一种焦距可调的铜反射镜制造技术

本实用新型专利技术公开了一种焦距可调的铜反射镜，包括镜座、气腔室和铜镜；镜座包括圆形安装台，安装台的侧面设有沿周边设置的连接边沿；气腔室为底部封端、顶部敞口的结构，气腔室开口向上地安装在安装台的上表面中央；铜镜包括镜面和沿镜面周边设置的侧边，镜面设在气腔室的顶部，且气腔室的顶部周边与镜面下表面无缝连接、形成密闭腔体，铜镜的侧边与镜座的连接边沿连接；安装台上表面设有循环水路和循环气路，循环水路的进水口和出水口分别穿出安装台的下表面，循环气路与气腔室内连通，循环气路的进气口和出气口分别穿出安装台的下表面、且在出气口上安装有泄压阀。上述铜反射镜，可通过调整气腔室内压力的大小实现铜镜焦距的调整。整。整。

【技术实现步骤摘要】
一种焦距可调的铜反射镜


[0001]本技术涉及一种焦距可调的铜反射镜镜，属于激光焊接


技术介绍

[0002]利用高能量密度的激光束加热工件表面，使工件熔化的焊接方式就是激光焊接。想要提高激光的能量密度，可以利用凹面反射镜将光束集中起来。如果使用球面作为反射面，平行光被反射后由于球差的原因，并不会聚焦于一点，所以普遍采用抛物面来作为反射面，矫正球差。普通的抛物面铜反射镜，焦距和反射角度都是固定的，只能在固定的位置进行焊接，如申请号为201210337988.1的专利申请公开了一种锯片基体氮气激光切割加工装置，经过通过铜反射镜的反射汇聚成一个高能量的光斑，利于切割，然而，焦距和反射角度都是固定的，只能在固定的位置进行焊接；再如申请号为202110325781.1的专利公开了一种激光加工头，利用铜反射镜对激光进行聚焦，以提高加工质量，但铜反射镜的焦距和反射角度都是固定的，适应性有限。

技术实现思路

[0003]本技术提供一种焦距可调的铜反射镜，可根据需要调节工作距；进一步加强了冷却效果。
[0004]为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案如下：
[0005]一种焦距可调的铜反射镜，包括镜座、气腔室和铜镜；镜座包括圆形安装台，安装台的侧面设有沿周边设置的连接边沿；气腔室为底部封端、顶部敞口的结构，气腔室开口向上地安装在安装台的上表面中央；
[0006]铜镜包括镜面和沿镜面周边设置的侧边，镜面设在气腔室的顶部，且气腔室的顶部周边与镜面下表面无缝连接、形成密闭腔体，铜镜的侧边与镜座的连接边沿连接；
[0007]安装台上表面设有相互独立的循环水路和循环气路，循环水路和循环气路的顶部均不超过气腔室的顶部，循环水路一端为进水口、另一端为出水口，循环水路的进水口和出水口分别穿出安装台的下表面，循环气路与气腔室内连通，循环气路一端为进气口、另一端为出气口，循环气路的进气口和出气口分别穿出安装台的下表面、且在出气口上安装有泄压阀。
[0008]高压空气从进气口进入后到达气腔室内，再从出气口的泄压阀离开，通过控制泄压阀的压力大下，可以控制气腔室内的气压。如图4所示，当气压为一个大气压时，铜镜内外气压一致，面型不会变化；当气压高于一个大气压时，内部气压更高，铜镜表面趋向平坦，焦距增大，工作距变长。
[0009]冷却水从循环水路的进水口进入，从出水口流出，以冷却镜座和铜镜。
[0010]上述循环水路和循环气路相互独立，也即二者是互不相通、互不影响的。
[0011]上述铜镜镜面的外侧面(与镜座相背的一面)为反射面。循环水路和循环气路的顶部均不超过气腔室的顶部，也即不会因为循环水路和循环气路的设置而影响铜镜镜面与气
腔室顶部连接的密封性。
[0012]为了进一步提高聚焦效果，铜镜镜面的反射面是双锥面。
[0013]双锥面的子午方向和弧矢方向不是同一个抛物线。双锥面由以下函数确定：
[0014]其中，Zm为双锥面上某点(X,Y)处的矢高；Cx为双锥面顶点X方向的曲率；Cy为双锥面顶点Y方向的曲率；Kx为双锥面顶点X方向的二次曲线常数；Ky为双锥面顶点Y方向的二次曲线常数。
[0015]为了进一步提高结构的稳定性，安装台上表面设有沿周边设置的连接圈，连接圈位于连接边沿的内侧；气腔室位于连接圈的内侧。
[0016]为了提高冷却效果，进一步，专利技术人对循环水路作了如下改进，循环水路包括位于连接圈内侧的第一水管、第二水管、第三水管、第四水管和第五水管；气腔室的侧壁和铜镜的侧边均为中空腔体结构，第一水管和第五水管相对设置在气腔室的两侧，第一水管的底部伸出安装台的下表面作为进水口，第五水管的底部伸出安装台的下表面作为出水口，第二水管一端与第一水管顶部连通、另一端与气腔室侧壁的中空腔体连通，第三水管一端与气腔室侧壁的中空腔体连通、另一端与铜镜侧边的中空腔体连通，第四水管一端与铜镜侧边的中空腔体连通、另一端与第五水管顶部连通，第一水管、第二水管、气腔室侧壁的中空腔体、第三水管、铜镜侧边的中空腔体、第四水管和第五水管依次连通、形成循环水路。
[0017]上述第一水管、第二水管、气腔室侧壁的中空腔体和第三水管形成内循环水路，铜镜侧边的中空腔体形成外循环水路，通过内循环水路和外循环水路的循环结合，实现了铜反射镜的全面冷却，加强了冷却效果，同时冷却水流经中央的气腔室和铜镜的侧壁，提高了冷却的均匀性，最后从第四水管和第五水管流出。
[0018]作为其中一种具体的实现方案，循环气路包括第一气管和第二气管，第一气管底部伸出安装台的下表面作为进气口、顶部与气腔室内连通，第二气管底部伸出安装台的下表面作为出气口、顶部与气腔室内连通，第一气管、气腔室和第二气管依次连通、形成循环气路。泄压阀安装在出气口上。
[0019]为了便于加工，同时便于控制，气腔室的纵截面为倒“凸”字形。
[0020]为了加工和缓冲，气腔室的顶部设有沿周边设置、且向外倾斜的倾斜边。这样既便于加工时，确保气密性，也便于压力较大时，倾斜边形成缓冲，以减免应力过大导致的损伤。
[0021]为了便于拆装，铜镜的侧边通过螺丝连接在镜座的边沿连接。
[0022]上述铜镜的镜面和侧边及气腔室所用材质均为铜，且铜镜的镜面和侧边为一体成型结构。
[0023]使用时，平行光以45
°
角入射铜镜的反射面，反射的同时被双锥面聚焦于一点；由于焊接激光的功率非常高，在照射到铜镜表面时会有少部分吸收，使铜镜温度升高，所以镜座内部设计了循环水路，利用铜的良好导热性能将热量转移出去，避免温度带来的温漂等负面影响。铜镜与镜座之间有一层气腔，向内注入高压空气，通过改变进入镜座的气压大小，可以影响双锥面的面型，气压越大，铜镜表面越平整，焦距越大。利用这样的规律变化，使焦点到镜面的距离即工作距发生改变。
[0024]本技术未提及的技术均参照现有技术。
[0025]本技术焦距可调的铜反射镜，可通过调整气腔室内压力的大小实现铜镜焦距的调整；进一步，冷却时，实现了从内循环到外循环的冷却，延长了冷却水的路线，提高了冷却效果和冷却的均匀性。
附图说明
[0026]图1为本技术焦距可调的铜反射镜的结构示意图；
[0027]图2为图1的右视图；
[0028]图3为本技术焦距可调的铜反射镜的循环水路示意图(图中箭头为冷却水的流向)
[0029]图4为本技术焦距可调的铜反射镜的循环气路示意图(图中箭头为气体的流向)
[0030]图5为本技术焦距可调的铜反射镜的光路示意图3；
[0031]图6为本技术焦距可调的铜反射镜调整气压时的光路图(左图气腔室内为一个大气压，右图气腔室内高于一个大气压)；
[0032]图7为本技术焦距可调的铜反射镜的焦点能量分布；
[0033]图中，1为铜镜；2为镜座，21为边沿连接；3为气腔室，31为倾斜边；4为循环水路，41为进水口，42为出水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种焦距可调的铜反射镜，其特征在于：包括镜座、气腔室和铜镜；镜座包括圆形安装台，安装台的侧面设有沿周边设置的连接边沿；气腔室为底部封端、顶部敞口的结构，气腔室开口向上地安装在安装台的上表面中央；铜镜包括镜面和沿镜面周边设置的侧边，镜面设在气腔室的顶部，且气腔室的顶部周边与镜面下表面无缝连接、形成密闭腔体，铜镜的侧边与镜座的连接边沿连接；安装台上表面设有相互独立的循环水路和循环气路，循环水路和循环气路的顶部均不超过气腔室的顶部，循环水路一端为进水口、另一端为出水口，循环水路的进水口和出水口分别穿出安装台的下表面，循环气路与气腔室内连通，循环气路一端为进气口、另一端为出气口，循环气路的进气口和出气口分别穿出安装台的下表面、且在出气口上安装有泄压阀。2.如权利要求1所述的焦距可调的铜反射镜，其特征在于：铜镜镜面的反射面是双锥面。3.如权利要求1或2所述的焦距可调的铜反射镜，其特征在于：安装台上表面设有沿周边设置的连接圈，连接圈位于连接边沿的内侧；气腔室位于连接圈的内侧。4.如权利要求3所述的焦距可调的铜反射镜，其特征在于：循环水路包括位于连接圈内侧的第一水管、第二水管、第三水管、第四水管和第五水管；气腔室的侧壁和铜镜的侧边均为中空腔体结构，第一水管和第五水管相对设置在气腔室的两侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘旭，贺熙承，王国力，朱敏，
申请(专利权)人：南京波长光电科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：