴9、切割嘴10等主要部件组成。过渡嘴内孔9-1为倒锥形，锥度为18°；水冷组件的上、下部分均是整体式环形冷却水道结构，环形冷却水槽3-1是一次性机械加工成型的；数控激光切割头的主要部件镜座盒2、水冷组件3、聚焦镜座组件4、通气组件6和调节螺母7采用超高强度硬铝LC4制作。工作时激光光源由激光发生器经导光***传递至激光切割头，经联接管1、镜座盒2、密封性达100％的水冷组件3，传至聚焦镜座组件4，通过聚焦镜片5将激光光源进行聚焦，聚焦后的激光束11-1经通气组件6、隔离套8、过渡嘴9，从切割嘴10上Φ1.5mm的中心小孔10-1射出，以形成比常规焦点更小，焦点的功率密度及光能量密度更大的激光束11-1；而压力达2×106pa的高压CO2切割辅助气体经密封性达100％的通气组件6送入激光切割头，一方面对聚焦镜片5进行降温，保持镜片的清洁和不变形，另一方面保持高气压从切割嘴10上Φ1.5mm的中心小孔与激光束11-1同轴高压输出；输出的高压CO2辅助气体11-2与高能量密度的激光束11-1对板材进行高精、高质、高速、高效、小余量的切削，扩展了激光切割机的切割范围及切割性能。

Claims (3)

1. 一种数控激光切割头，包括联接管(1)、镜座盒(2)、水冷组件(3)、聚焦镜座组件(4)、聚焦镜片(5)、通气组件(6)、调节螺母(7)、高强度绝缘隔离套(8)、过渡嘴(9)和切割嘴(10)，其特征是：所述过渡嘴9的内孔(9-1)为倒锥形，所述水冷组件(3)的上、下部分均是整体式环形冷却水道结构。
2. 根据权利要求1所述数控激光切割头，其特征是：所述过渡嘴内孔(9-1)的锥度为15°-20°。
3. 一种制造权利要求1或2所述数控激光切割头的方法，其特征是：所述整体式环形冷却水道结构的环形冷却水槽(3-1)是一次性机械加工成型的；数控激光切割头的主要部件镜座盒(2)、水冷组件(3)、聚焦镜座组件(4)、通气组件(6)和调节螺母(7)采用超高强度硬铝LC4制作。
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