[实用新型]一种激光加工光内同轴送丝喷头

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光加工领域，具体涉及一种可调节送丝喷嘴与入射激光束的同轴度的激光加工光内同轴送丝喷头。

背景技术

激光熔覆，即使用高能激光束将金属熔覆材料熔化并且与基体材料产生冶金结合。由于熔覆层可以增强基体表面耐磨、抗冲击和耐腐蚀等性能，因此被广泛应用于对材料的表面改性或对产品的表面修复。

在激光熔覆中，将激光和金属熔覆材料同步传输至加工成形位置，并使金属熔覆材料连续、准确、均匀地投入到加工面上按预定轨迹作扫描运动的聚焦光斑内，实现光料精确耦合，即同步送料技术，是保证成形质量的关键技术。

由于送丝熔覆(即激光熔覆材料以丝的形式存在)可避免送粉熔覆(即激光熔覆材料以粉末形式存在)过程中熔覆材料利用率较低、送粉量稳定性差、熔道两侧处于半熔状态的粉末易粘附在成型零件表面等问题，激光送丝熔覆具有送料精度更高、更易实现控制、材料利用率高、成本低廉等优点，因此激光送丝熔覆具有更广阔的发展空间。

进一步地，在现有的激光送丝熔覆中，大多采用光外送丝方式，但光外送丝熔覆由于丝材从激光束外围侧向送进，这将导致在进行一维熔覆时，送丝位置受激光束扫描方向的影响。当进行二维或三维扫描时，激光束扫描方向带来的影响更明显，将导致熔道质量和形貌都是各向异性的。

针对以上不足，申请号为200710046020.2的中国发明专利于2009年3月18日公开了一种激光光内送丝熔覆方法与光内送丝装置，该装置用圆锥镜将激光器发射的激光束变换为环形光束，再用环形聚焦镜聚焦成为环锥形光束，在环锥形光束中形成一锥形中空无光区，送丝管置于此无光区内并与环锥形光束同轴线。工作中丝材在环锥形光束中心被同轴垂直送入加工面上的熔池内，实现光内同轴送丝。该装置克服了现有的光外侧向送丝工艺方法中存在的由于激光束扫描方向不同而造成熔道形貌各向异性的不足，保证了光内送丝各方向姿态方位的一致性。然而，上述装置存在送丝喷嘴与入射激光束的同轴度不能调节的不足，易造成光和丝的耦合性差的缺点。因此，有必要设计一种可调节送丝喷嘴与入射激光束的同轴度的激光加工光内同轴送丝喷头，以有效调节送丝喷嘴与入射激光束的同轴度，从而保证光和丝的耦合性，提高激光熔覆效果。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是提供一种激光加工光内同轴送丝喷头，该喷头可调节送丝喷嘴与入射激光束的同轴度。

为解决上述问题，本实用新型揭示了一种激光加工光内同轴送丝喷头，包括中空的圆柱形筒体、环形聚焦镜、圆锥镜、倒锥形过渡套、下锥套、支撑架、送丝喷嘴、送丝管，所述过渡套可拆卸地设置于所述筒体和所述下锥套之间，所述筒体的一端形成入光口，在所述下锥套的一端形成出光口，所述支撑架设置于所述筒体的空腔内，所述环形聚焦镜、圆锥镜设置于所述支撑架与所述入光口之间，所述圆锥镜固定于所述支撑架且与所述筒体同轴，所述送丝喷嘴设置于所述支撑架与所述出光口之间，且所述送丝喷嘴固定于所述支撑架并与所述筒体同轴，所述筒体的入光口设置有用于调节入射光与所述筒体的同轴度的入光调节装置，所述环形聚焦镜与所述筒体之间设置有用于调整所述环形聚焦镜的横向位置的调整螺钉。

优选地，所述入光调节装置包括上套筒和入光筒，所述上套筒与所述筒体的入光口可拆卸连接，所述上套筒的直径大于所述入光筒的直径，所述入光筒嵌套于所述上套筒内并通过锁紧螺钉可拆卸连接，所述入光筒的横向和/或纵向位置可调节。

优选地，所述上套筒由两个直径不等的中空圆柱形筒体上下叠加而成，所述直径较小的筒体为第一筒体，所述直径较大的筒体为第二筒体，所述第一筒体的底部与所述第二筒体的顶部通过连接板连接，所述第二筒体与入光口的侧壁可拆卸连接。

优选地，所述入光筒的横截面呈“几”字形，分别形成纵向的第三侧壁和横向的第四侧壁。

优选地，所述第一筒体与所述入光筒的第三侧壁之间设置有用于调整所述入光筒的水平位置的水平调整螺钉。

优选地，所述连接板与所述入光筒的第四侧壁之间设置有用于调整所述入光筒的纵向位置的位置调整螺钉。

优选地，所述送丝喷嘴与所述支撑架之间设置有用于调整所述送丝喷嘴的水平方向位置的喷嘴调节套。

优选地，所述喷嘴调节套的横截面呈倒“几”字形，所述送丝喷嘴从所述喷嘴调节套的底部穿出，所述喷嘴调节套的固定端与所述支撑架通过螺钉轴向固定，喷嘴调节套通过螺钉与支撑架固定，所述喷嘴调节套的侧壁与所述送丝喷嘴的主体之间间隙配合，且所述喷嘴调节套的侧壁与所述送丝喷嘴的主体之间设置有水平调整螺钉。