[发明专利]多聚焦点透镜大功率水导激光加工机床

权利要求书

1.多聚焦点透镜大功率水导激光加工机床，其特征在于：包括多聚焦点透镜水导激光切割头(001)、激光器(002)、数控系统(004)、L形连接架(005)、机床工作台(006)、回水滤网(007)、Y轴电动机(008)、过滤水水箱(009)、二次过滤水水箱(010)、回水管(011)、高压去离子净水装置(012)、高压气源(014)、机床底座(015)、X轴电动机(016)、回字型水槽(017)、机床立柱(019)、切割头连接板(020)、Z轴挂板架(021)、Z轴电动机(022)等组成；

其中多聚焦点透镜水导激光切割头(001)是一种多聚焦点透镜大功率无气爆水导激光水光耦合对准切割头，包括激光光纤连接头(301)、扩束准直透镜组部件(302)、分光镜部件(303)、多聚焦点透镜部件(304)、CCD摄像机调节旋钮(305)、全反射镜部件(306)、衰减片部件(307)、滤光片部件(308)、CCD摄像机(309)、水光对准三坐标调节部件(310)、水光耦合腔部件(311)组成；其光路中，包括激光器(002)、光纤激光束(201)、扩束准直透镜组(202)、分光镜(203)、全反射镜(205)、衰减片(206)、滤光片(207)、CCD摄像机(309)、多聚焦点透镜(204)、水光耦合腔(210)、多聚焦点(208)、微细高压水射流水柱(211)、被加工工件(212)等；

多聚焦点透镜(204)其曲面由多个轴心线相同、半径不同的球面相交而成，位于最顶部的球面其半径R₁最大，距离轴心线越远的环形球面其半径越小，距离轴心线最远也即最边缘的环形球面其半径R_n最小；在透镜边缘位置的环形球面半径R_n最小，激光穿过该环形球面形成的聚焦点距离透镜的底面最近；在透镜顶部的球面其半径R₁最大，激光穿过该环形球面形成的聚焦点距离透镜的底面最远；聚焦点沿着透镜的轴心线均匀分布，形成多个聚焦点；激光通过相应的聚焦点后再发散、射向微细高压水射流水柱(211)的内表面，再经全反射在微细高压水射流水柱(211)内部传输；多聚焦点透镜其同轴的顶部球面和每一个环形球面沿轴心线的投影面积相等，使得在微细高压水射流水柱(211)中多聚焦点(208)中每个聚焦点的激光能量密度相等；设多聚焦点透镜顶部球面和环形球面的总数为n个，顶部球面沿轴心线在水平面投影的平面圆半径为r₁，最外边环形球面沿轴心线在水平面投影的平面圆环外圆半径为r_n，在已知r_n的情况下，第i(取值范围：1至n-1)个平面圆(i＝1时)和平面圆环外圆半径计算公式为：

水光对准三坐标调节部件(310)由连接内筒(501)、传动滑筒(502)、X方向对准调节旋钮(503)、X方向对准调节圆柱形传动导轨(504)、外滑套(505)、内滑套(506)、Y方向对准调节旋钮(507)、Y方向对准调节圆柱形传动导轨(508)、激光聚焦Z轴调节套筒(509)、外滑套通孔(510)、X方向对准调节压缩弹簧(511)、Y方向对准调节压缩弹簧(512)、滑动导向键(513)组成；

水光耦合腔部件(311)由定位滚珠(601)、高压水连接头(602)、高压气连接头(603)、水腔密封镜支撑架(604)、水射流宝石喷嘴(605)、水射流宝石喷嘴保持架(606)、进气环孔(607)、气体环形缓冲区(608)、水光耦合腔壳体(609)、水腔密封镜片(610)、环形缓冲区(611)、密封圈一(612)、环形柱状喷气口(613)、进气孔(614)、气流喷嘴安装拆卸孔(615)、617-密封圈二(617)、密封圈三(618)等组成。