[发明专利]一种同轴激光焊接工作头

权利要求书

1.本发明涉及一种同轴激光焊接工作头，其技术特征在于：该同轴焊接工作头由焊接头主体（1）、柱面反射镜组件（2）、聚焦镜组件3、紧凑宽幅面超音速气帘组件（4）、锁母（5）、连接管（6）、同轴保护喷嘴组件（7）、平面反射镜组件（8）构成；柱面反射镜组件（2）、平面反射镜组件（8）和聚焦镜（3）组件通过螺钉安装固定在焊接头主体（1）上；紧凑宽幅面超音速气帘（4）通过螺钉安装在聚集透镜组件（3）下方；锁母（5）将连接管（6）固定在超音速气帘（4）下方；同轴保护喷嘴（7）通过连接螺纹安装在连接管（6）下部，保证同轴保护喷嘴（7）的中心线同聚焦光束（10）中心线重合；入射准平行光（9）经过柱面反射镜组件（2）和平面反射镜组件（8）后形成聚焦束（10）。 

2.根据权利1要求所述的一种同轴激光焊接工作头，其技术特征在于：入射准平行光（9）在经过柱面反射镜（2-1）和平面反射镜（8-1）后，垂直输入至安装在透射镜组（3）中的聚焦透镜（3-4）表面，形成聚焦光束（10），其中心线与聚焦透镜的中心线重合；聚焦后的激光束（10）通过超音速气帘组件（4），并在连接管（6）和同轴焊接保护喷嘴（7）的中心线传输，根据聚焦透镜（3-4）焦距参数，选择连接管（6）的长度尺寸，保证聚焦光束（10）焦点位于同轴焊接保护喷嘴（7）下端处；通过锁母（5）将连接管（6）固定在超音速气帘（4）下方，并通过止口保证连接管（6）的中心线同聚焦镜组件（3）中聚集透镜（3-4）中心线重合；柱面反射镜（2-2）和平面反射镜（8-2）材质为无氧铜且表面镀金，并分别通过螺钉固定 安装在柱面反射镜座（2-1）和平面反射镜座（8-1）上，同镜座接触良好；柱面反射镜座（2-1）和平面反射镜座（8-1）内部加工冷却通道，实施水冷；聚焦镜组件（3）作为同轴焊接工作头关键部件之一，镜座主体分为聚焦镜安装座体上部（3-1）和聚焦镜安装座体下部(3-2)，其中在聚焦镜安装座体上部（3-1）上加工有两处对称分布的压缩空气入孔（3-1-1）和呈激光束轴心均布的若干聚焦镜冷却通孔（3-1-2），聚焦镜安装座体下部（3-2）加工有环形腔（3-2-1）；聚焦镜安装座体上部（3-1）和下部（3-2）通过焊接方式连接；连接后由压缩空气入孔（3-1-1）流入的洁净压缩空气流入环形腔（3-2-1），并经同激光束中心线同心且均布的若干冷却通孔（3-1-2）输送至由压环（3-3）固定在聚焦透镜安装座上部（3-1）的聚焦透镜（3-4）下表面，达到冷却聚焦透镜的目的；压缩空气通过连接管（6）上的疏散孔（6-2）疏散，从而不影响安装在连接管（6）下端的同轴保护喷嘴（7）输出的焊接工作气形态。 

3.根据权利1要求所述的一种同轴激光焊接工作头，其技术特征在于：紧凑宽幅面超音速气帘主体（4-1）上的安装止口（4-1-1）和聚焦镜组件安装下止口（3-2-2）之间配合，采用螺钉连接在聚焦镜组件（3）上，保证紧凑宽幅面超音速气帘主体（4-1）下端的安装螺纹（4-1-2）的中心线同激光束输出中心线重合；在主体（4-1）上设置两处对称压缩空气入孔（4-1-3），并分别通过对称分布的两处压缩空气通道（4-2-1）输出至充气腔（4-2-3），经过拉法尔通道（4-2-2）将由压缩空气通道（4-2-1）输入的压力值大于0.6MPa的压缩空气输 出后变为超音速气帘，以达到吹出焊接烟尘和飞溅，达到保护聚焦透镜的目的；超音速气帘输出部件（4-2）通过螺钉固定在超音速气帘主体（4-1）上；将超音速气帘输出部件封盖（4-3）焊接在超音速气帘输出部件充气腔后端，达到密封充气腔目的；锁母（5）将连接管（6）固定在超音速气帘（4）的下方，锁母（5）和超音速气帘组件（4）的下端安装螺纹（4-3）同心配合精度，保证连接管（6）的中心线同激光束（10）输出中心线重合；同轴保护喷嘴组件（7）通过螺纹连接在连接管（6）下方，通过螺纹之间的同轴度保证同轴焊接喷嘴组件（7）中心线同激光束输出中心线重合;由于超音速气帘的安装位置为紧贴聚焦透镜下方，超音速气帘的幅面W要大于原始光斑，为保证结构紧凑超音速气帘的充气腔尺寸范围不能过大，所以超音速气帘既要紧凑又要实现宽幅面输出超音速气帘的要求。