一种激光切割头冷却结构的制作方法

本发明涉及激光切割，具体涉及一种激光切割头冷却结构。

背景技术：

1、在激光切割设备中，激光头作为核心部件，其工作温度的稳定控制对加工精度、效率及设备寿命至关重要。传统的风冷结构虽然简单，但在高功率激光切割作业中往往难以满足散热需求，而水冷结构则因其高效的热传导性能成为主流选择。然而，现有的水冷结构存在以下不足：

2、第一、接触面积受限：尽管可以通过增加冷却液与激光头接触面的设计来提升散热效果，但在激光头紧凑的结构空间内，这种增加具有局限性，难以实现大幅度提升；

3、第二、泵压与密封性问题：提高冷却液流速是另一种增强冷却效率的方法，但这通常需要增加供液组件的泵压，从而带来一系列问题。高泵压不仅增加了能源消耗，还对冷却循环系统的管件结构强度和密封性提出了更高要求，增加了泄漏风险和维护难度，影响了系统的稳定性和可靠性。

技术实现思路

1、针对上述存在的技术不足，本发明提供一种激光切割头冷却结构，通过回转的浮动套提高冷却单元腔中冷却液与激光头的相对速度，在不提高供液组件泵压的情况下，提高了冷却效率。

2、本发明采用如下技术方案：一种激光切割头冷却结构，包括：

3、壳体，套装固定在激光头外壁上；所述壳体内具有封闭的内腔；

4、浮动套，安装在所述壳体的内腔中；所述浮动套的上、下端分别与壳体的顶板、底板滑动配合，浮动套与激光头同轴心；

5、驱动装置，连接所述浮动套，用于驱动浮动套绕激光头的轴心回转；

6、其中，所述浮动套内壁、激光头外壁和壳体的顶板、底板之间构成密闭的环形腔；浮动套内壁固定有多个绕浮动套轴心均布的叶片，叶片将环形腔分割成多个独立的冷却单元腔；

7、所述壳体的顶板上固定有与环形腔连通的出液接头组件，壳体的底板上固定有与环形腔连通的进液接头组件。

8、其进一步是：所述浮动套的叶片呈弧形，叶片的上、下端分别与壳体的顶板、底板采用间隙配合，叶片的内侧边与激光头外壁采用间隙配合；

9、所述激光头外壁与叶片相对的位置开设有多个均布的环形散热槽。

10、所述浮动套的上、下端面分别开设有上环形沟槽、下环形沟槽；

11、浮动套的上端面开设有连通上环形沟槽与冷却单元腔的上连通槽；

12、浮动套的下端面开设有连通下环形沟槽与冷却单元腔的下连通槽，浮动套的下端面还开设有多个与下环形沟槽相交的径向油槽，多个径向油槽绕浮动套轴心均布。

13、所述浮动套的外侧壁具有两个轴肩，轴肩外周面与壳体的侧壁滑动配合；

14、所述轴肩外周面开设有中环形沟槽，中环形沟槽底部具有均布的弧形凸起，弧形凸起最高端不超出中环形沟槽；浮动套侧壁上开设有连通中环形沟槽与冷却单元腔的中连通槽。

15、所述驱动装置包括：

16、外齿环，套装固定在所述浮动套的上端；

17、一对齿轮，布置在所述壳体中且分别与外齿环互相啮合；两个所述齿轮绕外齿环均布，齿轮的转轴与壳体回转连接；

18、其中一个所述齿轮的转轴一端穿出壳体并连接有马达。

19、所述壳体的底板和侧壁一体成型，底板焊接于激光头外壁上；所述侧壁上具有两个外凸的用于安装所述齿轮的安装腔；所述顶板通过螺栓固定在侧壁上端，顶板与侧壁、激光头外壁之间分别安装有密封垫圈。

20、所述进液接头组件包括：

21、弧形通槽，开设在所述底板上与环形腔相对的位置；

22、弧形进液罩，固定在所述底板上并与弧形通槽相通；

23、进液管，固定连接在所述弧形进液罩上。

24、所述出液接头组件与进液接头组件结构相同，出液接头组件与进液接头组件在浮动套转动方向上交错。

25、所述出液接头组件与进液接头组件安装在远离所述马达的一侧。

26、本发明的有益效果在于：

27、通过驱动浮动套绕激光头轴心回转，提高了冷却液与激光头外壁的相对速度，从而在不增加冷却液源泵压的情况下，实现了冷却效率的提升，这比单纯增加冷却液流速或接触面积更为高效且成本更低；另外，环形散热槽使得冷却液在各个冷却单元腔之间能够自由流动，避免了由于浮动套中叶片的转动造成的憋压现象，确保冷却结构的正常运转；

28、浮动套采用浮动结构，以冷却液作为润滑油，省去了回转轴承，不仅降低了整个冷却结构的尺寸和重量，还提高了系统的紧凑性和可靠性；通过环形沟槽和连通槽的设计，利用了冷却液形成油膜，减少了摩擦，延长了使用寿命；使用合成油或矿物油作为冷却液，不仅具有良好的冷却性能，还具备一定的润滑性，适合在旋转的环境下工作；

29、浮动套外侧壁的弧形凸起设计，能够在转动过程中挤压冷却液，扶正浮动套的轴心，提高了其回转稳定性；同时，采用双齿轮驱动结构，一个主动齿轮驱动浮动套，另一个从动齿轮提供支撑，抵消了主动齿轮的作用力，进一步增强了轴心稳定性。

技术特征：

1.一种激光切割头冷却结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种激光切割头冷却结构，其特征在于：所述浮动套（3）的叶片（32）呈弧形，叶片（32）的上、下端分别与壳体（2）的顶板（22）、底板（23）采用间隙配合，叶片（32）的内侧边与激光头（1）外壁采用间隙配合；

3.根据权利要求1所述的一种激光切割头冷却结构，其特征在于：所述浮动套（3）的上、下端面分别开设有上环形沟槽（33）、下环形沟槽（34）；

4.根据权利要求3所述的一种激光切割头冷却结构，其特征在于：所述浮动套（3）的外侧壁具有两个轴肩（36），轴肩（36）外周面与壳体（2）的侧壁（24）滑动配合；

5.根据权利要求1所述的一种激光切割头冷却结构，其特征在于，所述驱动装置（4）包括：

6.根据权利要求5所述的一种激光切割头冷却结构，其特征在于：所述壳体（2）的底板（23）和侧壁（24）一体成型，底板（23）焊接于激光头（1）外壁上；所述侧壁（24）上具有两个外凸的用于安装所述齿轮（42）的安装腔（241）；所述顶板（22）通过螺栓固定在侧壁（24）上端，顶板（22）与侧壁（24）、激光头（1）外壁之间分别安装有密封垫圈。

7.根据权利要求5所述的一种激光切割头冷却结构，其特征在于：所述出液接头组件（5）与进液接头组件（6）安装在远离所述马达（43）的一侧。

技术总结
本发明公开了一种激光切割头冷却结构，属于激光切割技术领域。包括：壳体套装固定在激光头外壁上；壳体内具有封闭的内腔；浮动套安装在壳体的内腔中，浮动套与激光头同轴心；驱动装置用于驱动浮动套绕激光头的轴心回转；其中，浮动套内壁、激光头外壁和壳体的顶板、底板之间构成密闭的环形腔；浮动套内壁固定有多个绕浮动套轴心均布的叶片，叶片将环形腔分割成多个独立的冷却单元腔；壳体的顶板上固定有与环形腔连通的出液接头组件，壳体的底板上固定有与环形腔连通的进液接头组件。本发明通过驱动浮动套绕激光头轴心回转，提高了冷却液与激光头外壁的相对速度，从而在不增加冷却液源泵压的情况下，实现了冷却效率的提升。

技术研发人员：王建华,鲁传仓
受保护的技术使用者：徐州达玛激光科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/28