一种激光加工装置的制作方法

本技术涉及激光加工，具体而言，涉及一种激光加工装置。

背景技术：

1、激光加工技术，作为一项集前沿科技之大成的工艺体系，广泛涵盖了激光切割、精密焊接、高效淬火、精细打孔及微纳加工等多元化工艺领域。这些技术深刻依赖于激光与物质间独特而复杂的相互作用原理，通过高度集中的光束能量，实现对材料的非接触式、高精度、高效率加工。激光加工以其无与伦比的加工速度、卓越的加工质量以及对材料的广泛适应性，确立了其在现代制造业中不可替代的核心地位。随着激光加工技术行业的高速发展，激光加工应用领域在广度和深度上不断拓展，各行业对于加工效率以及加工精度也不断提出更高要求，进而对激光光斑高均匀度以及不同形状尺寸的需求不断增多。

2、随着市场需求的日益多样化和个性化，传统光纤激光高功率加工头面临的挑战也日益凸显。传统的定焦加工头，其准直镜与聚焦镜焦距固定，功能相对局限，难以灵活应对复杂多变的加工任务，特别是面对不同幅面、不同材质的板材时，其局限性尤为明显。

3、现在市面上的激光头可以通过更换不同焦距的聚焦镜的方式来改变激光加工的焦点，但仍然存在光斑尺寸可变范围小、无法应用于多样化需求的激光表面处理的问题。现有的激光加工头是对从激光器发出的光束进行准直后再聚焦得到的光斑是比较小的圆形光斑，光斑大小是固定不可变并且光斑能量呈现中间高边缘低，然而在对一些材料非接触大面积均匀加热应用中，要求照到材料上的光斑为方形光斑，光斑内每个位置的激光能量分布均匀一致，现有激光头难以满足特定形状光斑的需求。

技术实现思路

1、本技术实施例的目的在于提供一种激光加工装置，用以解决现有技术中的激光头存在的光斑形状不可变、光斑尺寸可变范围小的问题。

2、本技术实施例提供的一种激光加工装置，包括：依次连接的光纤接口模块、准直模块、匀化模块、变焦模块和固定镜模块；准直模块包括准直镜，匀化模块包括模块框架和插拔式匀化组件，变焦模块包括调焦补偿镜和变倍镜，固定镜模块包括固定镜；

3、光纤接口模块、准直镜、插拔式匀化组件、调焦补偿镜、变倍镜和固定镜呈直线依次布置形成激光加工光路；插拔式匀化组件可更换，调焦补偿镜至固定镜的距离可变，变倍镜至固定镜的距离可变。

4、上述技术方案中，通过简单的插拔操作，匀化模块中可以更换不同的插拔式匀化组件，通过更换不同的插拔式匀化组件，用户可以轻松调整激光光束的均匀性，从而形成不同形状和大小的光斑，这种灵活性使得装置能够应对多种加工需求，包括但不限于不同材料、不同幅面以及不同加工图案的需求。插拔式匀化组件的设计允许用户根据具体任务需求选择最适合的匀化元件，从而生成特定形状的光斑，这种光斑形状的多样化在多样化需求的激光表面处理等领域尤为重要，能够显著提升加工质量和效率。并且，结合插拔式匀化组件和变焦模块(包括调焦补偿镜和变倍镜)的双重作用，该装置实现了光斑尺寸的大范围调节。

5、在一些可选的实施方式中，插拔式匀化组件包括：第一镜片、第二镜片和支撑结构；

6、支撑结构的顶端安装第一镜片，支撑结构的底端安装第二镜片，第一镜片和第二镜片平行设置。

7、上述技术方案中，第一镜片作为匀化组件的起始光学元件，第一镜片采用高透光率、低吸收率及良好光学性能的材料制成，如熔融石英或光学玻璃。其表面经过精密抛光和镀膜处理，以减少光的散射和吸收，确保激光光束在通过时能够保持高能量和高纯度。本实施例的插拔式匀化组件采用双镜片结构，能够避免激光器光纤芯径过小导致光斑能量均匀性低的情况发生。

8、在一些可选的实施方式中，第一镜片和第二镜片的上下表面均有条纹图形，且上表面条纹与下表面条纹相垂直。

9、上述技术方案中，插拔式匀化组件的第一镜片和第二镜片的上下表面均有条纹图形，且上表面条纹与下表面条纹相垂直，该匀化组件能够高效地将激光光束转换为矩形光斑，这种光斑形状在许多工业应用中非常有用，如激光材料加热、激光淬火、激光清洗、激光熔覆等激光表面处理。

10、在一些可选的实施方式中，插拔式匀化组件还包括：水平调节结构；

11、水平调节结构用于对第一镜片的水平位置进行调节，使第一镜片和第二镜片同轴。

12、上述技术方案中，通过水平调节结构将第一镜片和第二镜片调整为同轴，同轴在第一镜片和第二镜片使得利用变焦模块调节光斑大小的过程中，避免出现光斑偏心的问题。光斑的偏心会直接影响激光加工的精度和成品质量，通过确保镜片同轴，该方案提高了加工过程中的光束稳定性和准确性，从而能够实现更高精度的加工效果，满足精密制造和高质量生产的需求。并且，通过集成水平调节结构于插拔式匀化组件中，用户可以在不拆卸组件的情况下直接对镜片位置进行微调。这种设计简化了操作流程，提高了工作效率，并降低了因操作不当导致的设备损坏风险。

13、在一些可选的实施方式中，水平调节结构包括两个弹簧柱塞和两个水平调节螺钉；

14、两个弹簧柱塞分别固定设置于第一镜片的一侧的不同位置，两个水平调节螺钉分别设置于第一镜片的另一侧的不同位置，通过旋入或旋出水平调节螺钉实现对第一镜片的水平位置的调节。

15、在一些可选的实施方式中，匀化模块包括模块框架、第一插拔式匀化组件和第二插拔式匀化组件；第一插拔式匀化组件的两个镜片之间的距离大于第二插拔式匀化组件的两个镜片之间的距离；

16、模块框架包括第一插口和第二插口；第一插口用于通过第一插拔式匀化组件，第二插口用于通过第二插拔式匀化组件；

17、在使用第一插拔式匀化组件的情形下，取出第二插拔式匀化组件；在使用第二插拔式匀化组件的情形下，取出第一插拔式匀化组件。

18、上述技术方案中，第一插拔式匀化组件的两个镜片之间的距离大于第二插拔式匀化组件的两个镜片之间的距离，第一插拔式匀化组件形成的光斑较小，第二插拔式匀化组件形成的光斑较大。本实施例通过选择合适的匀化组件，结合变焦模块的调节，实现了光斑尺寸的大范围可调。

19、在一些可选的实施方式中，变焦模块还包括轨道和电机；

20、电机用于驱动调焦补偿镜和/或变倍镜在轨道上滑动，改变调焦补偿镜和/或变倍镜至固定镜的距离。

21、上述技术方案中，电机作为动力源，其驱动精度远高于手动调节，能够确保调焦补偿镜和/或变倍镜在轨道上的滑动实现微米级甚至更精细的调整。这种高精度的调节能力，使得变焦模块能够快速且准确地调整焦距或倍率。通过电机的驱动，变焦模块的调焦和变倍过程可以实现自动化和智能化控制。结合现代控制系统，如微处理器或可编程逻辑控制器(plc)，可以根据预设的参数或外部信号自动调整镜片位置，提高操作效率并降低人为误差。

22、在一些可选的实施方式中，准直模块还包括上下调节结构；

23、上下调节结构用于对带动准直镜上下垂直移动。

24、上述技术方案中，通过上下调节结构，可以有效应对机械件、镜片加工误差以及激光器厂家不同导致的激光器出光点位置偏差。

25、在一些可选的实施方式中，上下调节结构包括上下垂直设置的导向槽和高度调节螺钉；

26、高度调节螺钉带动准直模块在导向槽上滑动。

27、在一些可选的实施方式中，还包括气刀保护模块；气刀保护模块设置于固定镜模块的下方；准直模块还包括上保护镜，固定镜模块还包括下保护镜。

28、上述技术方案中，气刀保护模块通过喷射高速气流，在固定镜模块的下保护镜表面形成一层气幕，有效阻挡了加工过程中产生的飞溅物、烟尘、颗粒或其他污染物直接接触到光学镜面。这种非接触式的保护方式大大减少了镜面污染和划伤的风险，从而延长了光学元件的使用寿命，减少了因频繁更换镜片而产生的维护成本和停机时间。