一种用于三维激光加工设备的多波段Z轴组件的制作方法

本技术涉及激光加工，具体地说是一种用于三维激光加工设备的多波段z轴组件。

背景技术：

1、激光加工技术具有高精度、高效率、非接触、自动化程度高等优点，已被广泛应用于切割、焊接、打标、钻孔、表面处理等多种工业场景。激光加工效果在很大程度上取决于激光波长与材料光学特性的匹配程度。

2、目前，市场上的主流工业激光加工设备通常采用单一类型的激光器作为光源，例如：波长10.6μm的二氧化碳激光主要用于非金属材料的切割和雕刻，波长1.06μm的光纤激光主要用于金属材料的切割和焊接，波长532nm的绿光激光主要用于高反射性金属(如金、银、铜等)材料加工，波长450nm的蓝光激光主要用于铜焊、高反金属焊接等领域，波长355nm的紫外激光能够实现极高的加工精度和极小的热影响区，特别适用于脆性材料(如玻璃、蓝宝石)、高分子聚合物的精密微加工，以及半导体晶圆的划片。

3、由此可见，现有技术存在一个显著的局限性：一台激光设备通常只能输出一种特定波长的激光，从而导致其加工对象被局限在某一类或某几类材料上。当用户需要处理多种不同材质的工件时，就必须购置多台不同波长的激光设备，这不仅造成了巨大的设备购置成本、占地面积和能源消耗，还使得生产流程复杂化，降低了生产柔性化和智能化水平，无法满足现代智能制造对“一机多用”和“高效兼容”的迫切需求。

4、因此这种技术现状严重制约了激光加工技术在多材料复合制造、柔性生产线等新兴领域的应用推广。

5、为了改变这种技术现状，必须研发能够方便切换不同光路的配套产品。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种用于三维激光加工设备的多波段z轴组件，该多波段z轴组件可用于多波段三维激光加工设备的设计、或用于现有单波段激光加工设备的改造升级方案。

2、本实用新型的目的是通过以下技术方案解决的：

3、一种用于三维激光加工设备的多波段z轴组件，包括光纤激光输出接头、旋转轴组件、激光切割头、内置导光筒的z轴组件外壳，其特征在于：在光纤激光输出接头和导光筒的入口侧之间布置有位移式反射镜组件，位移式反射镜组件上的z轴反射镜座能够相对导光筒移动以选择是否使用光纤激光或其它激光、且z轴反射镜座中带有多个光学反射镜的z轴镜座本体能够旋转以承接并反射其它激光；在旋转轴组件的c轴反射镜座和b轴反射镜座中皆设有能够旋转以承接并反射不同波长激光的多面体反射镜座本体，多面体反射镜座本体上装有与z轴镜座本体上相同的光学反射镜且多一面光纤激光反射镜；所述激光切割头上设有能够插入聚焦镜座的聚焦镜插口，聚焦镜座上的光学聚焦镜能够与多面体反射镜座本体上的光学反射镜相适配。

4、所述的z轴镜座本体为能够安装四块光学反射镜的六面体反射镜座、所述的多面体反射镜座本体为能够安装五块光学反射镜的七面体反射镜座、所述的激光切割头配置有五种聚焦镜座，且所述的z轴组件外壳上设有能够容纳全部聚焦镜座的聚焦镜座存储盒。

5、所述的z轴镜座本体上装配有二氧化碳激光反射镜、绿光激光反射镜、蓝光激光反射镜以及紫外激光反射镜，所述的多面体反射镜座本体上装配有二氧化碳激光反射镜、光纤激光反射镜、绿光激光反射镜、蓝光激光反射镜以及紫外激光反射镜，且所述的激光切割头上的聚焦镜插口能够分别插入二氧化碳激光聚焦镜座、光纤激光聚焦镜座、绿光激光聚焦镜座、蓝光激光聚焦镜座或紫外激光聚焦镜座。

6、所述的位移式反射镜组件包括位移组件底板、位移导轨、驱动机构、z轴反射镜座，位移导轨安装在位移组件底板上且z轴反射镜座与位移导轨滑动连接，驱动机构能够驱动z轴反射镜座沿位移导轨往返运行，z轴反射镜座底部的出光口与位移组件底板中部的位移组件出光口相对应；当z轴反射镜座运行到工作位时，z轴反射镜座处于光纤激光输出接头和导光筒之间且z轴反射镜座的出光口与导光筒同轴对接；当z轴反射镜座运行到导光筒一侧的等待位时，光纤激光输出接头的出光口同轴悬置于导光筒正上方且导光筒能够承接光纤激光输出接头输出的光纤激光。

7、所述的位移式反射镜组件还包括限位块、缩回磁感应开关、伸出磁感应开关，设置在位移组件底板一侧的限位块用于限定z轴反射镜座的工作位位置，缩回磁感应开关和伸出磁感应开关用于检测z轴反射镜座的位置并与驱动机构联动；当z轴反射镜座运行到工作位时，z轴反射镜座抵触到限位块，此时限位块精准定位z轴反射镜座到位，驱动机构对应的缩回磁感应开关发出z轴反射镜座到位信号，控制中心即可确认z轴反射镜座已到达工作位；当z轴反射镜座运行到远离限位块的等待位时，驱动机构对应的伸出磁感应开关发出z轴反射镜座到位信号，控制中心即可确认z轴反射镜座处于等待位。

8、所述的z轴反射镜座包括z轴镜座本体、z轴镜座外壳、z轴镜座伺服电机、z轴镜座传感器，装有多个光学反射镜的z轴镜座本体容纳于z轴镜座外壳中，安装在z轴镜座外壳上的z轴镜座伺服电机的电机输出端与z轴镜座本体固定相连，z轴镜座伺服电机驱动z轴镜座本体以电机输出端为轴旋转，将需要的光学反射镜旋转到反射位，在z轴镜座伺服电机对侧的z轴镜座外壳上设置有用于识别处于反射位的光学反射镜种类的z轴镜座传感器，在z轴镜座本体上远离z轴镜座伺服电机的端面处布置有与光学反射镜种类一一对应的镜片标识结构，z轴镜座传感器通过感应镜片标识结构以确定光学反射镜种类。

9、所述z轴镜座本体的两端面皆作为电机连接面、周面均分为n个镜片安装面且n≥2，z轴镜座伺服电机的电机输出端穿过z轴镜座外壳并贯穿两电机连接面的几何中心位置后，与z轴镜座本体固定连接，z轴镜座本体与z轴镜座外壳通过轴承连接；在镜片安装面上分别安装有能够承接并反射不同波长激光的激光反射镜；在镜片安装面的侧壁上布置有与光学反射镜种类一一对应的镜片标识结构。

10、所述的c轴反射镜座安装于能够在水平面内旋转的c轴上、所述的b轴反射镜座安装于能够在竖直平面内摆动的b轴上，所述的c轴反射镜座和b轴反射镜座均为可替换反射镜座且两者均包括多面体反射镜座本体、多面体反射镜座外壳、多面体反射镜座伺服电机和多面体反射镜座传感器，装有多个光学反射镜的多面体反射镜座本体容纳于多面体反射镜座外壳中，安装在多面体反射镜座外壳上的多面体反射镜座伺服电机的电机输出端与多面体反射镜座本体固定相连，多面体反射镜座伺服电机驱动多面体反射镜座本体以电机输出端为轴旋转，将需要的光学反射镜旋转到反射位，在多面体反射镜座本体对侧的多面体反射镜座外壳上设置有用于识别处于反射位的光学反射镜种类的多面体反射镜座传感器，在多面体反射镜座本体上远离多面体反射镜座伺服电机的端面处布置有与光学反射镜种类一一对应的镜片标识结构，多面体反射镜座传感器通过感应镜片标识结构以确定光学反射镜种类。

11、所述多面体反射镜座本体的两端面皆作为电机连接面、周面均分为n+1个镜片安装面且n≥2，多面体反射镜座伺服电机的电机输出端穿过多面体反射镜座外壳并贯穿两电机连接面的几何中心位置后，与多面体反射镜座本体固定连接；在镜片安装面上分别安装有能够承接并反射不同波长激光的激光反射镜；在镜片安装面的侧壁上布置有与光学反射镜种类一一对应的镜片标识结构。

12、所述的聚焦镜插口内布置有聚焦镜识别模块，该聚焦镜识别模块用于识别聚焦镜座上的光学聚焦镜的种类；所述的聚焦镜识别模块包括多个布置在聚焦镜插口内壁上的触点传感器以及布置在聚焦镜座前端的镜片标识结构，不同光学聚焦镜的镜片标识结构具有唯一性，使得聚焦镜识别模块能够识别插入聚焦镜插口内的聚焦镜座上的光学聚焦镜的种类。

13、本实用新型提供的一种用于三维激光加工设备的多波段z轴组件，可以在同一台激光加工设备中实现五种不同波长激光的光路切换，即实现二氧化碳激光光路、光纤激光光路、绿光激光光路、蓝光激光光路和紫外激光光路的切换；当激光加工设备需要使用二氧化碳激光光路时，就将位移式反射镜组件置于工作位且在旋转轴组件的工作位和激光切割头上配置二氧化碳激光光学镜片；当激光加工设备需要使用绿光激光光路、蓝光激光光路或紫外激光光路时，光路切换方法同二氧化碳激光光路；同理，需要使用光纤激光光路时，就将位移式反射镜组件置于等待位且在旋转轴组件的工作位和激光切割头上配置光纤激光光学镜片；z轴组件中共有四处设置有光学镜片，分别是位移式反射镜组件、旋转轴组件中的c轴反射镜座和b轴反射镜座、以及激光切割头中的聚焦镜座。

14、本实用新型相比现有技术有如下优点：

15、本实用新型提供的多波段z轴组件通过在光路系统中设置适用于不同波段的光学元件及其转换装置，在同一台激光切割设备中实现不同波长激光的传导和输出，使其适用于不同波长材料的激光加工，满足产线对多材料灵活加工的技术需求，为客户降低设备购置成本、厂房空间占用成本和设备的维保成本等，具有极强的市场竞争力。