[实用新型]激光加工机透镜辅助气体冷却装置

说明书

本实用新型是关于激光加工机聚焦透镜利用辅助气体的新型冷却结构。

在激光加工机床（包含激光切割机，焊接机，打孔划线机，热处理机等）中，由透镜组成的外光路导光系统占有重要地位，透镜的振动和变形将极大地影响光束传输质量，它可导致加工质量下降，甚至无法正常加工。用于工业目的的激光加工机的输出功率通常在500瓦－3000瓦之间，这种高功率的激光束在传输过程中或多或少地会被透镜及反射镜吸收一部分，使其发热，倘若散热冷却条件不佳，透镜和反射镜会出现变形，从而影响光束传输和聚焦质量。

现有技术中的透镜和反射镜的冷却方法几乎都用水来散热冷却。即在透镜和反射镜座的结构上留有循环水道，冷却水进入水道，循环一周，将镜座的热量带走。日本专利JP64－5694公布了一种激光切割机透镜冷却装置，利用辅助气体冷却聚焦透镜。因为激光切割金属件时通常要通入氧气等来提供化学放热反应；切割非金属件时通常要通入惰性气体来保证工作边缘质量。日本此项专利则利用这种辅助气体来冷却透镜，冷却后的辅助气体通过激光头喷嘴喷射在工件上。但是，在激光热处理或激光熔覆时，一般不需要辅助气体，在这种加工方式下，此项专利丧失作用。

本实用新型的目的在于，针对现有技术中的不足，为提高激光束传输质量，设计出一种利用辅助气体冷却的并适用于各类激光加工机的透镜冷却结构装置，使透镜能很快散走热量，自身达到热平衡。并使整个装置结构简单紧凑，透镜调整、更换方便，无须增加运行和推护费用。

本实用新型所述的激光加工机透镜辅助气体冷却装置主要由联接座，透镜座，联接螺帽，导光轴，弹性压圈，止位螺钉，气体转换套，密封圈等组合而成。在导光轴（9）上空套一个联接螺帽（8），由联接螺帽（8）将透镜座（7）与导光轴（9）固接为一体，透镜（4）由弹性压圈（5）和螺纹压圈（6）固定在透镜座（7）内。在透镜座（7）外套有气体转换套（3），由联接座（1）将其压紧。在所说的气体转换套（3）内侧有一圈凹槽（10），该凹槽与进气口（11）相通，在凹槽（10）的上边和下边分别开有一个或一个以上的气道（12），该气道（12）可按圆周分布，在气体转换套（3）一侧安置有一个止位螺钉（13），止位螺钉（13）帽处有密封圈（14），止位螺钉（12）的端部伸入开在透镜座（7）上的腰形槽（15）中。在透镜座（7）上，对应上、下边气道（12）的地方开有一个或一个以上的气体通道（16），在弹性压圈（5）上，对应气体通道（16）的地方开有一个或一个以上的气体出口（17）。在气体转换套（3）的上边和下边与透镜座（7）和联接座（1）的接触面上，以及在透镜座（7）与联接座（1）之间分别有O型密封圈（2）。

本实用新型所述的激光加工机辅助气体冷却装置具有以下效果。在气体转换套及透镜座配合的结构中，设计了若干气体通道孔，并且这些通道是切向的孔，这使得辅助气体沿切线方向压入联接座内或导光轴内，在透镜表面形成涡流，由于含热量较少又比较轻的气体流向涡流中心，这可直接冷却透镜中部，然后将透镜热量带走。这种冷却方式的效率和效果比常规气体冷却方式要好得多。与水冷却相比，巧妙地利用同一根辅助气体管路，节省两根水管（进水管和出水管）以及整套水质处理设备。并能解决多座标激光加工机由于激光聚焦头需要±270°回转，拖带两根冷却水管在聚焦头部绕来缠去的麻烦。

此外，本实用新型所述的装置，可通过简单、方便的转换，将辅助气体控制为在透镜下部流出或向透镜上部流出，这使得可满足不同加工工件的方式和要求，使本装置可适用于各类激光加工机。

附图1，激光加工机透镜辅助气体冷却装置；

附图2a），附图1中A－A向剖视图；

附图2b），附图1中B－B向剖视图；

附图3，气体转换套剖视图。