[发明专利]基于单片透镜的激光加工头及激光切割头及激光焊接头

说明书

本发明公开了一种基于单片透镜的激光加工头及激光切割头及激光焊接头，由激光输出光纤和单片光学透镜组成；所述光学透镜设置在所述激光输出光纤的输出光路上并将光纤发出的光成像到其后某待加工表面；该光束对待加工表面进行加工；基于本发明提出的一种基于单片透镜的激光加工头的设计，本发明还提出一种基于单片透镜的激光切割头和一种基于单片透镜的激光焊接头，本发明提供基于单片透镜的激光加工头，与现有在商用产品相比，切割头中的热杂光大幅降低，成本也大幅降低。

技术领域

本发明属于激光加工技术领域，尤其涉及一种基于单片透镜的激光加工头及激光切割头及激光焊接头。

背景技术

在大功率激光加工设备中，由于激光加工头中激光透镜镀膜及玻璃材料不完美，会存在与工作激光功率成比例的散射光，这种光是一种热源，加热激光加工头中的所有部件，对光学部件和机械部件都带来热危害。减少这种危害有两种途径，一是尽可能减少光学系统中光学透镜的片数，这从根本上减小热杂光的量；另一种途径是增加机械装置的导热特性，可以使激光加工头内部的热量快速传导出去。目前激光加工头光学系统通常采用准直镜头与聚焦镜头的组合模式，最典型的系统中光学透镜的片数为4片，通常每片透镜在激光加工头内大约产生工作功率0.5％的热杂光。该热杂光会从热的方面限制激光加工头的使用功率，并且会影响激光加工头的可靠性。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于单片透镜的激光加工头，可以大幅降低激光加工头中的热杂光，同时降低激光切割头的复杂度并降低设备成本。

为了实现上述目的，本发明提出一种基于单片透镜的激光加工头，包括激光输出光纤和单片光学透镜；所述单片光学透镜设置在所述激光输出光纤的输出光路上并将激光输出光纤发出的光成像到其后某待加工表面。

本发明提出一种激光切割头，包括激光输出光纤、单片光学透镜、透镜框、套管和拨杆；其中：所述单片光学透镜固定在所述透镜框上；所述透镜框设置在所述套管内，所述透镜框外环面与所述套管之间设置有自润滑结构；所述套管壁上沿平行于管轴线方向开有槽，所述拨杆穿出所述套管上的槽与所述透镜框连接。

进一步，所述拨杆可拖动所述透镜框及所述单片光学透镜在所述套管内沿轴向滑动。

进一步，所述透镜框或者由自润滑材料制成；或者由透镜框基体和涂在其外表面的自润滑涂层组成；或者由透镜框基体和镶嵌在透镜框的基体外环表面上的自润滑材料组成。

本发明提出一种激光焊接头，包括激光输出光纤、单片光学透镜和透镜框及振动装置；其中：所述单片光学透镜固定在所述透镜框上；所述振动装置用于使所述透镜框沿垂直于透镜光轴的方向振动。

进一步，所述振动装置包括簧片、永久磁铁和电磁铁；所述簧片平面与光轴平行，与所述透镜框固定在一起；所述永久磁铁固定在透镜框上；所述电磁铁产生与光轴垂直的电磁力；所述电磁铁通过磁力带动所述永久磁铁及所述透镜框及所述单片光学透镜沿垂直于透镜光轴方向振动。

进一步，在所述单片光学透镜后设置反射镜、反射镜框和反射镜振动装置；所述反射镜固定在所述反射镜框上，所述单片光学透镜的振动方向与单片光学透镜的光轴所在平面垂直；所述反射镜振动装置使反射镜在所述单片光学透镜的振动方向垂直的平面内振动。

进一步，所述反射镜振动装置包括簧片、永久磁铁和电磁铁；所述簧片与所述反射镜法线垂直，与所述反射镜框固定在一起；所述永久磁铁固定在所述反射镜框上；所述电磁铁产生与反射镜垂直的磁力；所述电磁铁通过磁力带动所述永久磁铁、所述反射镜框及所述反射镜沿垂直于所述单片光学透镜振动方向的方向振动。

进一步，所述反射镜对激光加工波长全反射，对可见光波段透射；在所述反射镜的背面设置图像监控系统。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：