一种激光切割头的气路系统技术方案

本发明专利技术公开了一种激光切割头的气路系统，激光切割头包括切割主体和用于固定切割主体的基台，基台包括竖向固定座和设置于竖向固定座端部的横向连接座；切割主体包括设置于横向连接座上方的光路模组和设置于横向连接座下方的切割模组，气路系统包括：设置于竖向固定座内的第一导气通道，设置于切割模组内的第二导气通道、第三导气通道、导气筒组件和位于导气筒组件下方的喷嘴组件。本发明专利技术提供的激光切割头的气路系统，通过第一导气通道、第二导气通道、第三导气通道和导气筒组件的设置来对气体进行引导传输和分流，并最大程度上避免气体在流动过程中形成湍流或涡流，从而提升激光切割头的切割性能、切割效果、切割效率和出气的均匀性。均匀性。均匀性。

【技术实现步骤摘要】
一种激光切割头的气路系统


[0001]本专利技术属于激光切割设备
，具体涉及一种激光切割头的气路系统。

技术介绍

[0002]激光切割机的正常工作离不开辅助气体的参与，其中，常见的辅助气体一般有四种：空气、氧气、氮气和氩气等。由于辅助气体类型的不同，激光切割机的切割效果也会略有不同。实际切割时，应当根据不同的加工要求和切割材料的变化对辅助气体的类型进行适当的选择，以使激光切割机能够保证切割质量的同时，又可以达到节省成本的目的。例如压缩空气可以被用于切割薄板，以使激光切割机降低切割成本；氧气则可以被用来切割普通碳钢；氮气可以被用来切割不锈钢和合金钢等。
[0003]鉴于辅助气体对激光切割机的切割效果和加工能力的影响，激光切割机中气路系统的具体构造和性能对产品加工质量等的影响也显得尤为关键。具体地，气路系统的优劣对于待加工件切缝的宽度、坡度、切面的粗糙度、熔渣的黏着状态、切割速度等几乎所有的加工参数都会产生影响。
[0004]经分析，出现上述情况的主要原因在于气路系统的设置方式能够严重影响腔体内气体流场的湍流分布、光路传输及镜片保护性能等。当激光在湍流中传播时，气体密度的变化导致混合层气体折射率梯度的变化，气体折射率梯度的变化又会导致激光波前畸变，破坏激光光束的相干性。而激光相干性的退化将严重削弱激光的光学质量，引起光线的随机漂移、激光能量在光束截面上的重新分布等，如引起畸变、展宽和破碎等现象。尤其在激光切割机对厚板的加工过程中，工件的加工质量明显受制于激光光束质量的影响，不理想的光束质量将引起切不透、切割效率低或者切割断面质量下降等问题。
[0005]基于上述问题的存在，现有技术中激光切割头气路系统的储气槽通常连通有多个均匀分布的孔式导气通道或狭缝式导气通道，然后该种结构的导气通道与激光切割头下保护镜下方的腔体相连通，并最终经腔体从喷嘴中流出。这种结构的气路系统虽然能够在一定程度上减小气体流动过程中产生湍流的可能性，但是仍然无法完全避免气体湍流的形成，也就无法使得激光切割头的工作稳定性得以保证。具体地，当气流从储气槽进入下保护镜下方的腔体时，导气通道附近的气流流量较多、速度较高，且位于导气通道附近的气流能够在进入腔体后于腔体的中部进行汇合，并沿腔体的内壁向下流动。但是，当气流沿导气通道的延伸方向进行流动时，其以较小的流速和较小的流量进入腔体中，并最终在下保护镜的底部形成涡流。
[0006]此外，现有技术还存在一种吹气平缓均匀的激光切割头气路装置，其包括保护镜片、设置在保护镜片下方的挡风环外罩、设置在挡风环外罩内的且与挡风环外罩内壁形成第一环形风道的挡风环以及与挡风环外罩连接的进气管；挡风环包括外壳、内壳以及由外壳与内壳围绕形成的第二环形风道，第二环形风道的开口在上且朝向保护镜片，外壳上等角度环形设置有若干进气孔。该气路装置通过在挡风环外壁上设置多个环形分布的小孔，以此来避免由于单方向进气导致的挡风环进气速率不一致的问题，从而确保激光束经过的
腔体中基本无湍流出现，进而保证激光切割的性能。但是，在实际的加工过程中，这种结构的气路装置仍然无法完全满足较高的加工要求，对于激光切割机切割效果的提升较为有限。
[0007]由此可见，现有技术有待于进一步地改进和提高。

技术实现思路

[0008]本专利技术提供了一种激光切割头的气路系统，以解决上述技术问题中的至少一个技术问题。
[0009]本专利技术所采用的技术方案为：本申请提供一种激光切割头的气路系统，所述激光切割头包括切割主体和用于固定所述切割主体的基台，所述基台包括竖向固定座和设置于所述竖向固定座端部的横向连接座；所述切割主体包括设置于所述横向连接座上方的光路模组和设置于所述横向连接座下方的切割模组，所述气路系统包括：设置于竖向固定座内的第一导气通道，设置于所述切割模组内的第二导气通道、第三导气通道、导气筒组件和位于所述导气筒组件下方的喷嘴组件；其中，所述导气筒组件包括相互嵌套的内筒和外筒，所述外筒的上方和下方分别设有绕设于其外侧的第一储气槽和第二储气槽，所述内筒开设有顶端封闭的气腔，且所述内筒的外壁沿竖直方向开设有连通所述第二储气槽和所述气腔的导气槽；所述第二导气通道用于连通所述第一导气通道和所述第一储气槽，所述第三导气通道用于连通所述第一储气槽和第二储气槽，以使气体依次流经所述第一导气通道、所述第二导气通道、所述第一储气槽、所述第三导气通道和所述第二储气槽后，在所述导气槽的引导下向上流动，并在所述内筒顶端的反射作用下由所述气腔流出所述喷嘴组件。
[0010]作为本专利技术的一种优选实施方式，所述第一导气通道包括与外部气源相连通的进气口、竖向通道和位于所述进气口与所述竖向通道之间，并用于连通所述进气口和所述竖向通道的横向通道；所述进气口设置于所述横向通道的中心，所述竖向通道位于所述横向通道的两端，以使所述第一导气通道实现对于气体的第一次分流。
[0011]作为本专利技术的一种优选实施方式，所述第一导气通道还包括设置于所述横向通道与所述竖向通道连接处的第一挡块，以及设置于所述竖向通道底端的第二挡块。
[0012]作为本专利技术的一种优选实施方式，所述第一导气通道与所述第二导气通道之间还设置有用于连通两者的引导通道，且所述引导通道自所述第一导气通道的出口向所述第二导气通道的进口由高到低倾斜。
[0013]作为本专利技术的一种优选实施方式，所述引导通道与所述第一导气通道之间和/或所述引导通道与所述第二导气通道之间设置有密封件。
[0014]作为本专利技术的一种优选实施方式，所述切割模组包括位于所述外筒上方的固定圆台，沿所述固定圆台的周向对称设置有两个弧形槽，两个所述弧形槽形成所述第一储气槽。
[0015]作为本专利技术的一种优选实施方式，所述第二导气通道包括水平通道和与所述水平通道相连通的倾斜通道，所述倾斜通道的出口与所述第一储气槽的进口相连通。
[0016]作为本专利技术的一种优选实施方式，所述倾斜通道的内径与所述第三导气通道的内径之比为11/14
‑
13/14。
[0017]作为本专利技术的一种优选实施方式，所述第二储气槽为设置于所述外筒外壁的环形槽，且所述环形槽通过所述第三导气通道分别与所述第一储气槽的多个出口相连通，以使所述第三导气通道实现对气体的第二次分流。
[0018]作为本专利技术的一种优选实施方式，所述导气槽为多个，且多个所述导气槽沿所述内筒的外壁均匀分布，以实现对于气体的第三次分流。
[0019]由于采用了上述技术方案，本专利技术所取得的有益效果为：1.本专利技术提供的激光切割头的气路系统，通过第一导气通道、第二导气通道、第三导气通道和导气筒组件的设置来对气体进行引导传输和分流，并最大程度上避免气体在流动过程中形成湍流或涡流，从而提升激光切割头的切割性能、切割效果、切割效率和出气的均匀性。具体地，第一导气通道、第二导气通道和第三导气通道用于将气源产生的辅助气体引导传输至导气筒组件中的气腔中，第一储气槽和第二储气槽则用于对流动路径中的辅助气体进行中转和暂存，以确保前序和后序流动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光切割头的气路系统，所述激光切割头包括切割主体和用于固定所述切割主体的基台，所述基台包括竖向固定座和设置于所述竖向固定座端部的横向连接座；所述切割主体包括设置于所述横向连接座上方的光路模组和设置于所述横向连接座下方的切割模组，其特征在于，所述气路系统包括：设置于竖向固定座内的第一导气通道，设置于所述切割模组内的第二导气通道、第三导气通道、导气筒组件和位于所述导气筒组件下方的喷嘴组件；其中，所述导气筒组件包括相互嵌套的内筒和外筒，所述外筒的上方和下方分别设有绕设于其外侧的第一储气槽和第二储气槽，所述内筒上方设置顶端封闭的气腔，且所述内筒的外壁沿竖直方向开设有连通所述第二储气槽和所述气腔的导气槽；所述第二导气通道用于连通所述第一导气通道和所述第一储气槽，所述第三导气通道用于连通所述第一储气槽和第二储气槽，以使气体依次流经所述第一导气通道、所述第二导气通道、所述第一储气槽、所述第三导气通道和所述第二储气槽后，在所述导气槽的引导下向上流动，并在所述内筒顶端的反射作用下由所述气腔流出所述喷嘴组件。2.如权利要求1所述的一种激光切割头的气路系统，其特征在于，所述第一导气通道包括与外部气源相连通的进气口、竖向通道和位于所述进气口与所述竖向通道之间，并用于连通所述进气口和所述竖向通道的横向通道；所述进气口设置于所述横向通道的中心，所述竖向通道位于所述横向通道的两端，以使所述第一导气通道实现对于气体的第一次分流。3.如权利要求2所述的一种激光切割头的气路系统，其特征在于，所述第一导气通道还包括设置于所述横向...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨绪广，闫彭彭，陈传明，牛满钝，
申请(专利权)人：济南邦德激光股份有限公司，
类型：发明
国别省市：