融合激光输出头的激光加工头制造技术

本实用新型专利技术公开一种融合激光输出头的激光加工头，包括激光输出光纤、圆柱玻璃棒、包层模剥离装置、光纤封装装置、光学成像系统、光学系统封装装置；其中：圆柱玻璃棒与激光输出光纤的端面固定连接；包层模剥离装置环绕在激光输出光纤四周；光纤封装装置包裹并固定所述激光输出光纤；光学成像系统设置在激光输出光纤的输出光路上并将光纤发出的光成像到其后某待加工表面；光学系统封装装置将光学成像系统封装在其内部；光纤封装装置与光学系统封装装置固定连接。本实用新型专利技术提供的激光加工头，解决了激光输出头容易坏的问题，简化了切割头的机械结构，去掉了精密调整装置，机械结构导热性增加，大幅降低了切割头的成本，提高了切割头的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
融合激光输出头的激光加工头
本技术属于激光加工领域，尤其涉及一种融合激光输出头的激光加工头。
技术介绍
大功率激光加工设备由激光器、激光加工头、带动激光加工头的机械运动系统和控制系统组成。目前，激光器中的光通过一个标准的激光输出头输出，这些标准输出头有多个标准，如QBH头、QD头等。激光器与激光加工头之间通过一个标准接口连接。我们认为，这种激光加工系统构建方式存在以下问题：1、激光输出头端面是整个激光加工系统中功率密度最高的点，也是光学膜最脆弱的点，极易损伤。由于工业用户的使用环境差，专业能力薄弱，把该处开放给用户自由拆卸和表面清理，是造成当前激光输出头损坏量大的根本原因。2、由于激光输出头机械表面结构复杂，不同激光输出头的重复定位误差很大，在垂轴和轴线方向造成输出光点的位置偏移量较大，为补偿这种偏移，必须在激光加工头中增加专门的光学系统精密位置调整装置，精度位置调整装置的使用，除了增加了系统的复杂性外，由于运动部件的导热率低，还破坏了激光加工头的导热特性，降低激光加工头的可靠性。3、激光输出头的引入增加了激光加工设备中的机械加工制造成本。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本技术的目的在于提供一种融合了激光输出头的激光加工头，从根本上消除激光输出头易损的问题，同时降低激光切割头的机械结构复杂度并降低生产成本。为了实现上述目的，本技术提出一种融合激光输出头的激光加工头，包括激光输出光纤、圆柱玻璃棒、光纤封装装置、光学成像系统和光学系统封装装置；其中：所述圆柱玻璃棒的一端与所述激光输出光纤的输出端面熔接在一起；所述光纤封装装置包裹并固定所述激光输出光纤；所述光学成像系统设置在所述激光输出光纤的输出光路上并用于将激光输出光纤发出的光成像到其后待加工表面；所述光学成像系统封装在所述光学系统封装装置内；所述光学系统封装装置与所述光纤封装装置固定连接。进一步的，还包括包层模剥离装置，所述包层模剥离装置套设在所述激光输出光纤上靠近圆柱玻璃棒的一端。进一步的，所述包层模剥离装置为玻璃管。进一步的，所述光学成像系统由两片透镜组成，用于成像切割光斑。本技术还提供了另外一种融合激光输出头的激光加工头，包括包层模剥离装置、光纤封装装置、光学成像系统、光学系统封装装置和多个激光输出光纤；其中：所述多个激光输出光纤聚在一起，所述包层模剥离装置套设在所述多个激光输出光纤上；所述光纤封装装置包裹并固定所述多个激光输出光纤；所述光学成像系统设置在所述多个激光输出光纤的输出光路上，用于将多个激光输出光纤发出的光成像到其后某待加工表面；所述光学成像系统封装在所述光学系统封装装置内；所述光学系统封装装置与所述光纤封装装置固定连接。进一步的，所述多个激光输出光纤的端面排列成圆形，或者所述多个激光输出光纤的端面排列成矩形。进一步的，多个激光输出光纤的端面排列成矩形，包层模剥离装置为矩形玻璃管，所述包层模剥离装置紧配合套在激光输出光纤上。进一步的，所述光学成像系统由四片球面玻璃透镜组成，用于在待加工表面形成矩形焊接光斑。进一步的，所述光纤封装装置和光学系统封装装置之间通过螺纹连接或者焊接。与现有技术相比，本技术至少具有以下有益效果：本技术提供的融合了激光输出头的激光加工头，取消了激光输出头与激光加工头间的活动连接机构，带从原理上消除了激光输出头部分损坏的可能性；2、去掉了传统激光加工头中用于补偿激光输出头产生的位置变化的精密位置调整装置，简化了激光加工头的结构；3、由于激光加工头中去掉了精密调整装置，大大改善了激光加工头封装装置的导热特性，使激光加工头的可靠性得到提高；综合来看，融合了激光输出头的激光加工头的成本得到大幅降低、设备安全性得到提高。本技术在激光输出光纤上包覆有包层模剥离装置，包层模剥离装置将激光输出光纤端面焊接造成的杂光、玻璃棒输出端面引起的杂光、后续光学系统造成的杂光及工作表面的高温辐射光引出激光输出光纤，避免激光输出光纤前端涂覆层被烧毁进而熔断激光输出光纤。本技术中的光学成像系统根据需要的光斑大小，可以灵活地选择使用的光学透镜的数量，以及光学透镜的种类。附图说明图1为本技术提出的第一种融合了激光输出头的激光加工头结构示意图。图2为本技术提出的第二种基于多个激光输出光纤的融合了激光输出头的激光加工头结构示意图。附图中：1表示激光输出光纤；2表示圆柱玻璃棒；3表示包层模剥离装置；4表示光学成像系统；5表示光纤封装装置；6表示光学系统封装装置。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，对本技术提出的融合激光输出头的激光加工头进行详细说明。图1为本技术提出的第一种融合了激光输出头的激光加工头结构示意图。由激光输出光纤1、圆柱玻璃棒2、包层膜剥离装置3、光学成像系统4、光纤封装装置5和光学系统封装装置6组成。其中：激光输出光纤1的端面与圆柱玻璃棒2的端面熔接在一起，该圆柱玻璃棒2使输出激光光斑的有效面积大幅增加，使输出端面上的光功率密度大幅降低，降低了端面光学镀膜的要求，同时可以增加光学膜层可靠性；包层模剥离装置3设置在激光输出光纤1的外表面上，与光纤包层接触，将光纤端面焊接造成的杂光、圆柱玻璃棒2输出端面引起的杂光、后续光学系统造成的杂光及工作表面的高温辐射光引出光纤，避免激光输出光纤前端涂覆层被烧毁进而熔断光纤；光学成像透镜4设置在激光输出光纤1的输出光路上，将激光输出光纤1输出端面成像在某待加工表面上，进行热加工；光纤封装装置5将激光输出光纤1和包层模玻璃装置3固定在其内部；光学封装装置6将光学成像系统4封装起来；光纤封装装置5与光学系统封装装置6固定连接在一起。图2为本技术提出的第二种基于多个激光输出光纤的融合了激光输出头的激光加工头结构示意图。由多个激光输出光纤1、包层模剥离装置3、光纤封装装置5、光学成像系统4、光学系统封装装置6组成；其中：多个激光输出光纤1聚在一起；包层模剥离装置3环绕在多个激光输出光纤1四周，与光纤包层接触，将光纤端面光纤输出端面引起的杂光、后续光学系统造成的杂光及工作表面的高温辐射光引出光纤，避免多个激光输出光纤前端涂覆层被烧毁进而熔断光纤；光学成像透镜4设置在多个激光输出光纤1的输出光路上，将激光输出光纤1输出端面成像在某待加工表面上，进行热加工；光纤封装装置5将多个激光输出光纤1和包层模剥离装置3固定在其内部；光学封装装置6将光学成像系统4封装起来；光纤封装装置5与光学系统封装装置6固定连接在一起；在本技术的某些具体实施例中，光纤封装装置5与光学系统封装装置6固定方式可以选择焊接、螺纹连接或者胶粘。在该激光加工系统中，多个激光输出光纤1的端面可以排列成圆形，也可以排列成矩形。根据该技术方案，我们设计了一个激光切割头，其中：激光输出光纤芯径20微米外径400微米，输出功率1000瓦；圆柱玻璃棒长度4毫米，直径440微米；包层模玻璃装置为一个内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种融合激光输出头的激光加工头，其特征是：包括激光输出光纤(1)、圆柱玻璃棒(2)、光纤封装装置(5)、光学成像系统(4)和光学系统封装装置(6)；其中：所述圆柱玻璃棒(2)的一端与所述激光输出光纤(1)的输出端面熔接在一起；所述光纤封装装置(5)包裹并固定所述激光输出光纤(1)；所述光学成像系统(4)设置在所述激光输出光纤(1)的输出光路上并用于将激光输出光纤(1)发出的光成像到其后待加工表面；所述光学成像系统(4)封装在所述光学系统封装装置(6)内；所述光学系统封装装置(6)与所述光纤封装装置(5)固定连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种融合激光输出头的激光加工头，其特征是：包括激光输出光纤(1)、圆柱玻璃棒(2)、光纤封装装置(5)、光学成像系统(4)和光学系统封装装置(6)；其中：所述圆柱玻璃棒(2)的一端与所述激光输出光纤(1)的输出端面熔接在一起；所述光纤封装装置(5)包裹并固定所述激光输出光纤(1)；所述光学成像系统(4)设置在所述激光输出光纤(1)的输出光路上并用于将激光输出光纤(1)发出的光成像到其后待加工表面；所述光学成像系统(4)封装在所述光学系统封装装置(6)内；所述光学系统封装装置(6)与所述光纤封装装置(5)固定连接。


2.根据权利要求1所述的一种融合激光输出头的激光加工头，其特征是：还包括包层模剥离装置(3)，所述包层模剥离装置(3)套设在所述激光输出光纤(1)上靠近圆柱玻璃棒(2)的一端。


3.根据权利要求2所述的一种融合激光输出头的激光加工头，其特征是：所述包层模剥离装置(3)为玻璃管。


4.根据权利要求2所述的一种融合激光输出头的激光加工头，其特征是：所述光学成像系统(4)由两片透镜组成，用于成像切割光斑。


5.一种融合激光输出头的激光加工头，其特征是：包括包层模剥离装置(3)、光纤封装装置(5)、光学成像系统(4)、光学系统封装装置(6)和多个激...

【专利技术属性】
技术研发人员：方笑尘，方强，
申请(专利权)人：方笑尘，
类型：新型
国别省市：陕西;61