一种应用于圆管材料的激光加工头的制作方法
一种应用于圆管材料的激光加工头的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及激光加工技术领域，更具体地说，是涉及一种应用于圆管材料激光加工头。
【背景技术】
[0002]激光具有高亮度、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。
[0003]激光加工中较常见的为激光切割及激光打孔。随着激光切割在各个领域的广泛使用，各种材料的切割使用到了激光切割方式。随着工业的发展，对于加工材料的精密激光切割、打孔日渐成为激光切割、打孔的主要发展方向。
[0004]其中，对于圆管材料的精密激光切割、打孔需求越来越多，对于直径较小的圆管，一般机械加工的方法很难满足精密切割、打孔要求，而精密激光切割、打孔切缝小、表面粗糙度下、尺寸精度高、热影响区小、无机械应力及表面损伤等特点，并且可以精确的切割形状复杂的微细零件，因此对于薄壁圆管的加工一般采用激光精密切割、打孔。例如，利用激光精密加工血管支架，因血管支架直径较小，且圆管的壁较薄，需要采用激光精密切割、打孔。
[0005]在平面材料的激光精密切割、打孔过程中，激光切割头的气嘴与待切割平面材料表面的距离决定了激光精密切割、打孔的断面质量及切割、打孔速度。在切割、打孔过程中，需要维持气嘴到工件表面的高度一致。在利用激光对圆管材料进行精密切割及打孔时，为保证切割、打孔质量及速度，确保当圆管材料表面发生变形、扭曲等仍能达到最佳切割效果，也需要维持气嘴与待切割圆管材料表面的距离，而圆管材料因为其表面为非平面，在加工过程中需自动寻找焦点，并将激光焦点调至圆管材料上，但是目前的激光加工设备均不具备上述特点，因此，针对圆管材料的激光加工效果不理想。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的在于提供应用于圆管材料激光加工头，旨在解决现有技术中采用激光加工圆管材料时对焦难，加工质量差，效率低的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是:提供一种应用于圆管材料的激光加工头，包括壳体、设于所述壳体下部的辅助件以及位于所述壳体顶部的激光器，所述壳体具有垂直贯通的中空孔，所述中空孔上部设有聚焦镜，所述中空孔的下部设有锥状气嘴，所述壳体上设有与所述锥状气嘴连通的辅助气体通道，所述辅助件具有容置腔，所述容置腔的底部呈锥状，所述容置腔的底部具有贯通的通孔，所述锥状气嘴置于所述容置腔内且与所述通孔连通，所述辅助件的底部设有截面呈弧形的定位槽，所述定位槽与所述通孔连通，所述辅助件内活动设置有压力传感器，所述压力传感器与所述计算机系统连接，压力传感器的探头端伸入所述定位槽内。
[0008]可选地，所述聚焦镜的上表面与下表面上均镀有可供激光束透射的膜层。
[0009]可选地，所述聚焦镜为单片式透镜或多片组合式透镜。
[0010]可选地，所述聚焦镜固定于一第一固定架内，所述第一固定架通过螺纹结构固定于所述中空孔的上部。
[0011]可选地，所述壳体内水平插拔固定一保护镜片，所述保护镜片位于所述聚焦镜正下方且位于所述锥状气嘴正上方，所述辅助气体通道位于所述保护镜片下方。
[0012]可选地，所述保护镜片置于一第二固定架内，所述第二固定架由所述壳体的外侧伸入所述壳体内并通过第一锁紧件锁紧固定。
[0013]可选地，所述壳体的下部伸入所述容置腔内，所述辅助件的侧壁上设有伸入所述容置腔内用于抵顶所述壳体的下部的第二锁紧件。
[0014]可选地，所述辅助件为多个，多个所述辅助件的定位槽的弧形角度不同，多个所述辅助件可互换地固定于所述壳体的下部。
[0015]可选地，所述辅助件上还设有与外部抽风装置连接的抽风通道，所述抽风通道与所述通孔、所述容置腔及所述锥状气嘴连通。
[0016]可选地，所述辅助件内倾斜设置两个与所述通孔连通的安装孔，两所述安装孔以所述锥状气嘴为中心对称设置，所述压力传感器为两个，两所述压力传感器分别置于所述两安装孔内，各所述压力传感器的探头端由所述安装孔伸入所述定位槽内，各所述压力传感器的另一端固定于一弹性固定座上。
[0017]本实用新型中，激光加工头具有自动寻找焦点的功能，将聚焦激光束的焦点调节至待加工圆管材料上，当压力信号达到一定值时，停止激光加工头的运动，具有防止待加工圆管材料表面撞到激光加工头的功能；且在加工过程中，当待加工圆管材料的表面发生变形、起伏或者因加工时旋转轴不是待加工圆管材料的中心轴导致发生起伏时，激光加工头自动调节与待加工圆管材料的相对位置，始终维持聚焦激光束的焦点位于待加工圆管材料内，从而保证激光加工质量及效率。
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型实施例中激光加工设备的结构示意图；
[0019]图2是本实用新型实施例中激光加工设备的主视图；
[0020]图3是本实用新型实施例中激光加工设备的侧视图；
[0021]图4是本实用新型实施例中激光加工设备的后视图；
[0022]图5是本实用新型实施例中激光加工头的主视图；
[0023]图6是图5中A-A剖视图；
[0024]图7是本实用新型实施例中激光加工头的侧视图；
[0025]图8是图7中B-B剖视图；
[0026]图9是图6中C处放大图；
[0027]图10是图8中D处放大图；
[0028]图11是本实用新型实施例中激光加工头在加工圆形管材时的局部放大图一；
[0029]图12是本实用新型实施例中激光加工头在加工圆形管材时的局部放大图一；
[0030]图13是本实用新型实施例中激光加工头的仰视图；
[0031]10-基座；11_大理石主梁；Ill-线缆孔； 20-X轴运动机构；
[0032]21-X轴底座； 22-X轴滑轨；23-X轴载物台；30-装夹组件；
[0033]31-支架；32-电机；33-固定轴；34-安装台阶；
[0034]40-Z轴运动机构；41-Z轴底座； 42-Z轴滑轨； 43-Z轴载物台；
[0035]50-激光加工头；51-壳体；511-中空孔； 512-辅助气体通道；
[0036]52-辅助件；521-容置腔；522-通孔；523-定位槽；
[0037]524-抽风通道；53-聚焦镜；531-第一固定架；54-锥状气嘴；
[0038]55-压力传感器；551-弹性固定座；552-连接导线；56-保护镜片；
[0039]561-第二固定架；60-待加工圆管材料
【具体实施方式】
[0040]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0041]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
[0042]还需要说明的是，本实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
[0043]参照图1至图4，本实用新型提供的激光加工设备主要应用于圆管材料的加工，具体为圆管材料的精密切割或精密钻孔。所述激光加工设备包括基座10、设于基座10上的X轴运动机构20、设于X轴运动机构20上用于装夹待加工圆管材料60的装夹组件30、设于基座10上的Z轴运动机构40、设于Z轴运动机构40上的激光加工头50以及控制以上述各部件协调运动的计算机系统(图中未示出)。
[0044]本实施例中，基座10采用大理石制作，而在基座10还设有大理石主梁11，Z轴运动机构40设于大理石主梁11上。大理石重量重，采用其来制作基座10与主梁，能保证整台设备的稳定性。Z轴运动机构40包括Z轴底座41、设于Z轴底座41上的Z轴滑轨42、滑动设置于Z轴滑轨42上的Z轴载物台43，激光加工头50设置于Z轴载物台43上，Z轴载物台43可带动激光加工头50沿Z轴滑轨42上下移动，Z轴载物台43的运动由计算机系统来控制。
[0045]由图4可以看出，大理石主梁11上还设有多个线缆孔111，以供设备中各线缆由此通过，这样，对线缆进行规化，避免交错相互缠绕。
[0046]同样的，X轴运动机构20包括 X轴底座21、设于X轴底座21上的X轴滑轨22、滑动设于X轴滑轨22上的X轴载物台23，装夹组件30设置于X轴载物台23上，X轴载物台23可带动装夹组件30沿X轴滑轨22左右移动，X轴载物台23的运动由计算机系统来控制。
[0047]装夹组件30包括相对设置的两支架31以及分别设于各支架31上的电机32。两电机32水平相对设置，两电机32的电机轴(图中未标号)位于内侧，由图1、图2所示，待加工圆管材料60的两端分别与两电机32的电机轴连接。两电机32的旋转通过计算机系统控制，两电机32转动时带动待加工圆管材料60绕其中心轴旋转。
[0048]作为优选的实施例，各电机32的电机轴上均设有可与电机轴同轴转动的固定轴33。由图1、图2所示，固定轴33上具有多个同轴心的安装台阶34，各安装台阶34的直径不同，多个安装台阶34依次叠置，各安装台阶34均具有固定孔(图中未示出)，且固定孔的孔径不同。装夹时，待加工圆管材料60的两端分别插设于两安装台阶34的固定孔内。由于安装台阶34的固定孔孔径不同，故可以将不同直径的待加工圆管材料60安装在固定轴33的安装台阶34上。
[0049]本实施例中激光加工设备，在加工圆管材料时，首先将待加工圆管材料60的两端分别安装在安装台阶34的固定孔内，然后由计算机系统控制Z轴载物台43在竖直方向上运动，Z轴载物台43带动激光加工头50上下运动，自动寻找焦点，将聚焦激光束的焦点调节至待加工圆管材料60的外壁，然后开始加工，通过计算机控制X轴载物台23带动装夹组件30及待加工圆管材料60在水平方向上运动，并同时通过电机32带动待加工圆管材料60绕其中心轴旋转，从而在待加工圆管材料60上加工出所需图形。
[0050]参照图5至图8，激光加工头50包括壳体51、设于壳体51下部的辅助件52以及位于壳体51顶部的激光器(图中未示出)。壳体51具有垂直贯通的中空孔511，中空孔511上部设有聚焦镜53，中空孔511的下部设有锥状气嘴54，壳体51上设有与锥状气嘴54连通的辅助气体通道512，辅助件52具有容置腔521，容置腔521的底部呈锥状，容置腔521的底部具有贯通的通孔522，锥状气嘴54置于容置腔521内且与通孔522连通，辅助件52的底部设有截面呈弧形的定位槽523，辅助件52内活动设置压力传感器55，压力传感器55与计算机系统连接，压力传感器55的探头端伸入定位槽523内。
[0051]本实施例中，在激光加工过程中，激光器发出的激光束经聚焦镜53聚焦后穿过锥状气嘴54及通孔522发射到待加工圆管材料60上，当待加工圆管材料60旋转时，或因待加工圆管材料60表面不规则的起伏或者因待加工圆管材料60没有严格沿其中心轴旋转产生表面起伏等，压力传感器55反馈给计算机系统不同的压力信号，这样，计算机系统控制Z轴运动机构40调整激光加工头50与待加工圆管材料60表面之间的相对距离，从而保持聚焦激光束的焦点始终位于待加工圆管材料60上，进而保证加工效果及效率。
[0052]具体地，聚焦镜53通过一第一固定架531固定于中空孔511上部。中空孔511上部设有内螺纹(图中未示出)，第一固定架531设有与所述内螺纹配合的外螺纹(图中未示出)。聚焦镜53可以是单片式透镜，也可以为多片组合式透镜，聚焦镜53的上表面与下表面均镀有对激光束高透射的膜层(图中未示出)，以便激光束高效透射。
[0053]进一步地，壳体51内水平插拔固定一保护镜片56，保护镜片56位于聚焦镜53正下方且位于锥状气嘴54正上方。具体地，保护镜片56置于一第二固定架561内，第二固定架561由壳体51的外侧伸入壳体51内并通过第一锁紧件(图中未示出)锁紧固定。第二固定架561将中空孔511分隔为上下两部分，辅助气体通道512位于保护镜片56下方，辅助气体通道512与中空孔511的下部分连通。当激光器发出的激光束到达聚焦镜53后，聚焦镜53对激光束聚焦，然后透过保护镜片56，并穿过锥状气嘴54的出口，激光束的焦点位置位于锥状气嘴54的出口的下方。辅助气体由辅助气体通道512进入，并由锥状气嘴54的出口流出，辅助气体与激光束同轴。第二固定架561及保护镜片56对中空孔511的上部起到密封作用，由辅助气体通道512通入的辅助气体因第二固定架561的阻隔不会进入中空孔511的上部，从而防止辅助气体由中空孔511上部分泄露，保证辅助气体向下流动，并由锥状气嘴54出口流出，从而对激光加工起到辅助作用。保护镜片56的上表面与下表面均为平面，且上表面与下表面均镀有对激光束高透射的膜层(图中未示出)，以便激光束高效透射。保护镜片56有能效防止环境中的灰尘或者激光加工中产生的飞溅物污染聚焦镜53，从而起到保护聚焦镜53的作用，延长聚焦镜53的使用寿命。第二固定架561插拔设置，这样，将第二固定架561从壳体51上抽出即可很方便地更换保护镜片56。
[0054]本实施例中，中空孔511的下部设有内螺纹(图中未示出)。锥状气嘴54的顶端具有外螺纹，锥状气嘴54通过螺纹配合固定于中空孔511的下部。容置腔521的上部呈大，下部呈锥状，壳体51的下部伸入容置腔521的上部内，辅助件52的侧壁上设有伸入容置腔521内用于抵顶壳体51的下部的第二锁紧件(图中未示出)。采用这种固定方式，可以调节壳体51的插入深度，从而调节壳体51与辅助件52的相对位置。
[0055]如图9所示，容置腔521底部的通孔522略大于锥状气嘴54的出口。而定位槽523截面呈弧形，其比待加工圆管材料60的外径略大。定位槽523的弧形大小根据待加工圆管材料60的直径而确定。本实施例中，辅助件52为多个，多个辅助件52的定位槽523的弧形角度不同，多个辅助件52可互换地固定于壳体51的下部，针对不同外径的待加工圆管材料60，使用对应的辅助件52。因辅助件52是通过第二锁紧件即螺钉直接紧固在壳体51下部，所以更换不同的辅助件52也非常方便。如图11所示，当加工圆管材料时，因辅助件52定位槽523的圆弧直径略大，待加工圆管材料60的上部恰好被辅助件52底面定位槽523包围。
[0056]本实施例中，辅助件52通过第二锁紧件即螺钉直接紧固在壳体51下部，所以拆卸辅助件52也非常方便。当安装辅助件52时，可以对圆管形状的材料进行精密激光加工，而取下辅助件52，则本实用新型的激光加工头50能够对平面材料进行激光加工。故本实施例的激光加工头50能够加工平面材料和待加工圆管材料60，可在平面材料与圆管材料之间自由切换。
[0057]如图6、图8所示，辅助件52上还设有与外部抽风装置连接的抽风通道524，抽风通道524与通孔522、容置腔521及锥状气嘴54连通。由图中可以看出，容置腔521的下部内壁与锥状气嘴54外壁之间具有空隙，抽风通道524与此空隙、通孔522及定位槽523连通。将抽风通道524与外部抽风装置连接，即可对加工过程中产生的灰尘抽离，如图11、图12所示，箭头所示为激光加工区域气流流动方向。通过将粉尘从抽风通道524抽离，有效避免加工产生的粉尘影响加工，避免加工产生的粉尘上升污染保护镜片56进而降低保护镜片56的激光透射率，延长了保护镜片56的使用寿命，并保证保护镜片56的透射率稳定，从而保证激光精密加工质量的稳定性。
[0058]如图10、图13所示，辅助件52内倾斜设置两个与定位槽523连通的安装孔(图中未标号)，两安装孔以锥状气嘴54为中心对称设置，压力传感器55为两个，分别置于两安装孔内，各压力传感器55的探头端由安装孔伸入定位槽523内，各压力传感器55的另一端固定于一弹性固定座551上，压力传感器55的连接导线552经弹性固定座551延伸至辅助件52外与计算机系统连接。
[0059]由于设置压力传感器55，使得本实施例中激光加工头50具有自动判断、寻找焦点功能、防撞功能以及随动功能。在未加工时，弹性固定座551处于自然状态，此时压力传感器55的探头端没有与待加工圆管材料60接触，所以无压力，压力传感器55的探头端由安装孔向定位槽523内伸出一定长度。当待加工圆管材料60需要被加工时，计算机控制Z轴载物台43带动激光加工头50上下运动，而待加工圆管材料60保持水平，且保持位置不变，随着激光加工头50向下移动(即向待加工圆管材料60运动)，激光加工头50整体下降，辅助件52的定位槽523将逐渐包围待加工圆管材料60，即相当于待加工圆管材料60将逐渐进入辅助件52的定位槽523，因为压力传感器55探头端此时伸入定位槽523内，故当待加工圆管材料60在进入定位槽523的过程中，将首先接触到压力传感器55的探头端，此时压力传感器55受到待加工圆管材料60的压力，弹性固定座551收缩，压力传感器55的探头端逐渐缩入安装孔内，弹性固定座551保证压力传感器55受到压力时能够缩回安装孔内，以免压力传感器55的探头端被逐渐进入的待加工圆管材料60损坏。
[0060]压力传感器55所探测的压力信号由压力传感器55的连接导线552传送至计算机。当待加工圆管 材料60恰好接触到压力传感器55的探头端时，由于此时仅仅是接触到压力传感器55，并没有产生压力，压力传感器55探测的压力信号为零，随着Z轴载物台43带动激光加工头50整体向下移动，待加工圆管材料60逐渐进入辅助件52的定位槽523内，压力传感器55的探头端受到挤压，弹性固定座551收缩，并带动压力传感器55缩入安装孔内，以保证压力传感器55的探头端不被损坏，弹性固定座551收缩后，同时产生弹力，即产生将压力传感器55推向待加工圆管材料60表面的弹力，受到弹力后，压力传感器55的探头端将以更大的力压在待加工圆管材料60的表面上，此时压力传感器55探测到的压力信号将增大。弹性固定座551收缩的越多，产生的弹力越大，则压力传感器55探测到的压力信号将越大。
[0061]因压力传感器55探测得到的压力信号传送至计算机系统，故可以在计算机设定，当压力信号达到一定值A时，即可认为此时聚焦激光束的焦点恰好位于待加工圆管材料60上，则计算机停止Z轴载物台43的向下运动，故本实施例的激光加工头50能自动寻找焦点，自动将聚焦激光束的焦点调节至待加工圆管材料60上。
[0062]同时，也可以在计算机系统中设定，当压力信号增大到一定值B (B>A)，即可认为待加工圆管材料60的表面即将撞到辅助件52的定位槽523，需要立即停止Z轴继续向下运动，故本实施例的激光加工头50还具有防止待加工圆管材料60表面撞到激光加工头50的功能。
[0063]另外，当计算机系统控制Z轴载物台43带动激光加工头50整体向下运动过程中，激光加工头50自动寻找焦点，即当压力信号达到一定值A时，聚焦激光束的焦点恰好位于待加工圆管材料60中，则计算机停止Z轴的向下运动，此时可对待加工圆管材料60进行精密激光加工。在激光加工过程中，待加工圆管材料60会绕其中心轴旋转，因待加工圆管材料60并非完全标准，其表面可能存在变形、起伏，而且，也难以保证绕着待加工圆管材料60的中心轴旋转，导致在加工过程中，待加工圆管材料60表面将产生起伏，此时，因为压力传感器55不断探测压力信号并发送至计算机系统，当计算机系统接收到的压力信号改变时，表明待加工圆管材料60表面产生了起伏，聚焦激光束的焦点偏离了待加工圆管材料60，则激光加工质量和效率将会下降，为了保证聚焦激光束焦点始终位于待加工圆管材料60内，当计算机接收到的压力信号小于A时，表明待加工圆管材料60表面降低，则此时计算机将控制Z轴带动激光加工头50整体向下移动，压力传感器55探测的压力信号将不断增大，直至增大到A，则聚焦激光束82的焦点又位于待加工圆管材料60内。当计算机接收到的压力信号大于B时，表明待加工圆管材料60表面增高，则此时计算机将控制Z轴载物台43带动激光加工头50整体向上移动，压力传感器55探测的压力信号将不断变小，直至变小至A，则聚焦激光束的焦点又位于待加工圆管材料60内。故本实施例中的激光加工头50具有随动功能，即在加工过程中，当待加工圆管材料60的表面发生变形、起伏或者因加工时旋转轴不是待加工圆管材料60的中心轴导致发生起伏时，激光加工头50能够自动调节与待加工圆管材料60的相对位置，始终维持聚焦激光束的焦点位于待加工圆管材料60上，从而保证激光加工质量及效率。
[0064]综上，本实施例提供的应用于圆管材料激光加工头具有以下有益效果:
[0065]一、使用压力传感器55来探测待加工圆管材料60对激光加工头50产生的压力信号，实现自动寻找焦点，自动将聚焦激光束的焦点调节至待加工圆管材料60上。
[0066]二、使用压力传感器55，当压力信号达到一定值时，停止激光加工头50的运动，具有防止待加工圆管材料60表面撞到激光加工头50的功能。
[0067]三、激光加工头50具有随动功能，即在加工过程中，当待加工圆管材料60的表面发生变形、起伏或者因加工时旋转轴不是待加工圆管材料60的中心轴导致发生起伏时，激光加工头50能够自动调节与待加工圆管材料60的相对位置，始终维持聚焦激光束的焦点位于待加工圆管材料60内，从而保证激光加工质量及效率。
[0068]四、激光加工头50配备多个可互换的辅助件52，可针对不同直径的待加工圆管材料60，而且辅助件52拆装也非常方便。
[0069]五、设置抽风通道524，通过将粉尘从抽风通道524抽离，有效避免加工产生的粉尘影响加工，避免加工产生的粉尘上升污染保护镜片56进而降低保护镜片56的激光透射率，延长了保护镜片56的使用寿命，并保证保护镜片56的透射率稳定，从而保证激光精密加工质量的稳定性。
[0070]六、保护镜片56可以从方便地从壳体51中取出，以便更换保护镜片56。
[0071]七、第二固定架561及保护镜片56对中空孔511的上部起到密封作用，由辅助气体通道512通入的辅助气体因第二固定架561的阻隔不会进入中空孔511的上部，从而防止辅助气体从中空孔511上部分泄露，保证辅助气体向下流动，并由锥状气嘴54出口流出，从而对激光加工起到辅助作用。
[0072]以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种应用于圆管材料的激光加工头，其特征在于:包括壳体、设于所述壳体下部的辅助件以及位于所述壳体顶部的激光器，所述壳体具有垂直贯通的中空孔，所述中空孔上部设有聚焦镜，所述中空孔的下部设有锥状气嘴，所述壳体上设有与所述锥状气嘴连通的辅助气体通道，所述辅助件具有容置腔，所述容置腔的底部呈锥状，所述容置腔的底部具有贯通的通孔，所述锥状气嘴置于所述容置腔内且与所述通孔连通，所述辅助件的底部设有截面呈弧形的定位槽，所述定位槽与所述通孔连通，所述辅助件内活动设置有压力传感器，所述压力传感器与计算机系统连接，压力传感器的探头端伸入所述定位槽内。2.如权利要求1所述的一种应用于圆管材料的激光加工头，其特征在于:所述聚焦镜的上表面与下表面上均镀有可供激光束透射的膜层。3.如权利要求1所述的一种应用于圆管材料的激光加工头，其特征在于:所述聚焦镜为单片式透镜或多片组合式透镜。4.如权利要求1或2或3所述的一种应用于圆管材料的激光加工头，其特征在于:所述聚焦镜固定于一第一固定架内，所述第一固定架通过螺纹结构固定于所述中空孔的上部。5.如权利要求1所述的一种应用于圆管材料的激光加工头，其特征在于:所述壳体内水平插拔固定一保护镜片，所述保护镜片位于所述聚焦镜正下方且位于所述锥状气嘴正上方，所述辅助气体通道位于所述保护镜片下方。6.如权利要求5所述的一种应用于圆管材料的激光加工头，其特征在于:所述保护镜片置于一第二固定架内，所述第二固定架由所述壳体的外侧伸入所述壳体内并通过第一锁紧件锁紧固定。7.如权利要求1所述的一种应用于圆管材料的激光加工头，其特征在于:所述壳体的下部伸入所述容置腔内，所述辅助件的侧壁上设有伸入所述容置腔内用于抵顶所述壳体的下部的第二锁紧件。8.如权利要求7所述的一种应用于圆管材料的激光加工头，其特征在于:所述辅助件为多个，多个所述辅助件的定位槽的弧形角度不同，多个所述辅助件可互换地固定于所述壳体的下部。9.如权利要求1所述的一种应用于圆管材料的激光加工头，其特征在于:所述辅助件上还设有与外部抽风装置连接的抽风通道，所述抽风通道与所述通孔、所述容置腔及所述锥状气嘴连通。10.如权利要求1所述的一种应用于圆管材料的激光加工头，其特征在于:所述辅助件内倾斜设置两个与所述通孔连通的安装孔，两所述安装孔以所述锥状气嘴为中心对称设置，所述压力传感器为两个，两所述压力传感器分别置于所述两安装孔内，各所述压力传感器的探头端由所述安装孔伸入所述定位槽内，各所述压力传感器的另一端固定于一弹性固定座上。
【专利摘要】本实用新型涉及激光加工技术领域，提供一种应用于圆管材料的激光加工头，包括壳体、设于壳体下部的辅助件以及位于壳体顶部的激光器，壳体具有垂直贯通的中空孔，中空孔上部设有聚焦镜，中空孔的下部设有锥状气嘴，壳体上设有与锥状气嘴连通的辅助气体通道，辅助件具有容置腔，容置腔的底部呈锥状，容置腔的底部具有贯通的通孔，锥状气嘴置于容置腔内且与通孔连通，辅助件的底部设有截面呈弧形的定位槽，定位槽与通孔连通，辅助件内活动设置压力传感器，压力传感器与计算机系统连接，压力传感器的探头端伸入定位槽内。采用这种激光加工头，解决了加工圆管材料对焦难，加工质量差，效率低的问题。
【IPC分类】B23K101/06, B23K26/08, B23K26/142, B23K26/14, B23K26/046
【公开号】CN204700436
【申请号】CN201520223391
【发明人】赵建涛, 肖磊, 杨锦彬, 宁艳华, 高云峰
【申请人】大族激光科技产业集团股份有限公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年4月14日
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及激光加工技术领域，更具体地说，是涉及一种应用于圆管材料激光加工头。
【背景技术】
[0002]激光具有高亮度、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。
[0003]激光加工中较常见的为激光切割及激光打孔。随着激光切割在各个领域的广泛使用，各种材料的切割使用到了激光切割方式。随着工业的发展，对于加工材料的精密激光切割、打孔日渐成为激光切割、打孔的主要发展方向。
[0004]其中，对于圆管材料的精密激光切割、打孔需求越来越多，对于直径较小的圆管，一般机械加工的方法很难满足精密切割、打孔要求，而精密激光切割、打孔切缝小、表面粗糙度下、尺寸精度高、热影响区小、无机械应力及表面损伤等特点，并且可以精确的切割形状复杂的微细零件，因此对于薄壁圆管的加工一般采用激光精密切割、打孔。例如，利用激光精密加工血管支架，因血管支架直径较小，且圆管的壁较薄，需要采用激光精密切割、打孔。
[0005]在平面材料的激光精密切割、打孔过程中，激光切割头的气嘴与待切割平面材料表面的距离决定了激光精密切割、打孔的断面质量及切割、打孔速度。在切割、打孔过程中，需要维持气嘴到工件表面的高度一致。在利用激光对圆管材料进行精密切割及打孔时，为保证切割、打孔质量及速度，确保当圆管材料表面发生变形、扭曲等仍能达到最佳切割效果，也需要维持气嘴与待切割圆管材料表面的距离，而圆管材料因为其表面为非平面，在加工过程中需自动寻找焦点，并将激光焦点调至圆管材料上，但是目前的激光加工设备均不具备上述特点，因此，针对圆管材料的激光加工效果不理想。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的在于提供应用于圆管材料激光加工头，旨在解决现有技术中采用激光加工圆管材料时对焦难，加工质量差，效率低的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是:提供一种应用于圆管材料的激光加工头，包括壳体、设于所述壳体下部的辅助件以及位于所述壳体顶部的激光器，所述壳体具有垂直贯通的中空孔，所述中空孔上部设有聚焦镜，所述中空孔的下部设有锥状气嘴，所述壳体上设有与所述锥状气嘴连通的辅助气体通道，所述辅助件具有容置腔，所述容置腔的底部呈锥状，所述容置腔的底部具有贯通的通孔，所述锥状气嘴置于所述容置腔内且与所述通孔连通，所述辅助件的底部设有截面呈弧形的定位槽，所述定位槽与所述通孔连通，所述辅助件内活动设置有压力传感器，所述压力传感器与所述计算机系统连接，压力传感器的探头端伸入所述定位槽内。
[0008]可选地，所述聚焦镜的上表面与下表面上均镀有可供激光束透射的膜层。
[0009]可选地，所述聚焦镜为单片式透镜或多片组合式透镜。
[0010]可选地，所述聚焦镜固定于一第一固定架内，所述第一固定架通过螺纹结构固定于所述中空孔的上部。
[0011]可选地，所述壳体内水平插拔固定一保护镜片，所述保护镜片位于所述聚焦镜正下方且位于所述锥状气嘴正上方，所述辅助气体通道位于所述保护镜片下方。
[0012]可选地，所述保护镜片置于一第二固定架内，所述第二固定架由所述壳体的外侧伸入所述壳体内并通过第一锁紧件锁紧固定。
[0013]可选地，所述壳体的下部伸入所述容置腔内，所述辅助件的侧壁上设有伸入所述容置腔内用于抵顶所述壳体的下部的第二锁紧件。
[0014]可选地，所述辅助件为多个，多个所述辅助件的定位槽的弧形角度不同，多个所述辅助件可互换地固定于所述壳体的下部。
[0015]可选地，所述辅助件上还设有与外部抽风装置连接的抽风通道，所述抽风通道与所述通孔、所述容置腔及所述锥状气嘴连通。
[0016]可选地，所述辅助件内倾斜设置两个与所述通孔连通的安装孔，两所述安装孔以所述锥状气嘴为中心对称设置，所述压力传感器为两个，两所述压力传感器分别置于所述两安装孔内，各所述压力传感器的探头端由所述安装孔伸入所述定位槽内，各所述压力传感器的另一端固定于一弹性固定座上。
[0017]本实用新型中，激光加工头具有自动寻找焦点的功能，将聚焦激光束的焦点调节至待加工圆管材料上，当压力信号达到一定值时，停止激光加工头的运动，具有防止待加工圆管材料表面撞到激光加工头的功能；且在加工过程中，当待加工圆管材料的表面发生变形、起伏或者因加工时旋转轴不是待加工圆管材料的中心轴导致发生起伏时，激光加工头自动调节与待加工圆管材料的相对位置，始终维持聚焦激光束的焦点位于待加工圆管材料内，从而保证激光加工质量及效率。
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型实施例中激光加工设备的结构示意图；
[0019]图2是本实用新型实施例中激光加工设备的主视图；
[0020]图3是本实用新型实施例中激光加工设备的侧视图；
[0021]图4是本实用新型实施例中激光加工设备的后视图；
[0022]图5是本实用新型实施例中激光加工头的主视图；
[0023]图6是图5中A-A剖视图；
[0024]图7是本实用新型实施例中激光加工头的侧视图；
[0025]图8是图7中B-B剖视图；
[0026]图9是图6中C处放大图；
[0027]图10是图8中D处放大图；
[0028]图11是本实用新型实施例中激光加工头在加工圆形管材时的局部放大图一；
[0029]图12是本实用新型实施例中激光加工头在加工圆形管材时的局部放大图一；
[0030]图13是本实用新型实施例中激光加工头的仰视图；
[0031]10-基座；11_大理石主梁；Ill-线缆孔； 20-X轴运动机构；
[0032]21-X轴底座； 22-X轴滑轨；23-X轴载物台；30-装夹组件；
[0033]31-支架；32-电机；33-固定轴；34-安装台阶；
[0034]40-Z轴运动机构；41-Z轴底座； 42-Z轴滑轨； 43-Z轴载物台；
[0035]50-激光加工头；51-壳体；511-中空孔； 512-辅助气体通道；
[0036]52-辅助件；521-容置腔；522-通孔；523-定位槽；
[0037]524-抽风通道；53-聚焦镜；531-第一固定架；54-锥状气嘴；
[0038]55-压力传感器；551-弹性固定座；552-连接导线；56-保护镜片；
[0039]561-第二固定架；60-待加工圆管材料
【具体实施方式】
[0040]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0041]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
[0042]还需要说明的是，本实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
[0043]参照图1至图4，本实用新型提供的激光加工设备主要应用于圆管材料的加工，具体为圆管材料的精密切割或精密钻孔。所述激光加工设备包括基座10、设于基座10上的X轴运动机构20、设于X轴运动机构20上用于装夹待加工圆管材料60的装夹组件30、设于基座10上的Z轴运动机构40、设于Z轴运动机构40上的激光加工头50以及控制以上述各部件协调运动的计算机系统(图中未示出)。
[0044]本实施例中，基座10采用大理石制作，而在基座10还设有大理石主梁11，Z轴运动机构40设于大理石主梁11上。大理石重量重，采用其来制作基座10与主梁，能保证整台设备的稳定性。Z轴运动机构40包括Z轴底座41、设于Z轴底座41上的Z轴滑轨42、滑动设置于Z轴滑轨42上的Z轴载物台43，激光加工头50设置于Z轴载物台43上，Z轴载物台43可带动激光加工头50沿Z轴滑轨42上下移动，Z轴载物台43的运动由计算机系统来控制。
[0045]由图4可以看出，大理石主梁11上还设有多个线缆孔111，以供设备中各线缆由此通过，这样，对线缆进行规化，避免交错相互缠绕。
[0046]同样的，X轴运动机构20包括 X轴底座21、设于X轴底座21上的X轴滑轨22、滑动设于X轴滑轨22上的X轴载物台23，装夹组件30设置于X轴载物台23上，X轴载物台23可带动装夹组件30沿X轴滑轨22左右移动，X轴载物台23的运动由计算机系统来控制。
[0047]装夹组件30包括相对设置的两支架31以及分别设于各支架31上的电机32。两电机32水平相对设置，两电机32的电机轴(图中未标号)位于内侧，由图1、图2所示，待加工圆管材料60的两端分别与两电机32的电机轴连接。两电机32的旋转通过计算机系统控制，两电机32转动时带动待加工圆管材料60绕其中心轴旋转。
[0048]作为优选的实施例，各电机32的电机轴上均设有可与电机轴同轴转动的固定轴33。由图1、图2所示，固定轴33上具有多个同轴心的安装台阶34，各安装台阶34的直径不同，多个安装台阶34依次叠置，各安装台阶34均具有固定孔(图中未示出)，且固定孔的孔径不同。装夹时，待加工圆管材料60的两端分别插设于两安装台阶34的固定孔内。由于安装台阶34的固定孔孔径不同，故可以将不同直径的待加工圆管材料60安装在固定轴33的安装台阶34上。
[0049]本实施例中激光加工设备，在加工圆管材料时，首先将待加工圆管材料60的两端分别安装在安装台阶34的固定孔内，然后由计算机系统控制Z轴载物台43在竖直方向上运动，Z轴载物台43带动激光加工头50上下运动，自动寻找焦点，将聚焦激光束的焦点调节至待加工圆管材料60的外壁，然后开始加工，通过计算机控制X轴载物台23带动装夹组件30及待加工圆管材料60在水平方向上运动，并同时通过电机32带动待加工圆管材料60绕其中心轴旋转，从而在待加工圆管材料60上加工出所需图形。
[0050]参照图5至图8，激光加工头50包括壳体51、设于壳体51下部的辅助件52以及位于壳体51顶部的激光器(图中未示出)。壳体51具有垂直贯通的中空孔511，中空孔511上部设有聚焦镜53，中空孔511的下部设有锥状气嘴54，壳体51上设有与锥状气嘴54连通的辅助气体通道512，辅助件52具有容置腔521，容置腔521的底部呈锥状，容置腔521的底部具有贯通的通孔522，锥状气嘴54置于容置腔521内且与通孔522连通，辅助件52的底部设有截面呈弧形的定位槽523，辅助件52内活动设置压力传感器55，压力传感器55与计算机系统连接，压力传感器55的探头端伸入定位槽523内。
[0051]本实施例中，在激光加工过程中，激光器发出的激光束经聚焦镜53聚焦后穿过锥状气嘴54及通孔522发射到待加工圆管材料60上，当待加工圆管材料60旋转时，或因待加工圆管材料60表面不规则的起伏或者因待加工圆管材料60没有严格沿其中心轴旋转产生表面起伏等，压力传感器55反馈给计算机系统不同的压力信号，这样，计算机系统控制Z轴运动机构40调整激光加工头50与待加工圆管材料60表面之间的相对距离，从而保持聚焦激光束的焦点始终位于待加工圆管材料60上，进而保证加工效果及效率。
[0052]具体地，聚焦镜53通过一第一固定架531固定于中空孔511上部。中空孔511上部设有内螺纹(图中未示出)，第一固定架531设有与所述内螺纹配合的外螺纹(图中未示出)。聚焦镜53可以是单片式透镜，也可以为多片组合式透镜，聚焦镜53的上表面与下表面均镀有对激光束高透射的膜层(图中未示出)，以便激光束高效透射。
[0053]进一步地，壳体51内水平插拔固定一保护镜片56，保护镜片56位于聚焦镜53正下方且位于锥状气嘴54正上方。具体地，保护镜片56置于一第二固定架561内，第二固定架561由壳体51的外侧伸入壳体51内并通过第一锁紧件(图中未示出)锁紧固定。第二固定架561将中空孔511分隔为上下两部分，辅助气体通道512位于保护镜片56下方，辅助气体通道512与中空孔511的下部分连通。当激光器发出的激光束到达聚焦镜53后，聚焦镜53对激光束聚焦，然后透过保护镜片56，并穿过锥状气嘴54的出口，激光束的焦点位置位于锥状气嘴54的出口的下方。辅助气体由辅助气体通道512进入，并由锥状气嘴54的出口流出，辅助气体与激光束同轴。第二固定架561及保护镜片56对中空孔511的上部起到密封作用，由辅助气体通道512通入的辅助气体因第二固定架561的阻隔不会进入中空孔511的上部，从而防止辅助气体由中空孔511上部分泄露，保证辅助气体向下流动，并由锥状气嘴54出口流出，从而对激光加工起到辅助作用。保护镜片56的上表面与下表面均为平面，且上表面与下表面均镀有对激光束高透射的膜层(图中未示出)，以便激光束高效透射。保护镜片56有能效防止环境中的灰尘或者激光加工中产生的飞溅物污染聚焦镜53，从而起到保护聚焦镜53的作用，延长聚焦镜53的使用寿命。第二固定架561插拔设置，这样，将第二固定架561从壳体51上抽出即可很方便地更换保护镜片56。
[0054]本实施例中，中空孔511的下部设有内螺纹(图中未示出)。锥状气嘴54的顶端具有外螺纹，锥状气嘴54通过螺纹配合固定于中空孔511的下部。容置腔521的上部呈大，下部呈锥状，壳体51的下部伸入容置腔521的上部内，辅助件52的侧壁上设有伸入容置腔521内用于抵顶壳体51的下部的第二锁紧件(图中未示出)。采用这种固定方式，可以调节壳体51的插入深度，从而调节壳体51与辅助件52的相对位置。
[0055]如图9所示，容置腔521底部的通孔522略大于锥状气嘴54的出口。而定位槽523截面呈弧形，其比待加工圆管材料60的外径略大。定位槽523的弧形大小根据待加工圆管材料60的直径而确定。本实施例中，辅助件52为多个，多个辅助件52的定位槽523的弧形角度不同，多个辅助件52可互换地固定于壳体51的下部，针对不同外径的待加工圆管材料60，使用对应的辅助件52。因辅助件52是通过第二锁紧件即螺钉直接紧固在壳体51下部，所以更换不同的辅助件52也非常方便。如图11所示，当加工圆管材料时，因辅助件52定位槽523的圆弧直径略大，待加工圆管材料60的上部恰好被辅助件52底面定位槽523包围。
[0056]本实施例中，辅助件52通过第二锁紧件即螺钉直接紧固在壳体51下部，所以拆卸辅助件52也非常方便。当安装辅助件52时，可以对圆管形状的材料进行精密激光加工，而取下辅助件52，则本实用新型的激光加工头50能够对平面材料进行激光加工。故本实施例的激光加工头50能够加工平面材料和待加工圆管材料60，可在平面材料与圆管材料之间自由切换。
[0057]如图6、图8所示，辅助件52上还设有与外部抽风装置连接的抽风通道524，抽风通道524与通孔522、容置腔521及锥状气嘴54连通。由图中可以看出，容置腔521的下部内壁与锥状气嘴54外壁之间具有空隙，抽风通道524与此空隙、通孔522及定位槽523连通。将抽风通道524与外部抽风装置连接，即可对加工过程中产生的灰尘抽离，如图11、图12所示，箭头所示为激光加工区域气流流动方向。通过将粉尘从抽风通道524抽离，有效避免加工产生的粉尘影响加工，避免加工产生的粉尘上升污染保护镜片56进而降低保护镜片56的激光透射率，延长了保护镜片56的使用寿命，并保证保护镜片56的透射率稳定，从而保证激光精密加工质量的稳定性。
[0058]如图10、图13所示，辅助件52内倾斜设置两个与定位槽523连通的安装孔(图中未标号)，两安装孔以锥状气嘴54为中心对称设置，压力传感器55为两个，分别置于两安装孔内，各压力传感器55的探头端由安装孔伸入定位槽523内，各压力传感器55的另一端固定于一弹性固定座551上，压力传感器55的连接导线552经弹性固定座551延伸至辅助件52外与计算机系统连接。
[0059]由于设置压力传感器55，使得本实施例中激光加工头50具有自动判断、寻找焦点功能、防撞功能以及随动功能。在未加工时，弹性固定座551处于自然状态，此时压力传感器55的探头端没有与待加工圆管材料60接触，所以无压力，压力传感器55的探头端由安装孔向定位槽523内伸出一定长度。当待加工圆管材料60需要被加工时，计算机控制Z轴载物台43带动激光加工头50上下运动，而待加工圆管材料60保持水平，且保持位置不变，随着激光加工头50向下移动(即向待加工圆管材料60运动)，激光加工头50整体下降，辅助件52的定位槽523将逐渐包围待加工圆管材料60，即相当于待加工圆管材料60将逐渐进入辅助件52的定位槽523，因为压力传感器55探头端此时伸入定位槽523内，故当待加工圆管材料60在进入定位槽523的过程中，将首先接触到压力传感器55的探头端，此时压力传感器55受到待加工圆管材料60的压力，弹性固定座551收缩，压力传感器55的探头端逐渐缩入安装孔内，弹性固定座551保证压力传感器55受到压力时能够缩回安装孔内，以免压力传感器55的探头端被逐渐进入的待加工圆管材料60损坏。
[0060]压力传感器55所探测的压力信号由压力传感器55的连接导线552传送至计算机。当待加工圆管 材料60恰好接触到压力传感器55的探头端时，由于此时仅仅是接触到压力传感器55，并没有产生压力，压力传感器55探测的压力信号为零，随着Z轴载物台43带动激光加工头50整体向下移动，待加工圆管材料60逐渐进入辅助件52的定位槽523内，压力传感器55的探头端受到挤压，弹性固定座551收缩，并带动压力传感器55缩入安装孔内，以保证压力传感器55的探头端不被损坏，弹性固定座551收缩后，同时产生弹力，即产生将压力传感器55推向待加工圆管材料60表面的弹力，受到弹力后，压力传感器55的探头端将以更大的力压在待加工圆管材料60的表面上，此时压力传感器55探测到的压力信号将增大。弹性固定座551收缩的越多，产生的弹力越大，则压力传感器55探测到的压力信号将越大。
[0061]因压力传感器55探测得到的压力信号传送至计算机系统，故可以在计算机设定，当压力信号达到一定值A时，即可认为此时聚焦激光束的焦点恰好位于待加工圆管材料60上，则计算机停止Z轴载物台43的向下运动，故本实施例的激光加工头50能自动寻找焦点，自动将聚焦激光束的焦点调节至待加工圆管材料60上。
[0062]同时，也可以在计算机系统中设定，当压力信号增大到一定值B (B>A)，即可认为待加工圆管材料60的表面即将撞到辅助件52的定位槽523，需要立即停止Z轴继续向下运动，故本实施例的激光加工头50还具有防止待加工圆管材料60表面撞到激光加工头50的功能。
[0063]另外，当计算机系统控制Z轴载物台43带动激光加工头50整体向下运动过程中，激光加工头50自动寻找焦点，即当压力信号达到一定值A时，聚焦激光束的焦点恰好位于待加工圆管材料60中，则计算机停止Z轴的向下运动，此时可对待加工圆管材料60进行精密激光加工。在激光加工过程中，待加工圆管材料60会绕其中心轴旋转，因待加工圆管材料60并非完全标准，其表面可能存在变形、起伏，而且，也难以保证绕着待加工圆管材料60的中心轴旋转，导致在加工过程中，待加工圆管材料60表面将产生起伏，此时，因为压力传感器55不断探测压力信号并发送至计算机系统，当计算机系统接收到的压力信号改变时，表明待加工圆管材料60表面产生了起伏，聚焦激光束的焦点偏离了待加工圆管材料60，则激光加工质量和效率将会下降，为了保证聚焦激光束焦点始终位于待加工圆管材料60内，当计算机接收到的压力信号小于A时，表明待加工圆管材料60表面降低，则此时计算机将控制Z轴带动激光加工头50整体向下移动，压力传感器55探测的压力信号将不断增大，直至增大到A，则聚焦激光束82的焦点又位于待加工圆管材料60内。当计算机接收到的压力信号大于B时，表明待加工圆管材料60表面增高，则此时计算机将控制Z轴载物台43带动激光加工头50整体向上移动，压力传感器55探测的压力信号将不断变小，直至变小至A，则聚焦激光束的焦点又位于待加工圆管材料60内。故本实施例中的激光加工头50具有随动功能，即在加工过程中，当待加工圆管材料60的表面发生变形、起伏或者因加工时旋转轴不是待加工圆管材料60的中心轴导致发生起伏时，激光加工头50能够自动调节与待加工圆管材料60的相对位置，始终维持聚焦激光束的焦点位于待加工圆管材料60上，从而保证激光加工质量及效率。
[0064]综上，本实施例提供的应用于圆管材料激光加工头具有以下有益效果:
[0065]一、使用压力传感器55来探测待加工圆管材料60对激光加工头50产生的压力信号，实现自动寻找焦点，自动将聚焦激光束的焦点调节至待加工圆管材料60上。
[0066]二、使用压力传感器55，当压力信号达到一定值时，停止激光加工头50的运动，具有防止待加工圆管材料60表面撞到激光加工头50的功能。
[0067]三、激光加工头50具有随动功能，即在加工过程中，当待加工圆管材料60的表面发生变形、起伏或者因加工时旋转轴不是待加工圆管材料60的中心轴导致发生起伏时，激光加工头50能够自动调节与待加工圆管材料60的相对位置，始终维持聚焦激光束的焦点位于待加工圆管材料60内，从而保证激光加工质量及效率。
[0068]四、激光加工头50配备多个可互换的辅助件52，可针对不同直径的待加工圆管材料60，而且辅助件52拆装也非常方便。
[0069]五、设置抽风通道524，通过将粉尘从抽风通道524抽离，有效避免加工产生的粉尘影响加工，避免加工产生的粉尘上升污染保护镜片56进而降低保护镜片56的激光透射率，延长了保护镜片56的使用寿命，并保证保护镜片56的透射率稳定，从而保证激光精密加工质量的稳定性。
[0070]六、保护镜片56可以从方便地从壳体51中取出，以便更换保护镜片56。
[0071]七、第二固定架561及保护镜片56对中空孔511的上部起到密封作用，由辅助气体通道512通入的辅助气体因第二固定架561的阻隔不会进入中空孔511的上部，从而防止辅助气体从中空孔511上部分泄露，保证辅助气体向下流动，并由锥状气嘴54出口流出，从而对激光加工起到辅助作用。
[0072]以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种应用于圆管材料的激光加工头，其特征在于:包括壳体、设于所述壳体下部的辅助件以及位于所述壳体顶部的激光器，所述壳体具有垂直贯通的中空孔，所述中空孔上部设有聚焦镜，所述中空孔的下部设有锥状气嘴，所述壳体上设有与所述锥状气嘴连通的辅助气体通道，所述辅助件具有容置腔，所述容置腔的底部呈锥状，所述容置腔的底部具有贯通的通孔，所述锥状气嘴置于所述容置腔内且与所述通孔连通，所述辅助件的底部设有截面呈弧形的定位槽，所述定位槽与所述通孔连通，所述辅助件内活动设置有压力传感器，所述压力传感器与计算机系统连接，压力传感器的探头端伸入所述定位槽内。2.如权利要求1所述的一种应用于圆管材料的激光加工头，其特征在于:所述聚焦镜的上表面与下表面上均镀有可供激光束透射的膜层。3.如权利要求1所述的一种应用于圆管材料的激光加工头，其特征在于:所述聚焦镜为单片式透镜或多片组合式透镜。4.如权利要求1或2或3所述的一种应用于圆管材料的激光加工头，其特征在于:所述聚焦镜固定于一第一固定架内，所述第一固定架通过螺纹结构固定于所述中空孔的上部。5.如权利要求1所述的一种应用于圆管材料的激光加工头，其特征在于:所述壳体内水平插拔固定一保护镜片，所述保护镜片位于所述聚焦镜正下方且位于所述锥状气嘴正上方，所述辅助气体通道位于所述保护镜片下方。6.如权利要求5所述的一种应用于圆管材料的激光加工头，其特征在于:所述保护镜片置于一第二固定架内，所述第二固定架由所述壳体的外侧伸入所述壳体内并通过第一锁紧件锁紧固定。7.如权利要求1所述的一种应用于圆管材料的激光加工头，其特征在于:所述壳体的下部伸入所述容置腔内，所述辅助件的侧壁上设有伸入所述容置腔内用于抵顶所述壳体的下部的第二锁紧件。8.如权利要求7所述的一种应用于圆管材料的激光加工头，其特征在于:所述辅助件为多个，多个所述辅助件的定位槽的弧形角度不同，多个所述辅助件可互换地固定于所述壳体的下部。9.如权利要求1所述的一种应用于圆管材料的激光加工头，其特征在于:所述辅助件上还设有与外部抽风装置连接的抽风通道，所述抽风通道与所述通孔、所述容置腔及所述锥状气嘴连通。10.如权利要求1所述的一种应用于圆管材料的激光加工头，其特征在于:所述辅助件内倾斜设置两个与所述通孔连通的安装孔，两所述安装孔以所述锥状气嘴为中心对称设置，所述压力传感器为两个，两所述压力传感器分别置于所述两安装孔内，各所述压力传感器的探头端由所述安装孔伸入所述定位槽内，各所述压力传感器的另一端固定于一弹性固定座上。
【专利摘要】本实用新型涉及激光加工技术领域，提供一种应用于圆管材料的激光加工头，包括壳体、设于壳体下部的辅助件以及位于壳体顶部的激光器，壳体具有垂直贯通的中空孔，中空孔上部设有聚焦镜，中空孔的下部设有锥状气嘴，壳体上设有与锥状气嘴连通的辅助气体通道，辅助件具有容置腔，容置腔的底部呈锥状，容置腔的底部具有贯通的通孔，锥状气嘴置于容置腔内且与通孔连通，辅助件的底部设有截面呈弧形的定位槽，定位槽与通孔连通，辅助件内活动设置压力传感器，压力传感器与计算机系统连接，压力传感器的探头端伸入定位槽内。采用这种激光加工头，解决了加工圆管材料对焦难，加工质量差，效率低的问题。
【IPC分类】B23K101/06, B23K26/08, B23K26/142, B23K26/14, B23K26/046
【公开号】CN204700436
【申请号】CN201520223391
【发明人】赵建涛, 肖磊, 杨锦彬, 宁艳华, 高云峰
【申请人】大族激光科技产业集团股份有限公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年4月14日
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