專利名稱：用于薄壁管材激光微加工的同軸水射流裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄壁管材激光微加工技術(shù)，尤其涉及一種用于薄壁管材激光微加工的同軸水射流裝置。
背景技術(shù)：
在激光加工過(guò)程中引入同軸水射流來(lái)對(duì)切割的管材進(jìn)行冷卻和減少加工過(guò)程中的污染。引入同軸水射流對(duì)加工工件進(jìn)行冷卻時(shí)由于受到工件尚未切透部分的阻擋，使微水柱反濺，同時(shí)由于激光束對(duì)水流的加熱，水氣上升進(jìn)入噴嘴內(nèi)部，造成水珠和水氣進(jìn)入噴嘴裝置內(nèi)部，影響激光發(fā)生器的正常工作，同時(shí)冷凝后的水氣形成水流會(huì)牽引聚焦矯直后的激光束偏離原軌跡，使得加工精度變差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決在激光微加工時(shí)水珠和水氣充滿同軸水射流裝置的噴嘴內(nèi)部造成加工精度劣化以及影響激光發(fā)生器正常工作等問(wèn)題。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種同軸水射流裝置。該裝置包括:激光發(fā)生器；聚焦鏡，將從激光發(fā)生器發(fā)出的激光束聚焦；保護(hù)鏡，使透過(guò)聚焦鏡的激光束進(jìn)一步聚焦矯直，并且保護(hù)鏡與裝置內(nèi)壁密封耦合以防止水汽進(jìn)入裝置內(nèi)部；噴嘴，輸出經(jīng)過(guò)聚焦矯直后的激光束用于加工；供水單元，在噴嘴外圍提供與激光束同軸的冷卻水輔助加工；以及高壓輔助氣體單元，通過(guò)與噴嘴連通的進(jìn)氣口在噴嘴內(nèi)提供與激光束同軸的高壓力的輔助氣體，所述輔助氣體從噴嘴中噴出以阻止水汽進(jìn)入噴嘴內(nèi)部。本發(fā)明的同軸水射流裝置有效地解決了在加工時(shí)水珠和水氣充滿噴嘴內(nèi)部造成加工精度劣化和激光發(fā)生器的正常工作受到影響的問(wèn)題。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)同軸水射流裝置的原理示意圖；以及 圖2根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的同軸水射流裝置。
具體實(shí)施例方式以下將討論本發(fā)明的各個(gè)較佳實(shí)施例。但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，此處的詳細(xì)說(shuō)明并不作為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本發(fā)明還可通過(guò)以下各實(shí)施例的變型或其它等同方式得以實(shí)現(xiàn)。薄壁管材激光微加工的同軸水射流裝置的原理如圖1所示:在激光加工過(guò)程中引入與激光束同軸的冷卻水輔助切割，采用將激光束聚焦后，在水柱維持穩(wěn)定的范圍內(nèi)，將工件浸于其中對(duì)待加工的工件進(jìn)行加工，使得激光能量積累和傳導(dǎo)產(chǎn)生的熱量被水帶走，可以避免激光在對(duì)薄壁管材切割時(shí)的熱損傷及灼熱。同時(shí)激光的高溫使水溫上升，產(chǎn)生的氣泡和加熱液體的活動(dòng)有助于熔渣的排出，提高加工質(zhì)量。但是引入同軸水射流對(duì)加工工件進(jìn)行冷卻時(shí)由于受到工件尚未切透部分的阻擋，使微水柱反濺，同時(shí)由于激光束對(duì)水流的加熱，水氣上升進(jìn)入噴嘴內(nèi)部，造成水珠和水氣進(jìn)入噴嘴裝置內(nèi)部。因此，本發(fā)明提出了一種新的同軸水射流裝置來(lái)解決上述問(wèn)題。如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的同軸水射流裝置包括:激光發(fā)生器；聚焦鏡，將從激光發(fā)生器發(fā)出的激光束聚焦；保護(hù)鏡，使透過(guò)聚焦鏡的激光束進(jìn)一步聚焦矯直，并且保護(hù)鏡與裝置內(nèi)壁密封耦合以防止水汽進(jìn)入裝置內(nèi)部；噴嘴，輸出經(jīng)過(guò)聚焦矯直后的激光束用于加工；供水單元，在噴嘴外圍提供與激光束同軸的冷卻水輔助加工；以及高壓輔助氣體單元，通過(guò)與噴嘴連通的進(jìn)氣口在噴嘴內(nèi)提供與激光束同軸的高壓力的輔助氣體，所述輔助氣體從噴嘴中噴出以阻止水汽進(jìn)入噴嘴內(nèi)部。在本發(fā)明中，與激光束同軸的高壓輔助氣體的引入可以有效地防止水汽進(jìn)入同軸水射流裝置內(nèi)。另外，在本發(fā)明的一個(gè)示例中，還可采用貼有ITO膜的保護(hù)鏡裝置。換言之，在保護(hù)鏡上可以設(shè)置ITO膜防濺模塊，這可以防止水汽在保護(hù)鏡上凝結(jié)。ITO是銦錫氧化物的英文縮寫，它是一種透明的導(dǎo)電體，通常厚度只有幾千埃，在所有透明導(dǎo)電體中，其具有物別優(yōu)良的性能:高的可見(jiàn)光透過(guò)率，高的紅外反射率，良好的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性，用酸溶液等濕法刻蝕工藝能很容易形成一定的電極電路，制備相對(duì)比較容易等。由于ITO膜為透明導(dǎo)電體，ITO膜自身發(fā)熱把凝結(jié)在保護(hù)鏡上的水汽即可加熱使之氣化。
權(quán)利要求
1.一種同軸水射流裝置，包括: 激光發(fā)生器； 聚焦鏡，將從激光發(fā)生器發(fā)出的激光束聚焦； 保護(hù)鏡，使透過(guò)聚焦鏡的激光束進(jìn)一步聚焦矯直，并且保護(hù)鏡與裝置內(nèi)壁密封耦合以防止水汽進(jìn)入裝置內(nèi)部； 噴嘴，輸出經(jīng)過(guò)聚焦矯直后的激光束用于加工； 供水單元，在噴嘴外圍提供與激光束同軸的冷卻水輔助加工；以及高壓輔助氣體單元，通過(guò)與噴嘴連通的進(jìn)氣口在噴嘴內(nèi)提供與激光束同軸的高壓力的輔助氣體，所述輔助氣體從噴嘴中噴出以阻止水汽進(jìn)入噴嘴內(nèi)部。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述保護(hù)鏡上設(shè)置有ITO膜以防止水汽在保護(hù)鏡上 減結(jié)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于薄壁管材激光微加工的同軸水射流裝置。該裝置包括激光發(fā)生器；聚焦鏡，將從激光發(fā)生器發(fā)出的激光束聚焦；保護(hù)鏡，使透過(guò)聚焦鏡的激光束進(jìn)一步聚焦矯直,并且保護(hù)鏡與裝置內(nèi)壁密封耦合以防止水汽進(jìn)入裝置內(nèi)部；噴嘴，輸出經(jīng)過(guò)聚焦矯直后的激光束用于加工；供水單元，在噴嘴外圍提供與激光束同軸的冷卻水輔助加工；以及高壓輔助氣體單元，通過(guò)與噴嘴連通的進(jìn)氣口在噴嘴內(nèi)提供與激光束同軸的高壓力的輔助氣體，所述輔助氣體從噴嘴中噴出以阻止水汽進(jìn)入噴嘴內(nèi)部。
文檔編號(hào)B23K101/06GK103212845SQ201210015738
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月19日
發(fā)明者魏志凌, 寧軍, 夏發(fā)平, 馬秀云 申請(qǐng)人:昆山思拓機(jī)器有限公司