数控激光切割头及其制造方法

1. 一种数控激光切割头，包括联接管(1)、镜座盒(2)、水冷 组件(3)、聚焦镜座组件(4)、聚焦镜片(5)、通气组件(6)、调节 螺母(7)、高强度绝缘隔离套(8)、过渡嘴(9)和切割嘴(10)，其 特征是：所述过渡嘴9的内孔(9-1)为倒锥形，所述水冷组件(3) 的上、下部分均是整体式环形冷却水道结构。
2. 根据权利要求1所述数控激光切割头，其特征是：所述过渡 嘴内孔(9-1)的锥度为15°-20°。
3. 一种制造权利要求1或2所述数控激光切割头的方法，其特 征是：所述整体式环形冷却水道结构的环形冷却水槽(3-1)是一次 性机械加工成型的；数控激光切割头的主要部件镜座盒(2)、水冷组 件(3)、聚焦镜座组件(4)、通气组件(6)和调节螺母(7)采用超 高强度硬铝LC4制作。

一、技术领域\n本发明涉及一种切割加工设备及其制造方法，特别是CO2 数控激光切割机的激光切割头及其制造方法。\n二、背景技术\n数控激光切割头是先进切割加工设备CO2数控激光切割机 的主要部件。现有的数控激光切割头主要由联接管、镜座盒、水 冷组件、聚焦镜座组件、聚焦镜片、通气组件、调节螺母、高强 度绝缘隔离套、过渡嘴、切割嘴等主要部件组成，过渡嘴内孔为 直筒式，构成水冷组件的上、下部分是组合而成的水冷套件，激 光切割头的主要部件材料采用LY硬铝。这样的激光切割头存在 以下缺陷：一是直筒式过渡嘴内孔加大了气压与光能量的损耗， 聚焦效果较差、焦点直径较大，影响切割精度与切割质量，降低 了板材利用率；二是在水冷套件的制造方法上，冷却水槽与套件 主体分开制作，再通过银钎焊接将两者组合而成，不仅加工工序 多、成本高，而且密封性较差，增加光能量的损耗；三是在激光 切割头的选材设计上，主要部件材料采用LY硬铝，较难保证激 光切割头高强度、高耐压性、高导热性的要求。\n三、发明内容\n本发明的目的是提供一种气压与光能量的损耗小、聚焦效果 好、密封性好、被切割的板材厚度更大、板材利用率高、并具有 高强度、高耐压性和高导热性的数控激光切割头。\n为实现以上目的，本发明数控激光切割头包括联接管、镜座 盒、水冷组件、聚焦镜座组件、聚焦镜片、通气组件、调节螺母、 高强度绝缘隔离套、过渡嘴和切割嘴，所述过渡嘴内孔为倒锥 形，锥度为15°-20°；所述水冷组件的上、下部分均是整体式 环形冷却水道结构。\n在水冷组件的制造方法上，整体式环形冷却水道结构的环形 冷却水槽是一次性机械加工成型的；上述数控激光切割头的主要 部件在选材设计上，镜座盒、水冷组件、聚焦镜座组件、通气组 件和调节螺母采用超高强度硬铝LC4制作。\n采用以上技术方案，可取得以下效果：\n1、经高精加工的倒锥形过渡嘴内孔，可最大限度地减少高 压CO2气体与光能量的损耗，使从切割嘴射出的焦点直径比现有 激光切割头聚焦的焦点更小，焦点的功率密度及光能量密度更大， 大大提高了切割质量及切割效率，所切割的板材厚度比同功率的 激光切割机所能切割的板材厚度更大，板材利用率更高。\n2、水冷组件的环形冷却水槽是一次性加工成型的，加工工 艺简单、产品精度高，制造成本低，且整体式环形冷却水道结构 有效地提高了水冷组件的冷却效果，密封性达100％。\n3、由于LC4比LY硬铝具有质轻、强度高、导热性好、耐蚀 性好、易加工等优点，大大提高了激光切割头的冷却效果和耐压 性，充分保证了聚焦镜片不因聚焦而产生热变形，产品制造精度 更高，水气密封效果更好，整个激光切割头强度更高、质更轻。\n四、附图说明\n图1是本发明数控激光切割头主剖视示意图。\n五、具体实施方式\n如图1所示，本发明数控激光切割头主要由联接管1、镜座 盒2、水冷组件3、聚焦镜座组件4、聚焦镜片5、通气组件6、调 节螺母7、高强度绝缘隔离套8、过渡嘴9、切割嘴10等主要部件 组成。过渡嘴内孔9-1为倒锥形，锥度为18°；水冷组件的上、 下部分均是整体式环形冷却水道结构，环形冷却水槽3-1是一次 性机械加工成型的；数控激光切割头的主要部件镜座盒2、水冷组 件3、聚焦镜座组件4、通气组件6和调节螺母7采用超高强度硬 铝LC4制作。工作时激光光源由激光发生器经导光系统传递至激 光切割头，经联接管1、镜座盒2、密封性达100％的水冷组件3， 传至聚焦镜座组件4，通过聚焦镜片5将激光光源进行聚焦，聚焦 后的激光束11-1经通气组件6、隔离套8、过渡嘴9，从切割嘴 10上Φ1.5mm的中心小孔10-1射出，以形成比常规焦点更小，焦 点的功率密度及光能量密度更大的激光束11-1；而压力达2× 106pa的高压CO2切割辅助气体经密封性达100％的通气组件6送入 激光切割头，一方面对聚焦镜片5进行降温，保持镜片的清洁和 不变形，另一方面保持高气压从切割嘴10上Φ1.5mm的中心小孔 与激光束11-1同轴高压输出；输出的高压CO2辅助气体11-2与高 能量密度的激光束11-1对板材进行高精、高质、高速、高效、小 余量的切削，扩展了激光切割机的切割范围及切割性能。