[发明专利]变曲率聚焦光柱透镜大功率水导激光加工机床

权利要求书

1.变曲率聚焦光柱透镜大功率水导激光加工机床，其特征在于：包括聚焦光柱透镜水导激光切割头（001）、激光器（002）、数控系统（004）、L形连接架（005）、机床工作台（006）、回水滤网（007）、Y轴电动机（008）、过滤水水箱（009）、二次过滤水水箱（010）、回水管（011）、高压去离子净水装置（012）、高压气源（014）、机床底座（015）、X轴电动机（016）、回字型水槽（017）、机床立柱（019）、切割头连接板（020）、Z轴挂板架（021）、Z轴电动机（022）等组成；其中聚焦光柱透镜水导激光切割头（001）是一种变曲率聚焦光柱透镜大功率无气爆水导激光水光耦合对准切割头，包括激光光纤连接头（301）、扩束准直透镜组部件（302）、分光镜部件（303）、变曲率聚焦光柱透镜部件（304）、CCD摄像机调节旋钮（305）、全反射镜部件（306）、衰减片部件（307）、滤光片部件（308）、CCD摄像机（309）、水光对准三坐标调节部件（310）、水光耦合腔部件（311）组成；其光路中，包括激光器（002）、光纤激光束（201）、扩束准直透镜组（202）、分光镜（203）、全反射镜（205）、衰减片（206）、滤光片（207）、CCD摄像机（309）、变曲率聚焦光柱透镜（204）、水光耦合腔（210）、聚焦光柱（208）、微细高压水射流水柱（211）、被加工工件（212）等；

变曲率聚焦光柱透镜（204）其球面的曲率半径从球面的顶部到边缘呈由大到小变化，最大曲率半径的球面位于透镜轴心线与球面相交的交点位置，即球面的顶部位置，距离轴心线越远，球面的曲率半径越小，最小曲率半径的球面位于透镜球面的边缘位置；在透镜边缘位置的球面曲率半径最小，激光穿过变曲率聚焦光柱透镜（204）边缘形成的聚焦点距离透镜的底面最近；在透镜顶部的球面曲率半径最大，激光穿过变曲率聚焦光柱透镜（204）顶部形成的聚焦点距离透镜的底面最远；水光对准三坐标调节部件（310）由连接内筒（501）、传动滑筒（502）、X方向对准调节旋钮（503）、X方向对准调节圆柱形传动导轨（504）、外滑套（505）、内滑套（506）、Y方向对准调节旋钮（507）、Y方向对准调节圆柱形传动导轨（508）、激光聚焦Z轴调节套筒（509）、外滑套通孔（510）、X方向对准调节压缩弹簧（511）、Y方向对准调节压缩弹簧（512）、滑动导向键（513）组成；水光耦合腔部件（311）由定位滚珠（601）、高压水连接头（602）、高压气连接头（603）、水腔密封镜支撑架（604）、水射流宝石喷嘴（605）、水射流宝石喷嘴保持架（606）、进气环孔（607）、气体环形缓冲区（608）、水光耦合腔壳体（609）、水腔密封镜片（610）、环形缓冲区（611）、密封圈一（612）、环形柱状喷气口（613）、进气孔（614）、气流喷嘴安装拆卸孔（615）、617-密封圈二（617）、密封圈三（618）等组成。

2.根据权利要求1所述的变曲率聚焦光柱透镜大功率水导激光加工机床，其特征在于：激光器（002）在数控系统（004）的控制下发出的光纤激光束（201）经光纤传输到聚焦光柱透镜水导激光切割头（001）的激光光纤连接头（301），光纤激光束（201）穿过已经水光耦合对准的聚焦光柱透镜水导激光切割头（001）；透过变曲率聚焦光柱透镜（204）的光纤激光束（201）形成了无数多个聚焦点组成的一条聚焦光柱（208），射入水光耦合腔部件（311）中；该聚焦光柱（208）沿变曲率聚焦光柱透镜（204）的轴心线均匀分布，激光经过聚焦点后再发散、射向微细高压水射流水柱（211)的内表面，再经全反射沿微细高压水射流水柱（211)的内部传导，射向被加工工件（212）；同时进入水光耦合腔部件（311）中的高压气体经环形柱状喷气口（613）喷向被加工工件（212）；机床在数控系统（004）控制下进行水导激光加工。