用激光切割圓形、弧形的裝置的制作方法

專利名稱：用激光切割圓形、弧形的裝置的制作方法
專利說明本發明提供一種用激光切割圓形、弧形的裝置，屬于激光加工技術領域。
背景技術：
激光切割是利用經聚焦獲得的高功率密度激光束照射工件，使材料被照射的區域 迅即達到熔點，使之熔化和燒蝕，同時借助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質，從而實現 割開工件的一種熱切割方法。被切材料平放在回轉工作臺上，回轉工作臺由調頻電機帶動 進行回轉，同時調頻電機由傳感器控制進行分度。激光聚焦器放在機床的橫梁上的垂直梁 上，橫梁放在縱向導軌上，并由步進電機分別帶動縱向導軌和垂直導軌完成激光束的縱向 進給和垂直進給運動，即激光焦點掃描，整個運動系統由微機控制完成。如果準確地控制激 光的輸出和加工物的移動速度便可實現高質量的切割。當切割較厚的材料時，應采用焦點 深度較大的光束，以獲得垂直較好的切割面，但是焦點深度較大，光斑直徑也增大，照射功 率密度減小，故切割速度降低，如保持一定切割速度，就要增大激光功率。因此焦深與焦斑 不能兼顧。影響切割質量的因素較多，大致主要影響因素如下①激光器波長、輸出功率、光 束模式；②加工光學系統光束形狀、光束直徑、發散角、焦距、離焦、焦深、光點直徑；③保護 氣體、輔助氣體的成分；④加工對象的材料、形狀、尺寸、表面狀態、溫度、濕度、進給速度等。激光切割有很大一部分是對材料進行圓形切割，這時要求激光焦點運行軌跡是一 條圓周線，并通過兩種辦法來實現，或控制工作平臺移動或控制激光輸出移動來完成，但不 論哪種移動都必須由微機控制步進電機來完成，工作量較大。

發明內容
本發明的目的是提供一種能克服上述缺陷、焦深與焦斑能夠兼顧、不需要微機控 制步進電機帶動工作平臺或激光輸出設備的復雜移動的用激光切割圓形、弧形的裝置。技 術方案為包括激光器、反射鏡、圓錐狀噴嘴、透鏡和設置在噴嘴側壁上的輔助氣體進氣口， 其中噴嘴的側壁為夾層，夾層的頂端密封、底部敞開，進氣口與夾層聯通，透鏡設置在噴嘴 的上方，且軸線與噴嘴的軸線重合，激光器的耦合輸出口對準反射鏡，反射鏡的反射光與透 鏡的軸線平行且穿過透鏡，其特征在于透鏡采用可變焦距透鏡，在透鏡的上方設置一透明 圓錐體，圓錐體的軸線與透鏡的軸線重合，且圓錐體的頂端與透鏡的焦點重合，透鏡的焦距
權利要求
一種用激光切割圓形、弧形的裝置，包括激光器(1)、反射鏡(2)、圓錐狀噴嘴(3)、透鏡(4)和設置在噴嘴(3)側壁上的輔助氣體進氣口(5)，其中噴嘴(3)的側壁為夾層，夾層的頂端密封、底部敞開，進氣口(5)與夾層聯通，透鏡(3)設置在噴嘴(3)的上方，且軸線與噴嘴(3)的軸線重合，激光器(1)的耦合輸出口對準反射鏡(2)，反射鏡(2)的反射光與透鏡(4)的軸線平行且穿過透鏡(4)，其特征在于透鏡(4)采用可變焦距透鏡，在透鏡(4)的上方設置一透明圓錐體(6)，圓錐體(6)的軸線與透鏡(4)的軸線重合，且圓錐體(6)的頂端與透鏡(4)的焦點重合，透鏡(4)的焦距其中R為待切割圓形或弧形的半徑，α為圓錐體(6)的半頂角。FSA00000333458400011.tif
2.如權利要求1所述的用激光切割圓形、弧形的裝置，其特征在于設圓錐體(6)的折 射率為ξ，半頂角α，底面圓半徑H，其中折射率取值為1.45843彡ξ彡1.75496，半頂角 取值為 0. 06556 (rad) < α < 0. 35 (rad)，并且 α = ( ji/2-arcsin (1/ξ )) / (2η_3)，其中 η為整數、3 ^n ^ 10, (η-1)為傳輸光線和圓錐體(6)內側壁的交點次數，圓錐體(6)的高 L = H cot α 0
全文摘要
本發明提供一種用激光切割圓形、弧形的裝置，包括激光器、反射鏡、圓錐狀噴嘴、透鏡和設置在噴嘴側壁上的輔助氣體進氣口，其中噴嘴的側壁為夾層，夾層的頂端密封、底部敞開，進氣口與夾層聯通，透鏡設置在噴嘴的上方，且軸線與噴嘴的軸線重合，激光器的耦合輸出口對準反射鏡，反射鏡的反射光與透鏡的軸線平行且穿過透鏡，其特征在于透鏡采用可變焦距透鏡，在透鏡的上方設置一透明圓錐體，圓錐體的軸線與透鏡的軸線重合，且圓錐體的頂端與透鏡的焦點重合，透鏡的焦距其中R為待切割圓形或弧形的半徑，α為圓錐體的半頂角。本發明由于不需要激光焦點掃描，所以不需要微機控制步進電機帶動工作平臺或激光輸出設備的復雜移動，加工、操作簡便。
文檔編號B23K26/36GK101966623SQ20101053283
公開日2011年2月9日 申請日期2010年11月5日 優先權日2010年11月5日
發明者孫存志, 秦華 申請人:山東理工大學