[发明专利]激光加工机床的旋转激光头辅助气体传输装置

摘要

本发明涉及激光表面微加工领域中要求激光头轴向旋转与竖直方向升降运动相复合的应用场合，特指一种激光加工机床的旋转激光头辅助气体传输装置。此装置在实现激光头既旋转又上下直线运动的同时，采用独立气腔传输辅助气体，保证系统良好的气密性及辅助气体输出压强；激光头内的聚焦透镜可实现轴向调节，从而改变激光束聚焦焦点所在位置；激光头旋转时保持较高精度的旋转同轴度。

主权项

激光加工机床的旋转激光头辅助气体传输装置，其特征在于，包括悬臂梁（10）、密封气腔套筒（18）、上轴承压盖（12）、下轴承压盖（19）、旋转轴（11）、密封轴承A（15）、密封轴承B（16）、步进电机（9）、同步带轮A（7）、同步带轮B（8）、透光玻璃（2）、高透光度透镜（5）、透镜压盖（4）、机箱外壳（3）、激光头（22）、聚焦透镜套筒（27）、45°全反镜（24）和激光头出光出气孔（25）；所述悬臂梁（10）通过螺栓连接水平安装在Z轴立式工作台（6）上，悬臂梁（10）右端开一个通孔，所述密封气腔套筒（18）经过这个通孔通过螺栓连接固定在悬臂梁（10）的下端面；所述旋转轴（11）穿过密封气腔套筒（18），通过密封轴承A（15）和密封轴承B（16）与密封气腔套筒（18）内壁连接；所述上轴承压盖（12）为圆环状且与旋转轴（11）同轴，套在旋转轴（11）上，通过螺栓连接固定在悬臂梁（10）的上端面；所述下轴承压盖（19）为圆环状且与旋转轴（11）同轴，套在旋转轴（11）上，通过螺栓连接固定在密封气腔套筒（18）的下端面；所述密封轴承A（15）和密封轴承B（16）的内圈与旋转轴（11）的连接方式为过盈配合，随旋转轴（11）转动；所述密封轴承A（15）和密封轴承B（16）的外圈与密封气腔套筒（18）的连接方式为过盈配合，不随旋转轴（11）旋转；所述密封轴承A（15）与上轴承压盖（12）之间设有毡圈A（14），所述上轴承压盖（12）与悬臂梁上端面连接处设有密封圈A（13）；所述密封轴承B（16）与下轴承压盖（19）之间设有毡圈B（21），所述下轴承压盖（19）与密封气腔套筒（18）下端面连接处设有密封圈B（20）；所述密封气腔套筒（18）、上轴承压盖（12）、下轴承压盖（19）和旋转轴（11）之间形成一个密闭腔；所述密封气腔套筒（18）上开设一气腔进气孔（17），所述气腔进气孔（17）与外部气源连接，为整个系统供气；在所述旋转轴（11）与密封轴承A（15）、密封轴承B（16）配合的中间段面上开设12~14个通气孔，辅助加工气体经过这些通气孔进入旋转轴（11）内部；所述同步带轮A（7）安装在上轴承压盖（12）上方的旋转轴（11）上；在所述悬臂梁（10）左端固定一个步进电机（9），所述步进电机（9）的旋转主轴上安装一个同步带轮B（8），所述同步带轮B（8）与同步带轮A（7）的传动比为1:1，且同步带轮B（8）与同步带轮A（7）在同一水平高度上；所述步进电机（9）转动时，通过同步带的传动驱动旋转轴（11）转动，且旋转轴（11）的转速时刻保持与步进电机（9）转速一致；所述旋转轴（11）的顶端设置一块高透光度透镜（5），并通过透镜压盖（4）与旋转轴（11）的螺纹连接将其固定，所述透镜压盖（4）与旋转轴（11）之间设有O型密封圈；所述机箱外壳（3）架设在悬臂梁（10）上端面，盖住整个装置中位于悬臂梁（10）上端面之上的部分；在所述机箱外壳（3）上开设一个圆孔，在圆孔内安装一块透光玻璃（2），所述透光玻璃（2）与高透光度透镜（5）在同一轴线上；在所述旋转轴（11）的下端安装一个激光头（22）；所述聚焦透镜套筒（27）的外径小于激光头（22）内径，并设有插槽；将聚焦透镜（23）插在聚焦透镜套筒（27）的插槽中，聚焦透镜（23）的轴心在聚焦透镜套筒（27）的轴心线上，聚焦透镜套筒（27）插入激光头（22）内部；所述聚焦透镜套筒（27）的外圆周有三个均匀分布的凸台，凸台与激光头（22）内表面是间隙配合；聚焦透镜套筒（27）与激光头（22）之间留有的空隙传输辅助气体，在激光头（22）外表面上每隔120o开设3个螺纹孔，从三个螺纹孔旋入的三个紧定螺钉A（28）、B（29）、C（30）与聚焦透镜套筒（27）接触；所述45°全反镜（24）置于激光头的底部，激光头出光出气孔（25）开设于激光头的底部；所述激光头出光出气孔（25）正对指向45°全反镜（24）；激光束经激光头里的聚焦透镜（23）聚焦以后，再由激光头底部的45°全反镜（24）反射后从激光头出光出气孔（25）射出。