[发明专利]一种光纤激光高效加工头

说明书

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，尤其涉及激光精密切割、打孔技术领域，更具体的说，特别涉及一种光纤激光高效加工头。

背景技术

激光由于其高亮度、高方向性、高单色性和高相干性的优点，已经广泛应用于科研、国防、工业等国民生产的重要方面。在工业领域，激光加工作为先进制造技术，具有高效、高精度、高质量、范围广、节能环保并能实现柔性加工和超微细加工的优点，在汽车、电子电路、电器、航空航天、钢铁冶金、机械制造等领域得到了广泛的应用，且在某些行业(例如汽车、电子行业等)已经达到较高的水平。对提高产品质量、劳动生产率、自动化、无污染、减少材料消耗等起到愈来愈重要的作用。

与传统的激光器相比，光纤激光器体积更小，效率更高，成本更低，易于系统集成，另外还具有长寿命、高稳定性等优点，而且其输出光束质量更好，能够得到高质量的近似基模的输出光束，采用光纤激光器本身能够非常容易实现柔性加工，因此非常适合各类激光加工，近年来，光纤激光在工业激光加工中应用发展迅速，且应用范围越来越广泛。

激光切割、打孔是激光加工中比较常见，应用也比较广泛的一种方式。激光打孔共有3种方式，第一种：采用单脉冲打孔，一般针对厚度比较小的材料，激光器发射单个激光脉冲即能够击穿材料并完成打孔。第二种：多个脉冲打孔，采用多个脉冲对材料打孔。第三种：环切方式打孔，即激光束焦点与材料相对运动，且激光束焦点的移动轨迹为一个圆形，从而在材料上形成圆孔。激光切割是指激光首先在材料上形成一个孔，然后控制激光束和材料沿着所要切割的图形轨迹进行相对运动，从而获得所需的切割图形。

随着光纤激光切割、打孔的不断成熟，激光切割和打孔被用于密集群孔和密集缝线的微细加工，相比传统的对密集群孔和密集缝线的加工方式，激光加工能够做到无应力、变形，加工质量稳定等，大大改善了加工效果，但是因为密集群孔和密集缝线是间隔非常小的大量的孔和线条，对于使用二维运动平台和激光切割头进行加工的激光设备来说，一方面，为了保证效果，实际切割、打孔速度不能太高，另一方面，在间隔非常小的大量孔或线条之间运动，二维运动平台无法达到较大的速度，因为间隔非常小，二维运动平台难以加速到较高的速度就已经运动到目的点，因此又必须减速，所以效率较低。所以亟需可以高效率的激光切割、打孔装备。

一般光纤激光加工头的结构如附图2，激光器发出的激光束经由光纤激光输出头1发出，成为近似平行的光纤激光束2，并入射到聚焦镜3上，经过聚焦镜3聚焦，透过保护镜4，并穿过第一气嘴5，焦点汇聚到待加工材料6上，进行切割、打孔。在部分切割或打孔应用过程中，有可能需要辅助气体，将被激光熔融的材料吹除，此时可将辅助气体从辅助气体入口7进入，并从第一气嘴5吹出，因此辅助气体与汇聚激光束同时从气嘴中心穿过，对材料进行加工。在激光加工过程中，可能产生灰尘等污染物，污染物可能穿过第一气嘴5，进入到激光加工头内部，从而污染聚焦镜3，因此在聚焦镜3下方放置保护镜4，防止灰尘等污染到聚焦镜3。

一般密集群孔和密集缝线的加工图如图1所示，即数量非常大的等间距线条需要切割，或者数量非常大的、间距有规律的密集小孔需要加工，采用一般的激光加工头，按照图形依次加工，效率较低。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的技术问题，提供一种光纤激光高效加工头，能够同时切割两条缝线或者加工两个小孔，且当缝线间距或小孔间距改变时也能满足，即加工效率高、可靠，适合于密集缝线、密集群孔的加工。

为了解决以上提出的问题，本发明采用的技术方案为：

一种光纤激光高效加工头，该加工头包括主壳体、光学组件、支撑组件、连接组件和气嘴组件，其中光学组件通过支撑组件安装在主壳体上，气嘴组件设置在主壳体下方，两者之间通过连接组件连接；激光束由主壳体顶部两侧进入主壳体内腔，由光学组件聚焦反射后穿过连接组件进入气嘴组件，从气嘴组件底部穿出后作用在待加工材料上。

所述主壳体的底端敞开，顶部为梯形结构，梯形结构的上端面中心和两侧面上均加工有安装孔，主壳体的中部和下部也都对称加工有安装孔，在中部和下部安装孔下方还分别加工有通孔，作为反射聚焦镜微调孔位和椭圆反射镜微调孔位。

所述光学组件包括观察窗口镜片、第一入口镜片、第二入口镜片、第一反射聚焦镜、第二反射聚焦镜、第一椭圆反射镜和第二椭圆反射镜，支撑组件包括第一反射聚焦镜固定架、第二反射聚焦镜固定架、第一椭圆反射镜固定架和第二椭圆反射镜固定架；