雷射導光臂的製作方法

2023-07-04 22:45:41

專利名稱：雷射導光臂的製作方法
技術領域：
雷射導光臂，是一種將雷射束導入管狀大型零件內部，進行雷射加工的機構，形同手臂，故稱為雷射導光臂。
已有技術中，通常見到的雷射加工，多是在零件外表面上進行的。對於金屬管狀的零件內壁進行雷射加工，尤其是大功率的雷射加工(如5000瓦，10000瓦等等)，則必須要有專門的特殊的機構或裝置，這樣才能將雷射束有效的導入管件內部，使其實現在內壁上進行雷射加工。
本實用新型的目的是設計一種似手臂的臂長可以任意伸縮的導光臂，能夠伸到長筒狀的難於加工內表面的待加工件的內部，將雷射束隨意導入內部進行內表面的加工。
本實用新型的雷射導光臂(見附圖1)，主要是由加工頭1，和聯接加工頭1與導光工具機3的臂管2兩大部份構成。
加工頭1含有殼體102，在殼體102內與臂管2上的接口法蘭202連接的一端置有主透鏡101，主透鏡101的中心置於雷射束的光軸上。在殼體102的另一端置有鏡面與雷射束的光軸成45°角的反射鏡組104，在殼體102的側壁上有中心軸線恰與反射鏡組104的反射光束的光軸同軸的雷射噴咀105。雷射噴咀105的側壁上有吹氣管106。殼體102的周圍有冷卻管103。
臂管2含有N≥1個管節205，每一節管節205的兩端是兩個大小不等的環形的接口法蘭202，在接口法蘭202的環上均勻固定有數目M≥4根管狀的支撐杆203，與支撐杆203並行固定在接口法蘭202上的還有通氣管204，通氣管204與加工頭1上的吹氣管106相通。
臂管2的根部是固定於導光工具機3上的，與導光工具機3連接的管節205的端面是環形的基座201，基座201的環形直徑D1大於所有的環形接口法蘭202的直徑。因為每管節205兩端的環形接口法蘭202的直徑一端直徑Dn-1大於另一端直徑Dn，而且由與導光工具機3相連的第一節管節205的基座201開始，是D11＞D12，而第一節管節205的接口法蘭202的直徑D12與第二節管節205的接口法蘭202的直徑D21相等，即D12=D21，第二節管節205的小端的接口法蘭202的直徑D22＜D21，依次類推，第三節管節205兩端接口法蘭202的直徑是D32＜D31，第四節管節兩端接口法蘭的直徑是D42＜D41……第n節管節(205)兩端接口法蘭的直徑是Dn2＜Dn1。則靠近加工頭1的與殼體102相連的接口法蘭202的直徑Dn2最小，所以，每節管節205呈錐狀的管束，一節節管節205銜接起來構成整體臂管2也呈錐形的管束，每相鄰兩節管節205銜接的接口法蘭202的直徑相等，即D12=D21,D22=D31,D32=D41,…D(n-1)2=nn1。由支撐杆203和通氣管204圍成的臂管2的中心空間是雷射束的通道，而且臂管2內的中心軸線即是通過雷射束的光軸。
管狀的支撐杆203內可以通入冷卻液，所以支撐杆203也起冷卻管的作用，它與加工頭1上的冷卻管103相通。
加工頭1固定在臂管2的前端，臂管2的根部即是基座201固定在導光工具機3上。當雷射束由導光工具機3射入導光臂，通過臂管2的中心通道，透過加工頭1殼體102內的主透鏡101，由反射鏡組104將雷射束反射進入雷射噴咀105射出，至此可以實現對管狀加工件內壁的雷射加工。
上述主透101是光學材料所制，或者是空氣的。
本實用新型的優點是，因為臂管2是由N≥1節管節相互聯接所構成的，其導光臂的長度可根據待加工件的長度而加減節數，它可以象手臂一樣地伸進待加工件的內部，對加工件的內表面很自如地進行雷射加工，尤其解決了長筒狀待加工件內壁加工困難的問題。


圖1為本實用新型的雷射導光臂的示意圖圖2為臂管2的A-A面剖視圖實施例如圖1和圖2所示的雷射導光臂的結構。支撐杆203的數目M=8，與其並行固定接口法蘭202上有兩根通氣管204，臂管2的節數N=4，雷射光束的功率為5000瓦的連續雷射用於加工大於8米長的長炮管，解決了炮管內表面上難於加工的問題。
權利要求1．一種雷射導光臂，包括加工頭(1)和聯接與加工頭(1)和導光工具機(3)之間的臂管(2)。其特徵在於具體結構是①加工頭(1)含有殼體(102)，在殼體(102)內與臂管(2)銜接的一端置有中心在雷射束光軸的主透鏡(101)，在殼體(102)的另一端鏡面與雷射束光軸成45°角地置有反射鏡組(104)，在殼體(102)的側壁上有中心軸線與反射鏡組(104)反射光軸同軸的雷射噴咀(105)，雷射噴咀(105)的側壁上有吹氣管(106)，殼體(102)的周圍有冷卻管(103)，②臂管(2)含有N≥1個管節(205)，③每節管節(205)的兩端是兩個直徑大小不同的環形的接口法蘭(202)，在接口法蘭(202)的環上均勻固定有數目M≥4根的管狀支撐杆(203)，與支撐杆(203)並行固定在接口法蘭(202)上還有通氣管(204)，④一節一節管節(205)連接起來構成臂管(2)，連接起來的支撐杆(203)作為冷卻管與加工頭(1)上的冷卻管(103)相通，⑤臂管(2)上的通氣管(204)與加工頭(1)上的吹氣管(106)相通。
2．根據權利要求1的一種雷射導光臂，其特徵在於臂管(2)與導光工具機(3)相連接的根部有基座(201)。
3．根據權利要求1或2的一種雷射導光臂，其特徵在於第一節管節(205)一端是基座(201)的直徑D11大於另一端接口法蘭(202)的直徑D12，第二節管節(205)兩端接口法蘭(202)的直徑是D21＞D22第三節管節(205)兩端接口法蘭(202)的直徑是D31＞D32依此類推，第n節管節(205)兩端接口法蘭(202)的直徑是Dn1＞Dn2，每相鄰兩節管節(205)銜接的接口法蘭(202)的直徑相等，即D12=D21,D22=D31,D32=D41,…D(n-1)2=nn1。
專利摘要一種雷射導光臂,包括加工頭和聯接加工頭與導光工具機之間的臂管。其中加工頭含有殼體,在殼體內有主透鏡和反射鏡組、在殼體的側壁上有雷射噴嘴。加工頭上還有吹氣管和冷卻管。臂管是由一節一節的管節連接構成錐狀的管束。雷射束通過臂管的中心通道進入加工頭,由雷射噴嘴射出。本實用新型的特點是雷射導光臂形同手臂,它的長度可以伸縮,可以自如地伸到大型管狀待加工件的內部,對其內壁進行雷射加工。
文檔編號B23K26/08GK2310645SQ9720661
公開日1999年3月17日 申請日期1997年2月26日 優先權日1997年2月26日
發明者翁明亮 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所