CN111496376A - 一种激光加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光加工装置，属于激光加工技术领域。激光加工装置包括壳体和由所述壳体的一端至另一端依次设置的光纤接口、准直镜机构、聚焦镜机构、喷嘴机构，所述聚焦镜机构包括镜座、镜筒、聚焦镜片和驱动组件；所述镜座设置于所述壳体内；所述镜筒套设于所述镜座内；所述聚焦镜片至少有两个，且每个所述聚焦镜片依次同轴设置于所述镜筒内；所述驱动组件能够驱动所述镜座沿所述聚焦镜片的中心轴线方向移动以带动所述聚焦镜片移动。本发明能进行更细微的加工，从而扩大激光加工的应用范围；通过驱动组件调节聚焦镜片的位置，能够调整激光焦点落在工件上的位置。

Description

一种激光加工装置
技术领域
本发明涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种激光加工装置。
背景技术
激光加工是利用高功率密度激光束照射被加工材料，使材料很快被加热至汽化或熔化温度，以完成对材料的切割、打孔或焊接。随着激光应用的不断发展，对精细切割、打孔和焊接的需求明显增大，例如心脏支架、金属滤网等都需要进行微细加工。
发明内容
本发明的目的在于提出一种激光加工装置，能够实现更微细的加工，扩大激光加工的应用范围。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种激光加工装置，包括壳体和由所述壳体的一端至另一端依次设置的光纤接口、准直镜机构、聚焦镜机构、喷嘴机构，所述聚焦镜机构包括镜座、镜筒、聚焦镜片和驱动组件；所述镜座设置于所述壳体内；所述镜筒套设于所述镜座内；所述聚焦镜片至少有两个，且每个所述聚焦镜片依次同轴设置于所述镜筒内；所述驱动组件能够驱动所述镜座沿所述聚焦镜片的中心轴线方向移动以带动所述聚焦镜片移动。
可选地，所述聚焦镜片有三个。
可选地，所述准直镜机构包括设置于所述壳体内的准直镜片，所述准直镜片的焦距为74mm-76mm，三个所述聚焦镜片组合的焦距为49mm-51mm。
可选地，所述驱动组件包括：
导轨，所述导轨设置于所述壳体的内壁，所述镜座与所述导轨滑动连接；
防尘盖，所述壳体的一侧对应所述镜座的位置开设有安装孔，所述防尘盖设置于所述壳体的一侧并封堵所述安装孔；及
滚珠丝杆，所述滚珠丝杆设置于所述防尘盖内，所述镜座连接于所述滚珠丝杆的输出端，转动所述滚珠丝杆能够驱动所述镜座沿所述聚焦镜片的中心轴线方向移动。
可选地，所述驱动组件还包括刻度尺，所述刻度尺连接于所述滚珠丝杆的输出端，所述防尘盖的一侧设置有视窗，所述视窗被配置为观察所述刻度尺的刻度。
可选地，还包括观察镜机构，所述观察镜机构连接于所述壳体，所述观察镜机构用于观察工件加工处的情况。
可选地，所述观察镜机构包括合束镜、安装座、CCD相机和设置于所述安装座的内腔内的单色透光镜、反射镜，所述安装座设置于所述壳体的一侧，且所述安装座的内腔和所述壳体的内腔连通，所述合束镜倾斜设置于所述壳体内的所述准直镜机构和聚焦镜机构之间，所述单色透光镜竖向设置于所述合束镜的一侧，所述反射镜倾斜设置于所述单色透光镜的另一侧，所述CCD相机连接于所述安装座的顶端。
可选地，还包括保护镜机构，所述保护镜机构包括设置于所述壳体和所述喷嘴机构之间的连接座，所述连接座内设置有与所述聚焦镜片同轴设置的保护镜片，所述保护镜片的边缘与所述连接座的内壁密封连接。
可选地，还包括气路匀化机构，所述气路匀化机构能将气流在所述连接座内匀化后吹向所述保护镜片，并经所述保护镜片反射后从所述喷嘴机构的底部吹出。
可选地，所述气路匀化机构包括气内环，所述气内环设置于所述连接座内，所述气内环两端的外缘与所述连接座的内壁密封连接，中段的外壁与所述连接座的内壁间形成环形的气流槽，所述气内环壁上设置有若干倾斜向上朝向所述保护镜片的气孔，若干所述气孔沿所述气内环的周向均匀分布且与所述气流槽连通，所述气流槽连通于外部气流源。
本发明的有益效果为：
本发明的激光加工装置包括壳体和由所述壳体的一端至另一端依次设置的光纤接口、准直镜机构、聚焦镜机构、喷嘴机构，所述聚焦镜机构包括镜座、镜筒、聚焦镜片和驱动组件，镜座设置于壳体内，镜筒套设于镜座内，聚焦镜片设置于镜筒内，聚焦镜片设置于镜筒内，聚焦镜片至少有两片，通过至少两个镜片的设置能够缩小光斑的直径，使激光加工装置进行更细微的加工，从而扩大激光加工装置的应用范围；通过驱动组件调节聚焦镜片的位置，能够调整激光焦点落在工件上的位置，使焦点的位置与工件的厚度和材质等相匹配，从而能达到更好的加工效果。
附图说明
图1是本发明具体实施方式提供的激光加工装置的立体结构示意图；
图2是本发明具体实施方式提供的激光加工装置的俯视结构示意图；
图3是图2中B-B处的剖面结构示意图；
图4是图2中A-A处的剖面结构示意图；
图5是本发明具体实施方式提供的激光加工装置的保护镜机构和喷嘴机构的***图；
图6是本发明具体实施方式提供的激光加工装置的保护镜机构和喷嘴机构的俯视结构示意图；
图7是图6中C-C处的剖面结构示意图。
图中：
1、壳体；2、光纤接口；3、观察镜机构；31、合束镜；32、单色透光镜；33、反射镜；34、安装座；35、CCD相机；4、准直镜机构；41、准直镜片；5、聚焦镜机构；51、镜座；52、镜筒；53、聚焦镜片；54、驱动组件；541、旋钮；542、导轨；543、防尘盖；544、滚珠丝杆；545、刻度尺；6、保护镜机构；61、连接座；62、保护镜片；7、喷嘴机构；8、气路匀化机构；81、气内环；811、气孔；82、气流槽。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面结合附图1-7并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1至4所示，一种激光加工装置，其包括壳体1和由壳体1的一端至另一端依次设置的光纤接口2、准直镜机构4、聚焦镜机构5、喷嘴机构7。聚焦镜机构5包括镜座51、镜筒52、驱动组件54和驱动组件54，镜座51设置于壳体1内。镜筒52套设于镜座51内。聚焦镜片53至少有两个，且每个聚焦镜片53依次同轴设置于镜筒52内。驱动组件54能够驱动镜座51沿聚焦镜片53的中心轴线方向移动以带动聚焦镜片53移动。
本实施例中，通过至少两个镜片的设置能够缩小光斑的直径，使激光加工装置能加工更细微的工件，从而扩大激光加工的应用范围。通过驱动组件54调节聚焦镜片53的位置，能够调整激光焦点落在工件上的位置，使焦点的位置与工件的厚度和材质等相匹配，从而能达到更好的加工效果。
为了使本实施例中的激光加工装置能实现更微细的加工，聚焦镜片53有三个。
优选地，准直镜机构4包括设置于壳体1内的准直镜片41，准直镜片41的焦距为74mm-76mm，例如可选为74mm、75mm或76mm，优选为75mm，三个聚焦镜片53组合的焦距为49mm-51mm，例如可选49mm、50mm或51mm，优选为50mm。通过准直镜片41和聚焦镜片53的组合，相比一般的激光加工装置能够使光斑缩小30％，使激光的光斑直径在10μm以下，有利于进行更微细的激光加工。
如图3所示，驱动组件54包括导轨542、防尘盖543和滚珠丝杆544。导轨542设置于壳体1的内壁，镜座51与导轨542滑动连接。壳体1的一侧对应镜座51的位置开设有安装孔，防尘盖543设置于壳体1的一侧并封堵安装孔。滚珠丝杆544设置于防尘盖543内，镜座51连接于滚珠丝杆544的输出端，转动滚珠丝杆544能够驱动镜筒52沿聚焦镜片53的中心轴线方向移动。可选地，镜座51通过L形的连接板连接于滚珠丝杆544的输出端，连接板的一边与滚珠丝杆544的螺母连接，另一边连接于镜座51的外壁。通过滚珠丝杆544调节焦点的位置，镜座51移动的精度更高，且镜座51可以沿导轨542移动，使得镜座51移动更平稳。
进一步地，由于本发明需要进行微细的加工，加工的工件较薄，不需要经常调节聚焦镜片53的位置，为了使本实施例中的激光加工装置的结构更简单紧凑，滚珠丝杆544的一端连接有旋钮541，旋钮541上打标有刻度线，从而能够便于精确控制旋钮541转动的距离。旋钮541的外部盖设有旋钮盖，旋钮盖的一侧与壳体1的外壁转动连接以便于打开旋钮盖转动旋钮541。旋钮盖的内壁还设置有防尘棉，在起到防尘作用的同时，当合上旋钮盖时，防尘棉还能够压紧旋钮541，从而使滚珠丝杆544锁紧，避免镜筒52晃动。但是，本实施例通过转动旋钮541驱动滚珠丝杆544转动的方式，并不用于限定本发明，例如，本发明还可以通过步进电机驱动滚珠丝杆544转动。
可选地，驱动组件54还包括刻度尺545，刻度尺545连接于滚珠丝杆544的输出端，防尘盖543的一侧设置有视窗，视窗被配置为观察刻度尺545的刻度。通过刻度尺545和视窗的设置，能够便于获取初始刻度，从而便于根据初始的刻度对滚珠丝杆544移动的距离进行调节。
为了便于观察激光加工情况，如图4所示，本实施例中的激光加工装置还包括观察镜机构3，观察镜机构3连接于壳体1，观察镜机构3用于观察工件加工处的情况。
具体地，观察镜机构3包括合束镜31、安装座34、CCD相机35和设置于安装座34的内腔内的单色透光镜32、反射镜33，安装座34设置于壳体1的一侧，且安装座34的内腔和壳体1的内腔连通，合束镜31倾斜设置于壳体1内的准直镜机构4和聚焦镜机构5之间，单色透光镜32竖向设置于合束镜31的一侧，反射镜33倾斜设置于单色透光镜32的另一侧，CCD相机35连接于安装座34的顶端。工件的加工情况经过合束镜31反射后变成水平光纤，水平光纤透过单色透光镜32后到达反射镜33，经反射镜33反射后传至CCD相机35，CCD相机35能够拍摄工件的加工情况。
如图3和图4所示，本实施例中的激光加工装置还包括保护镜机构6，保护镜机构6包括设置于壳体1和喷嘴机构7之间的连接座61，连接座61内设置有与聚焦镜片53同轴设置的保护镜片62，保护镜片62的边缘与连接座61的内壁密封连接。保护镜片62的设置能够防止外部的灰尘由激光加工装置的底部进入污染聚焦镜片53。
在激光的切割过程中气流均匀平稳性对割缝的大小、断面的形状、粗糙度等的影响很大，为了能够对气流匀化，提高气流的平稳性，如图5至图7所示，本实施例中的激光加工装置还包括气路匀化机构8，气路匀化机构8能将气流在连接座61内匀化后吹向保护镜片62，并经保护镜片62反射后从喷嘴机构7的底部吹出。
具体地，气路匀化机构8包括气内环81，气内环81设置于连接座61内，气内环81两端的外缘与连接座61的内壁密封连接，中段的外壁与连接座61的内壁间形成环形的气流槽82，气内环81壁上设置有若干倾斜向上朝向保护镜片62的气孔811，若干气孔811沿气内环81的周向均匀分布且与气流槽82连通，气流槽82连通于外部气流源。可选地，气孔811的倾斜角度为45度，气孔811倾斜角度的设置能够使气流更均匀。通过气流槽82和气孔811的设置能够使气流均匀的吹向保护镜片62，通过保护镜片62反射后均匀平稳的流出，通过均匀平稳的高速气流迅速把熔融的金属吹走，能够提高激光切割质量。同时，气流吹向保护镜片62时能够防止保护镜片62沉积灰尘污染保护镜片62，还能带走保护镜片62产生的热量，提高保护镜片62的使用寿命。
使用本实施例中的激光加工装置时，激光束经准直镜片41准直成平行光束，透过合束镜31后，经聚焦镜片53聚焦后，可通过喷嘴机构7加工工件。根据需要，可以利用驱动组件54调节聚焦镜片53的位置，调整激光焦点落在工件上的位置，使焦点的位置与工件的厚度和材质等相匹配，从而能达到更好的加工效果。工件的加工情况能够通过观察镜机构3观察。通过准直镜片和三个聚焦镜片53的设置能够缩小光斑的直径，使激光加工装置能加工更细微的工件，从而扩大激光加工的应用范围。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光加工装置，包括壳体(1)和由所述壳体(1)的一端至另一端依次设置的光纤接口(2)、准直镜机构(4)、聚焦镜机构(5)、喷嘴机构(7)，其特征在于，所述聚焦镜机构(5)包括：
镜座(51)，所述镜座(51)设置于所述壳体(1)内；
镜筒(52)，所述镜筒(52)套设于所述镜座(51)内；
聚焦镜片(53)，所述聚焦镜片(53)至少有两个，且每个所述聚焦镜片(53)依次同轴设置于所述镜筒(52)内；及
驱动组件(54)，所述驱动组件(54)能够驱动所述镜座(51)沿所述聚焦镜片(53)的中心轴线方向移动以带动所述聚焦镜片(53)移动。
2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，所述聚焦镜片(53)有三个。
3.根据权利要求2所述的激光加工装置，其特征在于，所述准直镜机构(4)包括设置于所述壳体(1)内的准直镜片(41)，所述准直镜片(41)的焦距为74mm-76mm，三个所述聚焦镜片(53)组合的焦距为49mm-51mm。
4.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，所述驱动组件(54)包括：
导轨(542)，所述导轨(542)设置于所述壳体(1)的内壁，所述镜座(51)与所述导轨(542)滑动连接；
防尘盖(543)，所述壳体(1)的一侧对应所述镜座(51)的位置开设有安装孔，所述防尘盖(543)设置于所述壳体(1)的一侧并封堵所述安装孔；及
滚珠丝杆(544)，所述滚珠丝杆(544)设置于所述防尘盖(543)内，所述镜座(51)连接于所述滚珠丝杆(544)的输出端，转动所述滚珠丝杆(544)能够驱动所述镜座(51)沿所述聚焦镜片(53)的中心轴线方向移动。
5.根据权利要求4所述的激光加工装置，其特征在于，所述驱动组件(54)还包括刻度尺(545)，所述刻度尺(545)连接于所述滚珠丝杆(544)的输出端，所述防尘盖(543)的一侧设置有视窗，所述视窗被配置为观察所述刻度尺(545)的刻度。
6.根据权利要求1-5任一项所述的激光加工装置，其特征在于，还包括观察镜机构(3)，所述观察镜机构(3)连接于所述壳体(1)，所述观察镜机构(3)用于观察工件加工处的情况。
7.根据权利要求6所述的激光加工装置，其特征在于，所述观察镜机构(3)包括合束镜(31)、安装座(34)、CCD相机(35)和设置于所述安装座(34)的内腔内的单色透光镜(32)、反射镜(33)，所述安装座(34)设置于所述壳体(1)的一侧，且所述安装座(34)的内腔和所述壳体(1)的内腔连通，所述合束镜(31)倾斜设置于所述壳体(1)内的所述准直镜机构(4)和聚焦镜机构(5)之间，所述单色透光镜(32)竖向设置于所述合束镜(31)的一侧，所述反射镜(33)倾斜设置于所述单色透光镜(32)的另一侧，所述CCD相机(35)连接于所述安装座(34)的顶端。
8.根据权利要求1-5任一项所述的激光加工装置，其特征在于，还包括保护镜机构(6)，所述保护镜机构(6)包括设置于所述壳体(1)和所述喷嘴机构(7)之间的连接座(61)，所述连接座(61)内设置有与所述聚焦镜片(53)同轴设置的保护镜片(62)，所述保护镜片(62)的边缘与所述连接座(61)的内壁密封连接。
9.根据权利要求8所述的激光加工装置，其特征在于，还包括气路匀化机构(8)，所述气路匀化机构(8)能将气流在所述连接座(61)内匀化后吹向所述保护镜片(62)，并经所述保护镜片(62)反射后从所述喷嘴机构(7)的底部吹出。
10.根据权利要求9所述的激光加工装置，其特征在于，所述气路匀化机构(8)包括气内环(81)，所述气内环(81)设置于所述连接座(61)内，所述气内环(81)两端的外缘与所述连接座(61)的内壁密封连接，中段的外壁与所述连接座(61)的内壁间形成环形的气流槽(82)，所述气内环(81)壁上设置有若干倾斜向上朝向所述保护镜片(62)的气孔(811)，若干所述气孔(811)沿所述气内环(81)的周向均匀分布且与所述气流槽(82)连通，所述气流槽(82)连通于外部气流源。
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