一种激光喷嘴调节结构及激光加工头的制作方法

1.本实用新型涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种激光喷嘴调节结构及激光加工头。


背景技术：

2.激光加工技术是一种利用激光束与物质相互作用的特性，以对物料进行加工的技术。激光熔覆焊是一种常见的激光焊接技术，其是利用高能量密度的激光束快速加热熔化熔覆材料，在基材表面形成熔池，冷却凝固后在基材表面形成定厚度冶金结合层，以完成焊接工作。为了保证激光加工头的喷嘴装置能够耦合激光光束的中心点，实现焊接材料的良好熔覆，需要对加工头进行精度调节。
3.现有申请公布号为cn112743223a的发明专利申请，公开了一种激光加工头，属于激光加工技术领域，其包括一个第二调节装置，第二调节装置用于调整喷嘴装置的位置，以使喷嘴装置的出口中心轴线与聚焦后的激光束中心轴线耦合，从而提高加工质量。其第二调节装置中设置有一第四调节座，第四条调节座中设置有一调节套筒，调节套筒连接至喷嘴装置。在通过第二调节装置调整喷嘴时，是依靠位于第二调节装置中调节座两侧的驱动旋钮和弹性件实现调节，在转动调节旋钮时，带动调节套筒位移，以调节套筒带动喷嘴装置实现位置调节。
4.如上述技术方案，在驱动旋钮顶动调节套筒进行调节时，弹性件会被压缩，以此使得调节套筒能够带动喷嘴装置进行位置调节。但是由于弹性件具有弹性，该种调节结构并不稳定，加工时产生的机械振动，易导致弹性件伸缩波动，在弹性件伸缩波动时，会导致调节套筒产生位置偏移，连带喷嘴装置产生晃动现象，会干扰喷嘴装置与激光光束的耦合性，影响加工质量。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型提出了一种稳定性良好、不易受加工机械振动影响的激光喷嘴调节结构及激光加工头。
6.本实用新型的技术方案是这样实现的：一方面本实用新型提供了种激光喷嘴调节结构，包括连接件、调节件和喷嘴装置，其中，
7.所述连接件的两端贯通；
8.所述调节件包括四棱柱状调节部，所述四棱柱状调节部位于所述连接件内，所述四棱柱状调节部有四面朝向所述连接件内壁，所述四棱柱状调节部朝向所述连接件内壁的四面中，在任意相邻的两个侧面上设置有限位滑槽，所述限位滑槽内滑动设置有滑块，所述滑块上设置有调节螺栓，所述调节螺栓与所述滑块螺纹连接，所述调节螺栓垂直于所述四棱柱状调节部设置所述限位滑槽的表面并贯穿所述连接件，所述调节螺栓与所述连接件轴向定位；
9.所述限位滑槽对其内部安装的所述滑块限位，限位方向为所述滑块所连接的所述
调节螺栓的轴向及周向；
10.所述四棱柱状调节部的一侧设置有一体结构的连接部，所述连接部伸出至所述连接件外；
11.所述喷嘴装置与所述连接部可拆卸连接，且所述喷嘴装置与所述连接件、所述四棱柱状调节部及所述连接部相贯通。
12.在以上技术方案的基础上，优选的，所述限位滑槽为t形截面限位滑槽，所述滑块为t形滑块。
13.在以上技术方案的基础上，优选的，所述调节螺栓为圆头内六角螺栓。
14.在以上技术方案的基础上，优选的，所述调节螺栓的圆头沉入所述连接件内。
15.在以上技术方案的基础上，优选的，所述连接件包括连接座和定位座，其中，所述连接座内设置有通孔；
16.所述定位座与所述连接座可拆卸连接，所述定位座中设置有阶梯孔，所述阶梯孔的小径端远离所述连接座，所述四棱柱状调节部位于所述阶梯孔的大径部分内，所述阶梯孔小径部分的孔径面积以及所述通孔的孔径面积均小于其所对应的四棱柱状调节部的侧面面积；
17.所述调节螺栓穿过所述阶梯孔的孔壁。
18.在以上技术方案的基础上，优选的，还包括连接螺栓，所述连接座与所述定位座通过所述连接螺栓固定连接。
19.在以上技术方案的基础上，优选的，所述阶梯孔的大径部分为方形孔。
20.在以上技术方案的基础上，优选的，还包括连接筒和抱箍，所述连接筒的一端套合所述喷嘴装置并通过所述抱箍锁紧固定，所述连接筒的另一端套合所述连接部并固定连接。
21.在以上技术方案的基础上，优选的，所述连接筒套合所述喷嘴装置的部分沿轴向开设有条形槽。
22.另一方面本实用新型提供了一种激光加工头，包括上述的激光喷嘴调节结构，还包括激光器，所述激光喷嘴调节结构通过所述连接件与所述激光器固定连接，所述激光器与所述连接件相贯通。
23.本实用新型的激光喷嘴调节结构及激光加工头相对于现有技术具有以下有益效果：
24.(1)通过在调节件中四棱柱状调节部侧面上设置两限位滑槽，并在限位滑槽内设置滑块，滑块上设置有调节螺栓且两者通过螺纹连接，调节螺栓穿过连接件。如此一来，在转动任一调节螺栓时，四棱柱状调节部会沿另一调节螺栓端部的滑块进行滑动，两调节螺栓可单独通过四棱柱状调节部及连接部带动喷嘴装置进行位移调节，在不转动调节螺杆的情况下，调节件不会偏移，因此喷嘴装置具有良好的稳定性，不会因机械加工振动产生晃动，加工过程中与激光光束能够形成良好的耦合，以保证加工质量。
25.(2)本装置中的调节螺栓采用圆头内六角螺栓，且调节螺栓的圆头沉入在连接件中，其可避免调节螺栓外露，以防止误触调节螺栓导致喷嘴装置移动，从而避免影响喷嘴装置与激光光束的耦合。
26.(3)本装置中的连接件由连接座和定位座组成，调节件的四棱柱状调节部位于连
接座的阶梯孔内进行限位，且连接座和定位座通过连接螺栓进行连接，如此使得调节件和连接件具有拆装便利的优点，易于后续的拆装维护工作。
附图说明
27.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本实用新型的激光喷嘴调节结构的立体图；
29.图2为本实用新型的激光喷嘴调节结构a-a剖面视图；
30.图3为本实用新型的激光喷嘴调节结构的爆炸图；
31.图4为本实用新型的激光喷嘴调节结构的定位座与调节件连接结构图；
32.图5为本实用新型的激光喷嘴调节结构的滑块、调节螺栓及定位座连接结构图；
33.图6为本实用新型的激光喷嘴调节结构的四棱柱状调节部及连接部结构图；
34.图7为本实用新型的激光喷嘴调节结构的连接筒结构图；
35.图8为本实用新型的激光喷嘴调节结构的连接座和定位座拆分结构图。
36.图9为本实用新型的激光加工头的立体图；
37.图10为本实用新型的激光加工头的剖面图；
38.图中：连接件1、连接座101、定位座102、通孔103、阶梯孔104、调节件2、四棱柱状调节部201、滑槽202、滑块203、调节螺栓204、连接部205、喷嘴装置3、连接螺栓4、连接筒5、条形槽501、抱箍6、激光器7；壳体701、光纤接头702、准直保护镜703、准直组合镜704、熔覆镜705、全反铜镜706、积分聚焦铜镜707、聚焦保护镜708。
具体实施方式
39.下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
40.在激光加工头中，为了提高加工质量，需要调节喷嘴装置与激光发生器射出激光束的耦合性，常规的调节结构，是通过调节螺栓配合弹性件实现的，调节螺栓从一侧带动喷嘴装置进行位置调节，喷嘴装置的另一侧通过弹性件抵持，以实现喷嘴装置的调节，该调节结构由于设置有弹性件，若弹性件受加工振动影响造成伸缩波动，会导致喷嘴装置位移，影响喷嘴装置中心喷口与激光束的耦合性；其二是设置四根调节螺栓，从四个方向定位喷嘴装置，四根调节螺栓两两配合，其在调节时，相对的两根调节螺栓需要一松一紧，从而带动喷嘴装置进行位移，其调节起来较为繁琐费时，且单一方向的调节受两根调节螺栓位移量的影响，较难控制精度。
41.本技术方案旨在提供一种结构稳定性好、不易受加工振动影响的激光喷嘴调节结构，从而保证喷嘴装置与激光光束具有良好的耦合性，以提高加工质量。
42.如图1～8所示，本实用新型的激光喷嘴调节结构，包括连接件1、调节件2、喷嘴装
置3、连接螺栓4、连接筒5和抱箍6。
43.本激光喷嘴调节结构中，连接件1用于连接激光发生器，其两端贯通，以用于激光束穿过使用；
44.调节件2用于喷嘴装置3的位置调节，如图2～6所示，其包括四棱柱状调节部201，四棱柱状调节部201位于连接件1内，以与连接件1进行连接，四棱柱状调节部201有四面朝向连接件1内壁，四棱柱状调节部201朝向连接件1内壁的四面中，在任意相邻的两个侧面上设置有限位滑槽202，限位滑槽202内滑动设置有滑块203，滑块203上设置有调节螺栓204，调节螺栓204与滑块203螺纹连接，调节螺栓204垂直于四棱柱状调节部201设置限位滑槽202的表面并贯穿连接件1，调节螺栓204与连接件1轴向定位；限位滑槽202对其内部安装的滑块203限位，且限位方向为滑块203所连接的调节螺栓204的轴向及周向。如上述结构，调节螺栓204设置有两个，并各通过一个滑块203连接在一个限位滑槽202内，在转动其中一个调节螺栓204时，该调节螺栓204端部的滑块203与其连接的滑槽202的位置相对固定，四棱柱状调节部201会依靠另一滑槽202沿另一调节螺栓204端部的滑块203进行滑动，以实现四棱柱状调节部201的位置调整，两调节螺栓204可单独进行调节，也可同时进行调节，两者调节起来互不干涉。
45.其具体的调节动作，是依靠调节螺栓204与滑块203螺纹连接实现的，在转动调节螺栓204时，滑块203由于受到滑槽202的限位，其不会转动，也不会脱离，此时调节螺栓204逐渐脱出滑块203，由于调节螺栓204与连接件1轴向定位，调节螺栓204不会向连接件1的外侧脱出，而是顶动四棱柱状调节部201进行移动，以此带动四棱柱状调节部201进行位移。
46.四棱柱状调节部201的一侧设置有一体结构的连接部205，连接部205伸出至连接件1外；喷嘴装置3与连接部205可拆卸连接。如此在调节件2进行位移调整时，便可带动喷嘴装置3进行位置调整，且喷嘴装置3与连接件1、四棱柱状调节部201及连接部205相贯通，用于激光光束穿过，喷嘴装置3通过位置调整，能够使喷口与激光器发生器射出的激光束进行耦合，以保证加工时激光束能够顺利直射熔覆材料进行熔覆，从而保证焊接加工的质量。
47.具体的，限位滑槽202为t形截面限位滑槽，滑块203为t形滑块。如此，四棱柱状调节部201被限位，仅有在转动调节螺栓204时，四棱柱状调节部201才可沿转动的调节螺栓204的轴向进行移动，调节螺栓204能够通过滑块203推拉四棱柱状调节部201进行位置调整。
48.由于本调节结构是采用了滑槽滑块的配合进行调整，滑槽滑块的摩擦不可避免，其需要定期润滑，在滑块磨损的较为严重后，需要对其进行更换，因此将连接件1设置为可拆卸结构。具体的，连接件1包括连接座101和定位座102，其中，连接座101内设置有通孔103；定位座102与连接座101可拆卸连接，定位座102中设置有阶梯孔104，阶梯孔104的小径端远离连接座101，四棱柱状调节部201位于阶梯孔104的大径部分内，阶梯孔104小径部分的孔径面积以及通孔103的孔径面积均小于其所对应的四棱柱状调节部201的侧面面积；调节螺栓204穿过阶梯孔104的孔壁。
49.如上述结构，定位座102内阶梯孔104的大径部分形成了容纳四棱柱状调节部201的空间，通过控制阶梯孔104以及通孔103的孔径面积，实现四棱柱状调节部201在阶梯孔104轴向上的定位，以完成四棱柱状调节部201和连接件1的连接，在将连接座101和定位座102进行拆分后，阶梯孔104内的四棱柱状调节部201及滑块203便会外露，此时进行润滑或
拆装更换操作即可。
50.为了提高连接座101和定位座102的拆装便利性，连接座101与定位座102通过连接螺栓4固定连接。
51.如图4所示，由于四棱柱状调节部201是位于阶梯孔104的大径部分内，为了保证能够容置四棱柱状调节部201并使四棱柱状调节部201可进行位移，将阶梯孔104的大径部分设置为方形孔。当然，阶梯孔104的大径部分也可设置为圆形孔或其它形状的孔，但其为了保证孔径足够容置四棱柱状调节部201，会导致连接座101的体积增大，应用不够理想。
52.传统的激光喷嘴调节结构中，调节螺栓通常外露，极易误触造成喷嘴偏移。在本调节结构中，如图2所示，为了防止误触调节螺栓204导致喷嘴装置3产生偏移，将调节螺栓204设置为圆头内六角螺栓。如此，调节螺栓204外表面光滑，即使出现误触现象，也不易导致调节螺栓204转动，从而防止喷嘴装置3产生偏移。
53.进一步的，调节螺栓204的圆头沉入连接件1内。如此，便不会出现误触调节螺栓204的现象，在需要调整喷嘴装置3时，通过外六角扳手插入调节螺栓204头部的内六角孔内，然后转动调节螺栓204进行调整即可。
54.通常情况下，激光器发生器的功率是可调节的，而用于供给熔覆材料的组件多直接固定在喷嘴装置3上跟随移动，激光发生器的功率不同，可适用不同熔覆材料的熔覆工作，常见的熔覆材料多为粉料和丝料，送粉组件或送丝组件一般直接集成在喷嘴装置3上。因此，可以通过更换喷嘴装置3的方式实现不同熔覆材料的供给及熔覆焊接工作。
55.具体的，如图2及图3所示，在本调节结构中设置有一处连接筒5，连接筒5的一端套合喷嘴装置3并通过抱箍6锁紧固定，连接筒5的另一端套合连接部205并固定连接。如此，在松开抱箍6后，即可将喷嘴装置3取下，以使得本调节结构适配不同的喷嘴装置3，从而进行不同熔覆材料的熔覆焊接工作。
56.若连接筒5为圆筒并直接套合喷嘴装置3，其不便于抱箍6的锁紧，如图7所示，在连接筒5套合喷嘴装置3的部分沿轴向开设有条形槽501。如此一来，抱箍6在锁紧时，连接筒5端部易向轴心线靠拢，有利于提高锁紧效果。
57.如图9及图10所示，本实用新型的激光加工头，包括上述的激光喷嘴调节结构以及激光器7。
58.具体的，激光器7包括z型的壳体701，壳体701一端与连接件1固定连接，另一端连接有一个光纤接头702，在壳体701内，从光纤接头702向连接件1的方向依次设置有准直保护镜703、准直组合镜704、熔覆镜705、全反铜镜706、积分聚焦铜镜707和聚焦保护镜708，上述的组件用于激光光束的调整使用，调整完毕后，经激光喷嘴调节结构调整激光束与喷嘴装置3的耦合性即可。
59.具体实施步骤：
60.在加工时，光束经光纤接头702进入激光器7内，首先经过准直保护镜703，再进入准直组合镜704，形成平行光，之后穿过熔覆镜705抵达全反铜镜706，全反铜镜706将光束反射至积分聚焦铜镜707汇聚，最后光束穿过聚焦保护镜708进入本激光喷嘴调节结构中；
61.为了保证经调整后的激光光束能够与喷嘴装置3的喷口耦合，使激光光束精准穿过喷嘴装置3的喷口，因此需要利用调节件2调整喷嘴装置3的位置，在调整时，通过转动两调节螺栓204带动四棱柱状调节部201及连接部205带动喷嘴装置3进行位移调整即可。
62.以上仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。