三维切割头的制作方法

1.本实用新型属于光纤切割头技术领域，具体涉及三维切割头。


背景技术：

2.激光切割作为一种相对比较成熟的加工工艺，由于其具有柔性化程度高、加工效率高、综合成本低、精度高、热影响区小等优势，被广泛应用于各种金属加工行业。
3.在现有的普通光纤切割头的操作过程中，激光进入光纤切割头内部通过准直组镜和聚焦组镜汇聚成激光点时，准直组件的效果差，其表现为在使用一段时间后，激光光纤偏离中心。不仅如此，普通光纤切割头的调焦机构采用凸轮结构，其调节不够精确。另一方面，扩束部分粗大笨重，其调焦部分位于下端，传感器经常上下运动，机床标定不方便，不仅如此，将保护镜片和聚焦镜片装在一起，更换保护镜片时，聚焦镜片容易受到污染，不便于防护。另外重要一点，目前的切割头的调焦方式都是手动调焦，特别是切割厚度大的工件，一般采用负焦穿孔，正焦切割的方式，依靠手动这样频繁调节焦距，非常麻烦。因此现有技术中的光纤切割头急需改进。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种三维切割头，旨在提供一种适用于多种测量环境的三维切割头。
5.本实用新型实施例是这样实现的，提供了一种三维切割头，所述切割头包括沿切割激光发射方向依次设置的qbh(quartz block holder，光纤接头连接器)、扩束部件、聚焦部件和切割嘴，所述扩束部件与聚焦部件连接；
6.所述聚焦部件包括聚焦镜腔和调焦组件，所述调焦组件包括偏心盘和与偏心盘活动连接的滑套，所述偏心盘位于聚焦镜腔的表面上，所述滑套位于聚焦镜腔内，所述聚焦镜腔与滑套配合的内周面上加工有阿基米德螺旋曲面；所述扩束部件包括准直组件、扩束器腔和扩束镜片组件，所述准直组件包括设置在扩束镜腔外侧的调节弹簧和调节螺钉。
7.优选的，多个所述调节螺钉和调节弹簧均设置在扩束镜腔横截面的两对角处。
8.优选的，所述调节螺钉和调节弹簧间隔设置。
9.优选的，所述聚焦部件与切割嘴之间设置有保护镜部件和传感器部件。
10.优选的，所述保护镜部件包括保护镜腔体和保护镜片组件，所述保护镜片组件设置在保护镜腔体内。
11.优选的，所述聚焦部件还包括聚焦镜片组件，所述聚焦镜片组件设置在滑套内，所述聚焦镜片组件通过转动偏心盘带动滑套在三维切割头轴线方向上移动实现调焦。
12.优选的，所述qbh接头部件发射出的点光源经扩束部件调节后成为一束准直平行光束，再经聚焦部件聚焦后形成切割用的光斑。
13.优选的，所述qbh接头部件、扩束镜片组件、聚焦镜片组件、保护镜片组件、传感器部件和切割嘴均同轴设置。
14.有益效果：
15.本实用新型中的准直组件采用调节弹簧和调节螺钉协同作用，实现经扩束部件调节后的准直光束与传感器部件和切割嘴在同一条直线上，达到同轴调节的目的；该切割头中的聚焦镜腔与滑套配合的内周面上设置有阿基米德螺旋曲面，从而保证了调焦的精准度；该切割头中的保护镜片和聚焦镜片分开设置，避免了更换保护镜片时聚焦镜片容易受到污染，防护效果差的问题。
附图说明：
16.图1是本实用新型中三维切割头的立体爆炸图；
17.图2是本实用新型中聚焦部件的爆炸示意图；
18.图3是本实用新型中扩束部件的爆炸示意图；
19.图4是本实用新型中扩束部件的俯视图；
20.图5是图4中扩束部件沿剖面线a-a的剖面图；
21.图6是本实用新型中三维切割头的平面示意图。
22.附图标记：
23.1-qbh接头部件；2-扩束部件；21-准直组件；211-调节弹簧；212-调节螺钉；22-扩束镜片组件；23-扩束镜腔；3-聚焦部件；31-调焦组件；311-偏心盘；312-滑套；313-刻度盘；32-聚焦镜腔；33-聚焦镜片组件；4-切割嘴；5-保护镜部件；6-传感器部件。
具体实施方式
24.为了使本实用新型要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。
25.本实用新型实施例提供一种三维切割头，该切割头从上至下依次包括 qbh接头部件、扩束部件、聚焦部件和切割嘴，所述qbh接头部件为激光器光纤连接的核心连接器，用于提供行业标准。所述扩束部件与聚焦部件固定连接，该固定连接可以为螺栓连接。
26.参见图1所示，本实用新型实施例提供一种三维切割头，所述切割头包括沿切割激光发射方向依次设置的qbh接头部件1、扩束部件2、聚焦部件3和切割头，所述qbh接头部件1为激光器光纤连接的核心连接器，用于提供行业标准的光纤接入口。所述扩束部件2与聚焦部件3固定连接，该固定连接可以为螺栓连接。
27.具体地，如图2所示，所述聚焦部件3包括调焦组件31和聚焦镜腔32，所述调焦组件31包括偏心盘311和与偏心盘311活动连接的滑套312，该活动连接可以为转动连接，所述偏心盘311通过刻度盘313卡设在聚焦镜腔32 卡槽内，所述滑套312位于聚焦镜腔32内，所述聚焦镜腔32与滑套312配合的内周面上设置有阿基米德螺旋曲面，用于保证调焦的精确度。如图3所示，所述扩束部件2包括准直组件21、扩束器腔23和扩束镜片组件22，所述准直组件21包括调节弹簧211和安装在扩束器腔23外侧的调节螺钉212，所述调节弹簧211。
28.本实施例中，所述qbh接头部件1发射出的点光源经扩束部件2调节后成为一束准直平行光束，经聚焦部件3聚焦后形成切割用的光斑。
29.本实施例中，所述聚焦部件3与切割嘴4之间从左到右依次设置有保护镜部件5和
传感器部件6，所述传感器部件6与保护镜部件5固定连接，该固定连接可以采用螺栓连接，所述传感器部件6与切割嘴4通过陶瓷环连接，并通过锁紧套锁紧连接，所述传感器部件6包括距离传感器，所述距离传感器用于持续监控以确保切割嘴4同加工件之间的直线距离恒定，所述陶瓷环用以确保距离传感器的电容值稳定。当切割嘴4靠近待切割的加工件时，切割嘴4与加工件之间就会产生一个微小的电容，待距离传感器检测到这个微小电容并把检测结果传送到控制系统后(图未示)，控制系统根据检测结果控制机床(图未示)上的伺服电机工作，伺服电机驱动切割嘴4并控制切割嘴4与钢板之间保持一个微小的恒定距离，由此保证切割效果。
30.本实施例中，所述保护镜部件5的下端面与聚焦镜腔32的上端面固定连接，该固定连接可以为螺栓连接，所述保护镜部件5包括保护镜腔和保护镜片组件，所述保护镜片组件安装在保护镜腔的空腔内，且其能够从前侧面置入并卡接在保护镜腔内，此安装方式便于更换保护镜片。所述保护镜片组件包括保护镜座、保护镜片和手柄，所述保护镜片为平面透镜，其正反面均可使用。所述保护镜片用于将聚焦镜片与外界分隔开，一方面，其能够起到保护聚焦镜片组件33的作用，使聚焦镜片组件33免受返渣和灰尘的等污染物的污染；另一方面，通过定期更换保护镜片来维持聚焦光束的稳定，从而保证切割质量。所述保护镜座用于安装保护镜片，所述手柄设置在保护镜座上，以便于安装保护镜片组件时手握。
31.参见图2所示，本实施例中，所述聚焦镜腔32为中空的矩形体结构，其左右两侧面和后侧面均为平面，其不仅便于安装固定，而且保证激光切割机高速运动时三维切割头不易打颤；所述偏心盘311通过螺栓固定安装在聚焦镜腔 32的前侧面，所述聚焦镜腔32的前侧面还安装有刻度盘313，所述刻度盘 313安装于偏心盘311外侧，所述刻度盘313用于显示聚焦镜片组件33的位移量，以便于加快调节速度、提高调节效率。
32.本实施例中，所述聚焦部件3还包括聚焦镜片组件33，所述聚焦镜片组件33设置在滑套312内，所述聚焦镜片组件33通过转动偏心盘311带动滑套 312在三维切割头轴线方向上移动，用于实现聚焦部件3的调焦功用。在调焦过程中，使用内六角扳手松开锁紧螺丝来实现偏心盘311的拆卸，通过转动偏心盘311来实现聚焦镜片组件33的在三维切割头轴线方向上的位置调节，从而实现调节切割光斑相对于切割工件的距离，即三维切割头能够切割不同材料、不同厚度的加工件，当聚焦镜片组件33的沿三维切割头轴线方向上的位置调节完成后，使用内六角扳手拧紧锁紧螺丝来实现偏心盘311与聚焦镜腔 32的固定。
33.参见图3、图4和图5所示，本实施例中，所述扩束部件2的上端面与聚焦部件3的下端面固定连接，该固定连接可以为螺栓连接，所述扩束部件2包括扩束镜腔23，所述扩束镜腔23内可拆卸安装有扩束透镜，多个所述调节弹簧211和调节螺钉212分别置于扩束镜腔23横截面的两对角处，所述调节弹簧211和调节螺钉212的数量均为两个，所述扩束镜腔23横截面的两对角处均开设有与调节螺钉212适配的螺纹孔。所述调节螺钉212和调节弹簧211用于调节扩束镜片的轴向位置，从而保证聚焦后的光束与传感器部件6和切割嘴 4同轴。所述扩束部件2采用水冷方式降低激光光束射出时带来的高温。
34.参见图6所示，本实施例中，所述qbh接头部件1、扩束镜片组件22、聚焦镜片组件33、保护镜片组件、传感器部件和切割嘴4均位于同一条轴线上，目的是为了保证从qbh接头部件1发射出的点光源与用于切割的光斑的中间状态光束始终保持平行准直，从而确保切割的精度。
35.以上所述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。

技术特征：
1.一种三维切割头，其特征在于：所述切割头包括沿切割激光发射方向依次设置的qbh接头部件、扩束部件、聚焦部件和切割嘴，所述扩束部件与聚焦部件连接；所述聚焦部件包括聚焦镜腔和调焦组件，所述调焦组件包括偏心盘和与偏心盘活动连接的滑套，所述偏心盘位于聚焦镜腔的表面上，所述滑套位于聚焦镜腔内，所述聚焦镜腔与滑套配合的内周面上加工有阿基米德螺旋曲面；所述扩束部件包括准直组件、扩束器腔和扩束镜片组件，所述准直组件包括设置在扩束镜腔外侧的调节弹簧和调节螺钉。2.如权利要求1所述的三维切割头，其特征在于，多个所述调节螺钉和调节弹簧均设置在扩束镜腔横截面的两对角处。3.如权利要求2所述的三维切割头，其特征在于，所述调节螺钉和调节弹簧间隔设置。4.如权利要求1所述的三维切割头，其特征在于，所述聚焦部件与切割嘴之间设置有保护镜部件和传感器部件。5.如权利要求4所述的三维切割头，其特征在于，所述保护镜部件包括保护镜腔体和保护镜片组件，所述保护镜片组件设置在保护镜腔体内。6.如权利要求1所述的三维切割头，其特征在于，所述聚焦部件还包括聚焦镜片组件，所述聚焦镜片组件设置在滑套内，所述聚焦镜片组件通过转动偏心盘带动滑套在三维切割头轴线方向上移动实现调焦。7.如权利要求1所述的三维切割头，其特征在于，所述qbh接头部件发射出的点光源经扩束部件调节后成为一束准直平行光束，再经聚焦部件聚焦后形成切割用的光斑。8.如权利要求1-5任一项所述的三维切割头，其特征在于，所述qbh接头部件、扩束镜片组件、聚焦镜片组件、保护镜片组件、传感器部件和切割嘴均同轴设置。

技术总结
本实用新型提供了三维切割头，切割头包括设置的QBH接头部件、扩束部件、聚焦部件和切割嘴，扩束部件与聚焦部件连接；聚焦部件包括聚焦镜腔和调焦组件，调焦组件包括偏心盘和与偏心盘活动连接的滑套，偏心盘位于聚焦镜腔的表面上，滑套位于聚焦镜腔内，聚焦镜腔的内周面加工有阿基米德螺旋曲面；扩束部件包括准直组件、扩束器腔和扩束镜片组件，准直组件包括调节弹簧和设置在扩束镜腔外侧的调节螺钉。有益效果：本实用新型中的准直组件采用调节弹簧和调节螺钉协同作用，达到同轴调节的目的；该切割头中的聚焦镜腔与滑套配合的内周面上设置有阿基米德螺旋曲面，从而保证了调焦的精准度。度。度。


技术研发人员：唐吉香
受保护的技术使用者：深圳市万顺兴科技有限公司
技术研发日：2021.11.24
技术公布日：2022/5/25