一种高功率可换不同焦距聚焦镜片的光纤切割头的制作方法

本实用新型涉及激光切割技术领域,特别涉及一种高功率可换不同焦距聚焦镜片的光纤切割头。

背景技术：

近年来国内对激光切割机床的需求迅速增加,光纤激光切割机床由于拥有便于维护,消耗成本低,切割断面优良等诸多优点所以需求的增长显得尤为突出。而光纤激光切割头作为光纤激光切割机床的重要组成部件,直接影响光纤激光切割机床对板材的切割质量。

在激光切割领域,采用激光对板材进行切割,切割板材的厚度范围大体为0.1mm～30mm。而实际切割中,对于厚度不大于8mm的中薄板材进行切割时，会在激光切割机上装配短焦距的聚光镜片来加工材料,而采用短焦距聚焦镜切割中薄板会较使用长焦距聚焦镜进行激光切割速度快,效率高,切割质量好。而对于厚度大于8mm的中厚板板材,则会使用长焦距聚焦镜,因为对于采用短焦距聚焦镜无法对厚度大于8mm的中厚板进行切割,而采用长焦距聚焦镜则可满足要求,同时,采用长焦距聚焦镜进行切割,对断面的切割质量有很好的保证,切割效果好。而现有技术中的激光切割机存在的不足在于：现有大多数切割头都只装配一种焦距的聚焦镜片，使得一台激光切割机只适应一定厚度规格的板材切割,如此,为满足多种类的板材的切割,常需要配合多台激光切割机进行生产加工,或配设多种规格聚焦焦距的激光切割头,通过更换不同规格的切割头来满足生产需求;而通过配设多台激光切割机，必然使得的生产成本及设备成本增加;同时，激光切割头和不同焦距的聚焦镜更换操作麻烦,更换后还需要复杂的定位验证，浪费人力及物力较多，降低生产效率，且加工产品的一致性无法保证。

因此,本习作之创作者基于现有中需要使用不同焦距的聚焦镜且长短焦距的聚焦镜更换麻烦的问题设计一种高功率可换不同焦距聚焦镜片的光纤切割头。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题是针对上述现有技术中的存在的缺陷,提供一种高功率可换不同焦距聚焦镜片的光纤切割头,该光纤切割头无需复杂更换操作、长短焦距聚焦镜切换快速方便，能适用不同厚度板材的切割。

为解决上述技术问题,本实用新型采取的技术方案如下：一种高功率可换不同焦距聚焦镜片的光纤切割头,包括光纤头和切割头本体,所述切割头本体上端设有与之对接的准直组件,所述准直组件上设有用于锁扣固定所述光纤头的快锁定位组件,所述切割头本体上设有可相对所述切割头本体活动推进/抽出的长焦距聚焦镜座和短焦距聚焦镜座,所述长焦距聚焦镜座和短焦距聚焦镜座在位置上分别置于所述光纤切割头聚焦的长焦距焦点和短焦距焦点上;所述切割头本体的下端设有一调焦组件,所述调焦组件与安设在所述切割头本体底端的复合切割嘴组件连接并能调节所述复合切割嘴组件与所述长焦距聚焦镜座或短焦距聚焦镜座的轴向间距;使用时,调节所述复合切割嘴组件与装配了匹配聚焦镜片的所述长焦距聚焦镜座或短焦距聚焦镜座的轴向间距,所述光纤头出光的激光由准直组件准直及匹配聚焦镜片聚焦为点状光斑并从所述复合切割嘴组件射出。

作为对上述技术方案的进一步阐述：

在上述技术方案中,所述准直组件包括准直腔体和可抽拉的准直镜座组件;所述准直镜座组件活动的镶嵌安设于所述准直腔体上开制的镶嵌槽内并能相对所述准直腔体侧向抽出/推进,所述准直镜座组件包括准直镜座和调节座,所述准直镜座与所述调节座通过轴销配合碟簧连接,所述准直镜座上安设有用于准直的准直镜片,所述调节座用于挟持所述准直镜座相对所述准直腔体抽出/推进和用于使所述准直镜座组件相对所述准直腔体锁死。

在上述技术方案中,装配于所述长焦距聚焦镜座和短焦距聚焦镜座的聚焦镜片分别为长焦距聚焦镜片和短焦距聚焦镜片；所述长焦距聚焦镜座和短焦距聚焦镜座均包括聚焦镜座和第一调节座,所述聚焦镜座与所述第一调节座通过第一销轴配合第一碟簧连接,所述聚焦镜座上安设长焦距聚焦镜片或短焦距聚焦镜片,所述第一调节座用于挟持所述准直镜座相对所述切割头本体抽出/推进和用于使所述长焦距聚焦镜座或短焦距聚焦镜座相对所述切割头本体锁死。

在上述技术方案中,所述调焦组件包括内嵌所述切割头本体的出光镜筒，所述出光镜筒的中轴与所述切割头本体的中轴位于同一轴线上,所述出光镜筒与安设在其底端的所述复合切割嘴组件连接，所述出光镜筒的旁侧设有偏心轮组件,所述偏心轮组件的转盘活动镶嵌安装于所述切割头本体的侧壁上,所述转盘上设有一偏心轴，该偏心轴侧向伸入所述切割头本体内与所述出光镜筒连接;旋调所述转盘,所述偏心轴跟随转动而带动所述出光镜筒及所述复合切割嘴组件轴向移动,使所述复合切割嘴组件置于点状光斑聚焦点位置上。

在上述技术方案中,所述出光镜筒底端所述复合切割嘴组件上端还设有一能吹气及排气的连接座,所述连接座与所述出光镜筒固接,所述出光镜筒与所述连接座固接处还设有保护镜座,所述保护镜座能活动嵌入/抽出所述出光镜筒,所述保护镜座上安设保护镜,且所述保护镜座嵌入所述出光镜筒内时所述保护镜中心位于所述出光镜筒的中轴线上。

在上述技术方案中,所述复合切割嘴组件包括出光连接头、陶瓷体、复合切割喷嘴及锁紧螺母;所述出光连接头安设在所述连接座上,所述陶瓷体一端与所述出光连接头对接，另一端则连接所述复合切割喷嘴，所述锁紧螺母安设于所述陶瓷体与所述复合切割喷嘴连接处并用于使所述复合切割喷嘴相对所述陶瓷体锁紧/松开。

在上述技术方案中,所述快锁定位组件包括固定锁紧筒、下定位圈、上定位圈、锁紧圈及旋钮;所述固定锁紧筒固设于所述准直组件上端的安装座上,所述下定位圈镶嵌安装于所述固定锁紧筒上开制的容置空间内,且所述下定位圈的内圈侧面上制有锥台面;所述上定位圈安设在所述下定位圈的上端并与之榫接连接,所述上定位圈的侧壁上制有若干弧槽;所述锁紧圈套设在所述上定位圈外侧,且所述锁紧圈上与所述若干弧槽相匹配的位置处设有销轴,每一所述销轴穿过匹配的弧槽向内伸入所述上定位圈并嵌入开制在所述光纤头对应位置上的槽口内;所述旋钮套设在所述锁紧圈的外侧,且所述旋钮能带动所述锁紧圈及所述销轴转动;所述光纤头竖向插入所述上定位圈并伸入所述下定位圈,并配合所述销轴嵌入所述槽口和所述锥台面与所述光纤头出光端设置的锥台间歇配合而完成定位锁定。

在上述技术方案中,所述光纤头上开制的所述槽口在位置上抵近所述锥台,且每一所述槽口均包括长竖条槽口和横向槽口,所述长竖条槽口和所述横向槽口在位置上相互垂直并构成“┤”字型槽口;所述光纤头竖向插入所述上定位圈和下定位圈并使所述销轴置于所述长竖条槽口内,配合所述锥台与所述锥台面的间歇配合，所述光纤头相对所述上定位圈及下定位圈定位固定;旋调所述旋钮,使置于所述长竖条槽口内的销轴旋入匹配的所述横向槽口而锁死所述光纤头。

在上述技术方案中,所述上定位圈与所述下定位圈连接处设有榫接结构,所述榫接结构包括安设在所述上定位圈底端的环形榫舌和开制于所述下定位圈顶端的环形榫槽,所述环形榫舌与所述环形榫槽过盈配合而匹配所述上定位圈与所述下定位圈榫接连接。

在上述技术方案中,所述光纤头为QBH光纤头。

在上述技术方案中,所述旋钮通过螺栓/螺丝与所述锁紧圈固接。

本实用新型的有益效果是:一是,本实用新型光纤切割头在切割头本体上依次设置可活动抽出/推进的长焦距聚焦镜座和短焦距聚焦镜座,当切割厚板时,在长焦距聚焦镜座内装配长焦距聚焦镜片，短焦距聚焦镜座则空置，使光纤切割头以具有长焦距的长聚焦镜对厚板进行切割,当需要切割中薄板时,则在短焦距聚焦镜座内装配短焦距聚焦镜片,长焦距聚焦镜座空置,如此则可对中薄板进行切割,无需复杂的聚焦镜的更换，即可对不同厚度的板材进行切割;二是,本实用新型光纤头切割头上设置准直组件也采用抽屉式方式转配，准直镜片更换、检验方便;三是，本实用新型的光纤切割头还设置有调焦组件,通过调焦组件可调整切割头不同聚焦镜片的间距，从而使切割头置于匹配的位置上而匹配进行激光切割；四是，采用本实用新型光纤切割头的切割机切割效率及生产效率高，且切割的板材质量与精度高。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构图；

图2是本实用新型的分解图；

图3是本实用新型的局部剖视图；

图4是本实用新型光纤头的一种示意图；

图5是本实用新型的光纤头与快锁定位组件的局部分解图；

图6是图5的局部剖面图；

图7是准直组件的立体图；

图8是长焦距聚焦镜座和短焦距聚焦镜座的立体示意图；

图9是调焦组件的立体图；

图10是图9的分解图；

图11是复合切割嘴组件的立体图；

图12是图11的分解图；

图13是本实用新型光纤切割头的光学原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。在本申请的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“若干个”、“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。在本申请中,除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。在本申请中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

附图1-13实例了本实用新型的一种具体实施例,具体为一种高功率可换不同焦距聚焦镜片的光纤切割头,它包括光纤头1和切割头本体2,参考附图4,本实施例中的光纤头1为QBH光纤头,所述光纤头1出光端制有用于定位的锥台11及若干用于锁紧的槽口12;光纤头1该端设有三个呈圆周均布的槽口12,且三所述槽口12在位置上抵近所述光纤头1的锥台11，且每一所述槽口12均包括长竖条槽口121和横向槽口122,所述长竖条槽口121和所述横向槽口122在位置上相互垂直并构成“┤”字型槽口。参考附图1-3、附图5-13,所述切割头本体2上制有自上而下贯通的光通道,所述光纤头1出光后沿该光通道射出,所述切割头本体2上端设有与之对接的准直组件3,所述准直组件3上设有用于锁扣固定所述光纤头1的快锁定位组件4,所述切割头本体2上设有可相对所述切割头本体2活动推进/抽出的长焦距聚焦镜座5和短焦距聚焦镜座6,长焦距聚焦镜座5和短焦距聚焦镜座6是相对所述切割头本体2侧向抽拉的,所述长焦距聚焦镜座5和短焦距聚焦镜座6在位置上分别置于所述光纤切割头1聚焦的长焦距a焦点（参考附图13-a）和短焦距b焦点（参考附图13-b）上,同时,长焦距聚焦镜座5和短焦距聚焦镜座6推进所述光纤切割头2内后，其各自的中心是位于光通道的中轴线上的;所述切割头本体2的下端镶嵌设有一调焦组件7,所述调焦组件7与安设在所述切割头本体2底端的复合切割嘴组件8连接并能调节所述复合切割嘴组件8与所述长焦距聚焦镜座5或短焦距聚焦镜座6的轴向间距。实际使用时,当需要切割厚板材时,则在长焦距聚焦镜座5内装配长焦距聚焦镜片(附图未显示）,短焦距聚焦镜座则空置,并通过调焦组件7带动所述复合切割嘴组件8相对所述长焦距聚焦镜座5轴向移动,从而使所述复合切割嘴组件8置于经长焦距聚焦镜汇聚光斑的点上，所述光纤头1出光的激光由准直组件3准直及长焦距聚焦镜片聚焦为点状光斑并从所述复合切割嘴组件8射出而切割厚板材,当需要切割中薄板材时,则在短焦距聚焦镜座6内装配短焦距聚焦镜片(附图未显示）,长焦距聚焦镜座则空置,并通过调焦组件7带动所述复合切割嘴组件8相对所述短焦距聚焦镜座6轴向移动,从而使所述复合切割嘴组件8置于经短焦距聚焦镜汇聚光斑的点上,所述光纤头1出光的激光由准直组件3准直及短焦距聚焦镜片聚焦为点状光斑并从所述复合切割嘴组件8射出而切割中薄板材。

参考附图4-6,所述快锁定位组件4包括固定锁紧筒41、下定位圈42、上定位圈43、锁紧圈44及旋钮45;所述固定锁紧筒41固设于所述准直组件3上端的安装座46上,所述下定位圈42镶嵌安装于所述固定锁紧筒41上开制的容置空间411内,且所述下定位圈42的内圈侧面上制有锥台面421;所述上定位圈43安设在所述下定位圈42的上端并与之榫接连接,具体为所述上定位圈43与所述下定位圈42连接处设有榫接结构,所述榫接结构包括安设在所述上定位圈43底端的环形榫舌431和开制于所述下定位圈42顶端的环形榫槽422,所述环形榫舌431与所述环形榫槽422过盈配合而匹配所述上定位圈43与所述下定位圈42榫接连接;所述上定位圈43的侧壁上制有若干弧槽431;所述锁紧圈44套设在所述上定位圈43外侧,且所述锁紧圈44上与所述若干弧槽431相匹配的位置处设有销轴47,每一所述销轴47穿过匹配的弧槽431向内伸入所述上定位圈43并嵌入开制在所述光纤头1对应位置上的槽口12内;所述旋钮45套设在所述锁紧圈44的外侧，所述旋钮45通过螺栓/螺丝与所述锁紧圈44固接，且所述旋钮44能带动所述锁紧圈44及所述销轴47转动;所述光纤头1竖向插入所述上定位圈43并伸入所述下定位圈42,并配合所述销轴47嵌入所述槽口12和所述锥台面421与所述光纤头1出光端设置的锥台11间歇配合而完成定位锁定；具体的为所述光纤头1竖向插入所述上定位圈43和下定位圈42内并使所述销轴7置于所述长竖条槽口121内,配合所述锥台11与所述锥台面421的间歇配合，所述光纤头1相对所述上定位圈43及下定位圈42定位固定;旋调所述旋钮45,使置于所述长竖条槽口121内的销轴47旋入匹配的所述横向槽口221而锁死所述光纤头1，从而匹配完成所述光纤头1的快速锁固安装。

参考附图7,所述准直组件3包括准直腔体31和可抽拉的准直镜座组件32;所述准直镜座组件32活动的镶嵌安设于所述准直腔体31上开制的镶嵌槽311内并能相对所述准直腔体31侧向抽出/推进,所述准直镜座组件32包括准直镜座321和调节座322,所述准直镜座321与所述调节座322通过轴销(附图未显示)配合碟簧323连接,所述准直镜座321上安设有用于准直的准直镜片(附图未显示),所述调节座322用于挟持所述准直镜座321相对所述准直腔体31抽出/推进和用于使所述准直镜座组件32相对所述准直腔体31锁死,实际中,所述调节座322上开制有螺孔,而准直腔体31上匹配的位置上也设有螺孔,当将准直镜座组件32镶嵌于镶嵌槽311后，在调节座322的螺孔内锁入螺丝,即可将准直镜座组件32相对于准直腔体31锁固。

参考附图1-3、附图8,装配于所述长焦距聚焦镜座5和短焦距聚焦镜座6的聚焦镜片分别为长焦距聚焦镜片和短焦距聚焦镜片;所述长焦距聚焦镜座5和短焦距聚焦镜座65均包括聚焦镜座51和第一调节座52,所述聚焦镜座51与所述第一调节座52通过第一销轴(附图未显示)配合第一碟簧53连接,所述聚焦镜座51上安设长焦距聚焦镜片或短焦距聚焦镜片,所述第一调节座52用于挟持所述准直镜座51相对所述切割头本体2抽出/推进和用于使所述长焦距聚焦镜座5或短焦距聚焦镜座6相对所述切割头本体2锁死，实际中,所述第一调节座52上开制有螺孔,而切割头本体2上匹配的位置上也设有螺孔,当长焦距聚焦镜座5或短焦距聚焦镜座632镶嵌于切割头本体2后,在第一调节座52的螺孔内锁入螺丝,即可将所述长焦距聚焦镜座5和短焦距聚焦镜座6相对于切割头本体2锁固。

参考附图1-3、附图9-10,所述调焦组件7包括内嵌所述切割头本体2的出光镜筒71，该出光镜筒71在位置上位于所述光通道的末端，所述出光镜筒71的中轴与所述切割头本体2的中轴及光通道的中轴线位于同一轴线上,所述出光镜筒71与安设在出光镜筒71底端的所述复合切割嘴组件8连接，所述出光镜筒71的旁侧设有偏心轮组件72,所述偏心轮组件72的转盘721活动镶嵌安装于所述切割头本体2的侧壁上,实际中，所述切割头本体2的侧壁上设有镶嵌所述转盘721的镶嵌空间201,所述转盘721上设有一偏心轴722,该偏心轴722侧向伸入所述切割头本体2内并与所述出光镜筒71连接;旋调所述转盘721,所述偏心轴722跟随转动而带动所述出光镜筒71及所述复合切割嘴组件8轴向移动,使所述复合切割嘴组件8置于点状光斑聚焦点位置上，实际中,由于偏心轴722设于远离所述转盘721轴心位置处,偏心轴722的一端嵌入所述出光镜筒71的轴孔711内,转盘721绕其轴心转动,所述偏心轴722则在已偏心轴722至转盘721轴心的距离为半径的圆弧上转动并带动出光镜筒71做相应的圆周运动,而由于出光镜筒71内嵌于所述切割头本体2且实际中出光镜筒71外还设有由一保护壳体75,有保护壳体75及切割头本体2的限定，使的出光镜筒71的转动趋势被分解为沿轴向方向移动，匹配调焦组件7对复合切割头组件8调焦;所述出光镜筒71底端所述复合切割嘴组件72上端还设有一能吹气及排气的连接座73,所述连接座73与所述出光镜筒71固接,所述出光镜筒71与所述连接座73固接处还设有保护镜座74,所述保护镜座74能相对所述出光镜筒71活动嵌入/抽出，具体的为，所述出光镜筒71与连接座73连接处设有匹配所述保护镜座74嵌入的卡槽,在所述保护镜座74上安设保护镜,并使保护镜与所述出光镜筒71底端及光通道末端对准，所述保护镜座74嵌入所述出光镜筒71内时所述保护镜中心位于所述出光镜筒71的中轴线上。

参考附图11-12,所述复合切割嘴组件8包括出光连接头81、陶瓷体82、复合切割喷嘴83及锁紧螺母84;所述出光连接头81安设在所述连接座73上,所述陶瓷体82一端与所述出光连接头81对接,另一端则连接所述复合切割喷嘴83,所述锁紧螺母84安设于所述陶瓷体82与所述复合切割喷嘴83连接处并用于使所述复合切割喷嘴83相对所述陶瓷体82锁紧/松开，实际中,由于所述复合切割喷嘴83属于易损品,所以需要经常更换,因此通过锁紧螺母84从而方便复合切割喷嘴83更换。

在本实施例中,参考附图1-3及附图13的光学原理图,在使用本实施例的光纤切割头本在切割头本体上2依次设置可活动抽出/推进的长焦距聚焦镜座5和短焦距聚焦镜座6,当切割厚板时,在长焦距聚焦镜座5内装配长焦距聚焦镜片,短焦距聚焦镜座则空置,使光纤切割头以具有长焦距的长聚焦镜对厚板进行切割(参考附图13-a);当需要切割中薄板时,则在短焦距聚焦镜座6内装配短焦距聚焦镜片,长焦距聚焦镜座空置(参考附图13-b),如此则可对中薄板进行切割,无需复杂的聚焦镜的更换,即可对不同厚度的板材进行切割。

以上的实施例只是在于说明而不是限制本实用新型,故凡依本实用新型专利申请范围所述的方法所做的等效变化或修饰,均包括于本实用新型专利申请范围内。