[实用新型]数控激光切割机的光程调整装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及数控激光切割机，尤其涉及数控激光切割机光路装置的设计与改进。

背景技术

激光切割机在切割过程中，激光光束聚焦成一个很小的光点，使焦点处达到很高的功率密度。这时光束输入的热量远远超过被材料反射、传导或扩散的部分，材料很快被加热到熔化及汽化温度，与此同时一股高速气流从同轴或非同轴向将熔化及汽化了的材料由材料下部吹出。随着光束与材料的相对移动，使孔洞形成宽度很窄的切缝分割材料。

目前，用于民用的激光发生器由于成本原因，所发出的激光束具有一定的发散角，使整体光束在空间呈“锥形”。当“锥形”的高度改变时(相当于激光切割机光路长度改变)，聚焦镜表面的光束的横截面面积也随之改变。此外，光具有波的性质，因此不可避免地会出现衍射现象，该现象存在于所有的光学系统中，能够决定这些系统在性能方面的理论限值。衍射会使光束在传播过程中发生横向扩展。如果在对某个准直激光光束进行聚焦时使用的是一个“理想”透镜，那么光斑的大小将只受衍射作用的影响。(关系式——ω0′≈λfπω,]]>其中ω₀′为焦点处光斑半径，λ为波长，f为透镜焦距，ω为光束在透镜上的光斑半径)

从上述可以看出，光束直径的变化是引发光斑直径变化的主要因素，当激光切割机上安装切割头的横梁作X向运动，同时Z轴系统作Y向运动时，切割头在XOY平面作任意曲线运动，因此由激光发生器至激光头聚焦透镜的光路长度会发生变化，由于民用激光发生器所发出的激光存在一定的发散角，也就是说，当光路长度变化时，作用在透镜表面的光束直径在变化，这就会引起光斑大小的变化。如果光斑的尺寸在连续加工中发生变化的话，必然会对加工产生很大影响，比如，会造成切割缝宽度不一致、在相同切割功率下会割不透或烧蚀板材等现象。

现有技术中，针对以上问题，主要有三种方式：

一是平行光管：这是一种常用的方法，即在CO₂激光器的输出端加一平行光管进行扩束处理，扩束后的光束直径变大，发散角变小，使在切割工作范围内近端和远端聚焦前光束尺寸接近一致；

二是在切割头上增加一独立的移动透镜的下轴，它与控制喷嘴到材料表面距离的Z轴是两个相互独立的部分；当机床工作台移动或光轴移动时，光束从近端到远端F轴也同时移动，使光束聚焦后光斑直径在整个加工区域内保持一致；

三是控制聚焦镜(一般为金属反射聚焦系统)的水压。若聚焦前光束尺寸变小而使焦点光斑直径变大时，自动控制水压改变聚焦曲率使焦点光斑直径变小。

以上三种方式结构复杂，应用难度大，成本极高。

实用新型内容

本实用新型针对以上问题，提供了一种结构简单、成本低的能在连续加工中确保光斑面积不变；同时，根据不同的切割缝宽度要求，又能改变切割光斑面积的数控激光切割机的光程调整装置。

本实用新型的技术方案是：包括激光发生器、利用透镜在工件表面形成切割激光光斑的切割头、连接激光发生器与切割头的传导光路、横梁导轨以及控制器，它还设有等光程装置以及等光程装置的长度补偿装置；等光程装置包括由伺服电机驱动的小车、设置在小车上的至少一个补偿反射镜，伺服电机连接控制器，补偿反射镜迂折地设置在传导光路中，传导光路中设有与之适配的发射反射镜、接收反射镜；等光程长度补偿装置包括小车行走路径上的长度大于横梁导轨的轨道。

所述的小车行走路径上的轨道采用横梁导轨；横梁导轨末端设有加长导轨，所述的加长导轨与横梁导轨无断点连接且横截面一致；所述的小车与横梁导轨、加长导轨相连。

所述的小车行走路径上的轨道为与横梁导轨平行的小车轨道。

所述的小车同时与小车轨道、带有加长导轨的横梁导轨相连。

所述的控制器中包括存储有根据加工要求指令等光程装置改变初始位置从而通过改变光路长度进而改变切割光斑面积的程序的存储器。