基于半導體激光器的切割設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及激光切割領域，特別涉及一種基于半導體激光器的切割設備。
【背景技術】
[0002]激光切割是將從激光器發射出的激光，經光路系統，聚焦成高功率密度的激光束照射到工件表面，使工件達到熔點或沸點，同時與光束同軸的高壓氣體將熔化或氣化金屬吹走，隨著光束與工件相對位置的移動，最終使工件形成切縫，從而達到切割的目的。激光切割加工是用不可見的光束代替了傳統的機械刀，具有精度高，切割快速，切口平滑，加工成本低等特點，將逐漸改進或取代于傳統的金屬切割工藝設備。而半導體激光器屬于最新一代工業激光技術，體積小、效率高、結構穩定，在激光熔覆、表面處理等方面有著其他激光器無可比擬的優勢。但由于半導體激光發出的光束形狀特殊，因此在半導體激光光束合束技術方面不能夠達到激光切割的技術水平，無法滿足直接應用半導體激光作為加工光源的要求。現有的激光切割設備的結構不夠緊湊，激光耦合效率不高，切割頭的調節費時費力，也是行業內的難題。
【發明內容】
[0003]本實用新型所要解決的技術問題是:提供一種結構緊湊、成本低、耦合效率高、工作穩定的基于半導體激光器的切割設備。
[0004]本實用新型解決上述問題所采用的技術方案為:一種基于半導體激光器的切割設備，包括機床及切割頭，所述的切割頭通過固定套合于所述的切割頭外周的固定夾具安裝于機床的Z軸工作臺上，它還包括半導體激光器及激光耦合輸出裝置，所述的激光耦合輸出裝置包括用于對半導體激光器的輸出光束的發散角進行擴束的擴束元件、聚焦元件及用于輸出聚焦后的光束的光纖，所述的切割頭包括鏡筒、切割噴頭、調節機構及用于與高壓氣源相連接的氣管接頭，且所述的鏡筒上端設有用于接入光纖的光纖接口。
[0005]與現有技術相比，本實用新型的優點在于:本實用新型基于半導體激光器的切割設備直接采用半導體激光器作為材料加工的能量源，相比Nd:YAG、CO2及光纖等其他種類的激光器成本低、效率高、可維護性好，且通過激光耦合輸出裝置的擴束元件設置減少了光束的發散角，并在擴束的同時保證了光束不發生畸變和保證了最終聚焦光斑的像差達到最小。再通過聚焦元件進行聚焦而使激光束可以高效地耦合進入光纖，并通過切割頭的鏡筒并聚焦到工件上，并使得聚焦點的亮度不受影響，滿足切割的需要。本實用新型的基于半導體激光器的切割設備的切割頭包括鏡筒、切割噴頭、調節機構及用于與高壓氣源相連接的氣管接頭，且鏡筒上端設有用于接入光纖的光纖接口。切割頭的結構非常緊湊，且通過調節機構的設置可以對光束及切割頭的小孔與工件的距離，調節非常方便。
[0006]作為優選，所述的擴束元件由至少兩個間距可調的光學透鏡組成。這樣，可根據需要對兩個或多個光學透鏡之間的距離進行調節，擴束效果更好。
[0007]作為優選，所述的聚焦元件為用于聚焦的透鏡。
[0008]作為優選，所述的調節機構包括聚焦座、調節座、連接座及調節螺母，所述的連接座套合安裝于所述的聚焦座下端內腔處，且所述的連接座與所述的聚焦座內壁之間設有間隙，且所述的聚焦座的外周壁沿周向設有多個用于與調節螺栓相配合的調節螺紋孔；所述的調節座活動套合于所述的連接座的內腔，且所述的調節螺母螺紋連接于所述的調節座外周。
[0009]作為優選，所述的切割頭上靠近切割噴頭的位置處安裝有位置傳感器。
【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型基于半導體激光器的切割設備的結構示意圖。
[0011]圖2為本實用新型基于半導體激光器的切割設備的激光耦合輸出裝置的結構示意圖。
[0012]圖3為本實用新型基于半導體激光器的切割設備的切割頭的結構示意圖(去掉調節螺母的上、下卡環)。
[0013]圖1-3中:1機床、2切割頭、21、固定夾具、22、調節螺紋孔、23連接座、24調節螺母、25聚焦座、26氣管接頭、27切割噴頭、28光纖接口、29調節座、210鏡筒、211位置傳感器、3半導體激光器、4擴束元件、5聚焦元件、6光纖、7工件。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖對本實用新型的實施例作進一步描述。
[0015]如圖1-3所示，一種基于半導體激光器的切割設備，包括機床I及切割頭2，所述的切割頭2通過固定套合于所述的切割頭2外周的固定夾具21安裝于機床I的Z軸工作臺上，它還包括半導體激光器3及激光耦合輸出裝置，所述的激光耦合輸出裝置包括用于對半導體激光器3的輸出光束的發散角進行擴束的擴束元件4、聚焦元件5及用于輸出聚焦后的光束的光纖6，所述的切割頭2包括鏡筒210、切割噴頭27、調節機構及用于與高壓氣源相連接的氣管接頭26，且所述的鏡筒210上端設有用于接入光纖6的光纖接口 28。
[0016]所述的擴束元件4由至少兩個間距可調的光學透鏡組成。具體的調節結構可為在安裝光學透鏡底部的底座上設置調節螺栓，并在底板上開設多個調節孔。現有技術工作人員可以根據需要選擇各種調節結構，不在此贅述。
[0017]所述的聚焦元件5為用于聚焦的透鏡。
[0018]所述的調節機構包括聚焦座25、調節座29、連接座23及調節螺母24，所述的連接座23套合安裝于所述的聚焦座25下端內腔處，且所述的連接座23與所述的聚焦座25內壁之間設有間隙，所述的聚焦座25的外周壁沿周向設有四個用于與調節螺栓相配合的調節螺紋孔22，且所述的連接座23的外周設有用于與所述的調節螺栓尾端相抵的平面；所述的調節座29活動套合于所述的連接座23的內腔，且所述的調節螺母24螺紋連接于所述的調節座29外周。調節螺栓的功能是使切割頭2能夠前后左右移動，使光束盡量完全透過切割頭小孔，使激光的輸出功率達到最大值。調整螺母24的功能是改變光束的焦點與切割頭2的小孔的縱向關系以適應工藝要求，即當切割頭2的小孔與工件7的距離固定后(如1mm)，光束焦點位置可通過調整螺母24于工件上、下或表面，調整后需用上、下卡環將調節螺母24鎖緊。
[0019]所述的切割頭2上靠近切割噴頭27的位置處安裝有位置傳感器211。
[0020]以上僅就本實用新型的最佳實施例作了說明，但不能理解為是對權利要求的限制。本實用新型不僅局限于以上實施例，其具體結構允許有變化。凡在本實用新型獨立權利要求的保護范圍內所作的各種變化均在本實用新型保護范圍內。
【主權項】
1.一種基于半導體激光器的切割設備，包括機床(I)及切割頭(2)，所述的切割頭(2)通過固定套合于所述的切割頭(2)外周的固定夾具(21)安裝于機床(I)的Z軸工作臺上，其特征在于:它還包括半導體激光器(3)及激光耦合輸出裝置，所述的激光耦合輸出裝置包括用于對半導體激光器(3)的輸出光束的發散角進行擴束的擴束元件(4)、聚焦元件(5)及用于輸出聚焦后的光束的光纖(6)，所述的切割頭(2)包括鏡筒(210)、切割噴頭(27)、調節機構及用于與高壓氣源相連接的氣管接頭(26)，且所述的鏡筒(210)上端設有用于接入光纖(6)的光纖接口 (28) ο
2.根據權利要求1所述的基于半導體激光器的切割設備，其特征在于:所述的擴束元件(4)由至少兩個間距可調的光學透鏡組成。
3.根據權利要求1所述的基于半導體激光器的切割設備，其特征在于:所述的聚焦元件(5)為用于聚焦的透鏡。
4.根據權利要求1所述的基于半導體激光器的切割設備，其特征在于:所述的調節機構包括聚焦座(25)、調節座(29)、連接座(23)及調節螺母(24)，所述的連接座(23)套合安裝于所述的聚焦座(25)下端內腔處，且所述的連接座(23)與所述的聚焦座(25)內壁之間設有間隙，所述的聚焦座(25)的外周壁沿周向設有多個用于與調節螺栓相配合的調節螺紋孔(22)，且所述的連接座(23)的外周設有用于與所述的調節螺栓尾端相抵的平面；所述的調節座(29)活動套合于所述的連接座(23)的內腔，且所述的調節螺母(24)螺紋連接于所述的調節座(29)外周。
5.根據權利要求1所述的基于半導體激光器的切割設備，其特征在于:所述的切割頭(2)上靠近切割噴頭(27)的位置處安裝有位置傳感器(211)。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于半導體激光器的切割設備，包括機床(1)及切割頭(2)，切割頭(2)通過固定套合于切割頭(2)外周的固定夾具(21)安裝于機床(1)的Z軸工作臺上，它還包括半導體激光器(3)及激光耦合輸出裝置，激光耦合輸出裝置包括用于對半導體激光器(3)的輸出光束的發散角進行擴束的擴束元件(4)、聚焦元件(5)及用于輸出聚焦后的光束的光纖(6)，切割頭(2)包括鏡筒(210)、切割噴頭(27)、調節機構及用于與高壓氣源相連接的氣管接頭(26)，且鏡筒(210)上端設有用于接入光纖(6)的光纖接口(28)。本實用新型基于半導體激光器的切割設備結構緊湊、成本低、耦合效率高、工作穩定。
【IPC分類】B23K26-70, B23K26-14, B23K26-064, B23K26-08, B23K26-38, B23K26-04
【公開號】CN204487011
【申請號】CN201520192891
【發明人】王穎, 蔡康澤, 王濤, 陳磊, 唐建寧, 田冠中, 張紅興, 王艷玲
【申請人】寧波中物東方光電技術有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月1日