基于半導(dǎo)體激光器的切割設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及激光切割領(lǐng)域，特別涉及一種基于半導(dǎo)體激光器的切割設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]激光切割是將從激光器發(fā)射出的激光，經(jīng)光路系統(tǒng)，聚焦成高功率密度的激光束照射到工件表面，使工件達(dá)到熔點(diǎn)或沸點(diǎn)，同時(shí)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(duì)位置的移動(dòng)，最終使工件形成切縫，從而達(dá)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(tǒng)的機(jī)械刀，具有精度高，切割快速，切口平滑，加工成本低等特點(diǎn)，將逐漸改進(jìn)或取代于傳統(tǒng)的金屬切割工藝設(shè)備。而半導(dǎo)體激光器屬于最新一代工業(yè)激光技術(shù)，體積小、效率高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)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(yōu)勢(shì)。但由于半導(dǎo)體激光發(fā)出的光束形狀特殊，因此在半導(dǎo)體激光光束合束技術(shù)方面不能夠達(dá)到激光切割的技術(shù)水平，無法滿足直接應(yīng)用半導(dǎo)體激光作為加工光源的要求?，F(xiàn)有的激光切割設(shè)備的結(jié)構(gòu)不夠緊湊，激光耦合效率不高，切割頭的調(diào)節(jié)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，也是行業(yè)內(nèi)的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是:提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、耦合效率高、工作穩(wěn)定的基于半導(dǎo)體激光器的切割設(shè)備。
[0004]本實(shí)用新型解決上述問題所采用的技術(shù)方案為:一種基于半導(dǎo)體激光器的切割設(shè)備，包括機(jī)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(jī)床的Z軸工作臺(tái)上，它還包括半導(dǎo)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(duì)半導(dǎo)體激光器的輸出光束的發(fā)散角進(jìn)行擴(kuò)束的擴(kuò)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(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)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(shè)有用于接入光纖的光纖接口。
[0005]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:本實(shí)用新型基于半導(dǎo)體激光器的切割設(shè)備直接采用半導(dǎo)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(hù)性好，且通過激光耦合輸出裝置的擴(kuò)束元件設(shè)置減少了光束的發(fā)散角，并在擴(kuò)束的同時(shí)保證了光束不發(fā)生畸變和保證了最終聚焦光斑的像差達(dá)到最小。再通過聚焦元件進(jìn)行聚焦而使激光束可以高效地耦合進(jìn)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(diǎn)的亮度不受影響，滿足切割的需要。本實(shí)用新型的基于半導(dǎo)體激光器的切割設(shè)備的切割頭包括鏡筒、切割噴頭、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)及用于與高壓氣源相連接的氣管接頭，且鏡筒上端設(shè)有用于接入光纖的光纖接口。切割頭的結(jié)構(gòu)非常緊湊，且通過調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的設(shè)置可以對(duì)光束及切割頭的小孔與工件的距離，調(diào)節(jié)非常方便。
[0006]作為優(yōu)選，所述的擴(kuò)束元件由至少兩個(gè)間距可調(diào)的光學(xué)透鏡組成。這樣，可根據(jù)需要對(duì)兩個(gè)或多個(gè)光學(xué)透鏡之間的距離進(jìn)行調(diào)節(jié)，擴(kuò)束效果更好。
[0007]作為優(yōu)選，所述的聚焦元件為用于聚焦的透鏡。
[0008]作為優(yōu)選，所述的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括聚焦座、調(diào)節(jié)座、連接座及調(diào)節(jié)螺母，所述的連接座套合安裝于所述的聚焦座下端內(nèi)腔處，且所述的連接座與所述的聚焦座內(nèi)壁之間設(shè)有間隙，且所述的聚焦座的外周壁沿周向設(shè)有多個(gè)用于與調(diào)節(jié)螺栓相配合的調(diào)節(jié)螺紋孔；所述的調(diào)節(jié)座活動(dòng)套合于所述的連接座的內(nèi)腔，且所述的調(diào)節(jié)螺母螺紋連接于所述的調(diào)節(jié)座外周。
[0009]作為優(yōu)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(shí)用新型基于半導(dǎo)體激光器的切割設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為本實(shí)用新型基于半導(dǎo)體激光器的切割設(shè)備的激光耦合輸出裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖3為本實(shí)用新型基于半導(dǎo)體激光器的切割設(shè)備的切割頭的結(jié)構(gòu)示意圖(去掉調(diào)節(jié)螺母的上、下卡環(huán))。
[0013]圖1-3中:1機(jī)床、2切割頭、21、固定夾具、22、調(diào)節(jié)螺紋孔、23連接座、24調(diào)節(jié)螺母、25聚焦座、26氣管接頭、27切割噴頭、28光纖接口、29調(diào)節(jié)座、210鏡筒、211位置傳感器、3半導(dǎo)體激光器、4擴(kuò)束元件、5聚焦元件、6光纖、7工件。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作進(jìn)一步描述。
[0015]如圖1-3所示，一種基于半導(dǎo)體激光器的切割設(shè)備，包括機(jī)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(jī)床I的Z軸工作臺(tái)上，它還包括半導(dǎo)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(duì)半導(dǎo)體激光器3的輸出光束的發(fā)散角進(jìn)行擴(kuò)束的擴(kuò)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(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)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(shè)有用于接入光纖6的光纖接口 28。
[0016]所述的擴(kuò)束元件4由至少兩個(gè)間距可調(diào)的光學(xué)透鏡組成。具體的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)可為在安裝光學(xué)透鏡底部的底座上設(shè)置調(diào)節(jié)螺栓，并在底板上開設(shè)多個(gè)調(diào)節(jié)孔?，F(xiàn)有技術(shù)工作人員可以根據(jù)需要選擇各種調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，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(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括聚焦座25、調(diào)節(jié)座29、連接座23及調(diào)節(jié)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(nèi)腔處，且所述的連接座23與所述的聚焦座25內(nèi)壁之間設(shè)有間隙，所述的聚焦座25的外周壁沿周向設(shè)有四個(gè)用于與調(diào)節(jié)螺栓相配合的調(diào)節(jié)螺紋孔22，且所述的連接座23的外周設(shè)有用于與所述的調(diào)節(jié)螺栓尾端相抵的平面；所述的調(diào)節(jié)座29活動(dòng)套合于所述的連接座23的內(nèi)腔，且所述的調(diào)節(jié)螺母24螺紋連接于所述的調(diào)節(jié)座29外周。調(diào)節(jié)螺栓的功能是使切割頭2能夠前后左右移動(dòng)，使光束盡量完全透過切割頭小孔，使激光的輸出功率達(dá)到最大值。調(diào)整螺母24的功能是改變光束的焦點(diǎn)與切割頭2的小孔的縱向關(guān)系以適應(yīng)工藝要求，即當(dāng)切割頭2的小孔與工件7的距離固定后(如1mm)，光束焦點(diǎn)位置可通過調(diào)整螺母24于工件上、下或表面，調(diào)整后需用上、下卡環(huán)將調(diào)節(jié)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(shí)用新型的最佳實(shí)施例作了說明，但不能理解為是對(duì)權(quán)利要求的限制。本實(shí)用新型不僅局限于以上實(shí)施例，其具體結(jié)構(gòu)允許有變化。凡在本實(shí)用新型獨(dú)立權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)所作的各種變化均在本實(shí)用新型保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于半導(dǎo)體激光器的切割設(shè)備，包括機(jī)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(jī)床(I)的Z軸工作臺(tái)上，其特征在于:它還包括半導(dǎo)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(duì)半導(dǎo)體激光器(3)的輸出光束的發(fā)散角進(jìn)行擴(kuò)束的擴(kuò)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(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)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(shè)有用于接入光纖(6)的光纖接口 (28) ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于半導(dǎo)體激光器的切割設(shè)備，其特征在于:所述的擴(kuò)束元件(4)由至少兩個(gè)間距可調(diào)的光學(xué)透鏡組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于半導(dǎo)體激光器的切割設(shè)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(jù)權(quán)利要求1所述的基于半導(dǎo)體激光器的切割設(shè)備，其特征在于:所述的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括聚焦座(25)、調(diào)節(jié)座(29)、連接座(23)及調(diào)節(jié)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(nèi)腔處，且所述的連接座(23)與所述的聚焦座(25)內(nèi)壁之間設(shè)有間隙，所述的聚焦座(25)的外周壁沿周向設(shè)有多個(gè)用于與調(diào)節(jié)螺栓相配合的調(diào)節(jié)螺紋孔(22)，且所述的連接座(23)的外周設(shè)有用于與所述的調(diào)節(jié)螺栓尾端相抵的平面；所述的調(diào)節(jié)座(29)活動(dòng)套合于所述的連接座(23)的內(nèi)腔，且所述的調(diào)節(jié)螺母(24)螺紋連接于所述的調(diào)節(jié)座(29)外周。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于半導(dǎo)體激光器的切割設(shè)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(shí)用新型公開了一種基于半導(dǎo)體激光器的切割設(shè)備，包括機(jī)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(jī)床(1)的Z軸工作臺(tái)上，它還包括半導(dǎo)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(duì)半導(dǎo)體激光器(3)的輸出光束的發(fā)散角進(jìn)行擴(kuò)束的擴(kuò)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(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)及用于與高壓氣源相連接的氣管接頭(26)，且鏡筒(210)上端設(shè)有用于接入光纖(6)的光纖接口(28)。本實(shí)用新型基于半導(dǎo)體激光器的切割設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、耦合效率高、工作穩(wěn)定。
【IPC分類】B23K26-70, B23K26-14, B23K26-064, B23K26-08, B23K26-38, B23K26-04
【公開號(hào)】CN204487011
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520192891
【發(fā)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(qǐng)人】寧波中物東方光電技術(shù)有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年4月1日