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CN112372150B - 一种可旋转的激光水射流集成头装置 - Google Patents

一种可旋转的激光水射流集成头装置 Download PDF

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CN112372150B CN202011178075.0A CN202011178075A CN112372150B CN 112372150 B CN112372150 B CN 112372150B CN 202011178075 A CN202011178075 A CN 202011178075A CN 112372150 B CN112372150 B CN 112372150B
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Abstract

本发明公开了一种可旋转激光水射流集成头装置，包括至上而下依次设置的连接座、主芯、旋转外壳、法兰盘、喷头，所述主芯与旋转外壳通过大轴承连接，所述主芯与法兰盘通过小轴承连接，在连接座、主芯、喷头内中心制有第一、第二、第三激光通孔，在连接座上制有进气孔，在主芯的外壁制有进水口，在主芯内制有第一水通道、在法兰盘上制有第二水通道，在喷头内嵌装喷嘴，在喷头的底面制有喷水孔，在旋转外壳上固装多个传动长销，传动长销的一端连接在CNC定位系统上，旋转外壳与法兰盘通过径向对称设置的多个调节螺钉连接。本装置可以实现循环加工的同时，增加了手动旋转装置，可根据实际路线，调节喷头角度，实现任意角度的切割，大大的提高了工作效率。

Description

一种可旋转的激光水射流集成头装置
技术领域
本发明涉及硬材料表面切割加工领域，具体是一种可手动或自动旋转的激光水射流集成头装置。
背景技术
伴随着加工技术的崛起，各类加工方式被应用于工件的切割。而对于硬脆材料的加工，主要有金刚石砂轮、水射流、超声波、激光、电火花等几种方式，但这几种方法或多或少都存在着加工效率低等问题。在传统的激光切割的过程当中，由于热影响区和热变形无法完全被避免，所以一直存在加工质量问题。但是在激光水射流复合加工的过程中，水射流能够对切缝的边缘进行有效的冷却，降低材料的热变形和热影响区的影响，加工质量有了进一步的提升。这里的激光水射流组合加工的方式需要注意的是激光头必须要在水射流的前面，且两者要有一定的距离，避免发生干涉。然而在整个加工过程中，当工件需要连续的实现横向或竖直切割时，需要切割头空载回到起点，大大降低了加工效率。
发明内容
为了克服现有产品的设计不足，本发明提供一种可旋转的激光水射流集成头装置，使得工件能够连续加工，而且还可根据加工路线做任意角度的切割，该装置不仅有效提高了加工效率，还增添了加工路线的多样性。
本发明解决技术问题采用如下方案：
一种可旋转激光水射流集成头装置，包括至上而下依次设置的连接座、主芯、旋转外壳、法兰盘、喷头，连接座的下端与主芯的上部通过螺纹啮合连接，所述主芯与旋转外壳通过大轴承连接，所述主芯与法兰盘通过小轴承连接，所述法兰盘与喷头通过螺纹啮合连接，在连接座内中心制有第一激光通孔，在主芯内中心制有第二激光通孔，在喷头内中心制有第三激光通孔，第一激光通孔、第二激光通孔、第三激光通孔同轴且连通，在连接座上制有进气孔，进气孔与激光通孔连通，在主芯的外壁制有进水口，在主芯内制有第一水通道、第一水通道与进水口连通，在法兰盘上制有第二水通道，第二水通道与第一水通道连通，在第二水通道与第一水通道之间设置积水环，在第二水通道的下端连通连接导水管，在喷头内嵌装喷嘴，喷嘴顶部与导水管连通，在喷头的底面制有喷水孔，喷水孔的顶部与喷嘴的底部出水口连通，在旋转外壳上固装多个传动长销，传动长销的一端连接在CNC定位系统上，旋转外壳与法兰盘通过径向对称设置的多个调节螺钉连接，在法兰盘上制有螺钉连接孔，在旋转外壳底部设置有预留槽，调节螺钉的紧定头可在预留槽内活动。
而且，所述的调节螺钉头部带有阻力环。所述的调节螺钉有两个，对称的安装于法兰盘上，且调节螺钉顶端设有紧定头，可用于旋转外壳与法兰盘之间固连，实现自动或手动旋转时，喷头均能够实现同步旋转。
而且，在连接座外套装气孔外壳，连接座与气孔外壳通过固定套及紧定螺钉连接固定。
而且，所述的喷嘴以及喷水孔均与激光通孔有一定的角度，且激光通孔与喷水孔的中心距离为6mm左右。
而且，在法兰盘的外壁制有指针，在旋转外壳的底面制有一圈刻度盘。用于手动旋转时转动角度的测量。
而且，在大轴承的底面安装大弹性垫片，在小轴承的底面安装小弹性垫片。
而且，在喷头与法兰盘的连接处安装密封圈。
而且，在法兰盘的外壁制有一圈环形牙口，目的是为了增大摩擦力。
而且，所述的喷嘴可以通过螺纹与喷嘴安装孔相连，喷嘴可根据实际情况进行更换。喷头也可根据实际情况进行更换。
本发明具有下述优点：
1、本装置通过旋转外壳能够很好的解决自动旋转切割头的问题，使得工件能够连续加工，而且还可根据加工路线做任意角度的切割，该装置不仅有效提高了加工效率，还增添了加工路线的多样性。
2、本装置有效的将激光加工与水射流加工结合在一起，使得切割深度以及切割速度增加，提高了加工效率；
3、本装置采用了手动与自动两种旋转系统，实现复杂线路的切割，节省了切割头空载回程的时间，使得不论激光头在哪个角度都可以作为起点进行切割；
4、本装置采用螺纹连接，便于零件更换，以及设备检修。
附图说明
图1为本发明装置结构示意图；
图2为本发明装置的局部放大图；
图3为本发明装置外观示意图；
图4为本发明装置加工路线图；
图5为本发明装置立体结构图。
标记说明：1：气孔外壳2：连接座3：紧定螺钉4：固定套5：主芯6：大轴承7：旋转外壳8：传动长销9：螺母10：法兰盘11：小轴承12：调节螺钉13：喷头14：导水管15：喷嘴16：第一激光通孔17：进气孔18：第二激光通孔19：第一水通道20：进水口21：大弹性垫片22：紧定头23：预留槽24：小弹性垫片25：积水环26：第二水通道27：密封圈28：喷嘴安装孔29：喷水孔30：第三激光通孔31：固定螺钉32：指针33：刻度盘34：环形牙口35：阻力环
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
一种可手动或自动旋转激光水射流集成头装置，包括至上而下依次设置的连接座2、主芯5、旋转外壳7、法兰盘10、喷头13，连接座的下端与主芯的上部通过螺纹啮合连接，所述连接座的下端外壁制有外螺纹，主芯的上部制有螺纹连接孔孔。所述主芯与旋转外壳通过大轴承6连接，所述大轴承置于主芯的外壁与旋转外壳的内壁之间，使旋转外壳可绕主芯旋转；所述主芯与法兰盘通过小轴承11连接，所述小轴承置于主芯的外壁与法兰盘的内壁之间，使法兰盘可绕主芯旋转。所述法兰盘与喷头通过螺纹啮合连接，所述法兰盘的底面制有螺纹连接孔，在喷头的顶部外壁制有外螺纹。
在连接座外套装气孔外壳1，连接座与气孔外壳通过固定套4及紧定螺钉3连接固定。
在连接座内中心制有第一激光通孔16，在主芯内中心制有第二激光通孔18，在喷头内中心制有第三激光通孔30，第一激光通孔、第二激光通孔、第三激光通孔同轴且连通，为激光的通路。
在气孔外壳与连接座上横向制有进气孔17，进气孔与激光通孔垂直且连通。
在主芯的外壁制有进水口20，在主芯内制有第一水通道19、第一水通道与进水口连通，在法兰盘上竖向制有第二水通道26，第二水通道与第一水通道连通，在第二水通道与第一水通道之间设置积水环25，在第二水通道的下端连通连接导水管14，导水管竖向设置在法兰盘内。在喷头顶面制有喷嘴安装孔28，在喷嘴安装孔内嵌装一喷嘴15，喷嘴顶部与导水管连通，在喷头的底面制有喷水孔29，喷水孔的顶部与喷嘴的底部出水口连通。
所述的喷嘴安装孔以及喷水孔均与激光通孔有一定的角度，且激光通孔与喷水孔的中心距离为6mm左右。
在旋转外壳上通过螺母9固装多个传动长销8，传动长销竖向设置在旋转外壳的外缘。传动长销的一端连接在CNC定位系统上。
法兰盘与旋转外壳通过径向对称设置的多个调节螺钉12连接，所述调节螺钉通过螺纹连接孔竖向穿过法兰盘与旋转外壳连接，同时旋转外壳底部设有预留槽23，调节螺钉的紧定头可在预留槽内运动，进而转动法兰盘，实现转动。
所述的调节螺钉有两个，且调节螺钉头部带有阻力环35，螺钉通过法兰盘的螺纹孔连接，同时紧定头在松动时可沿预留槽运动，在紧定时通过挤压时法兰盘可随着旋转外壳一起运动。
在法兰盘的外壁制有指针32，在旋转外壳的底面制有一圈刻度盘33。便于手动旋转的定角度。
在大轴承的底面安装大弹性垫片21，在小轴承的底面安装小弹性垫片24。在喷头与法兰盘的连接处安装密封圈27。在法兰盘的外壁制有一圈环形牙口34，以增大阻力。
本发明的工作原理：
当进行水平或竖直切割时，通过进气孔17充入气体，当然也可以使用不同气体通过进气孔17合成混合气体，沿着第一激光通孔、第二激光通孔、第三激光通孔到达工件表面；同时激光开启，激光束通过第一激光通孔、第二激光通孔、第三激光通孔到达工件表面；将高压水管连接于进水口20，水流沿着第一水通道19进入积水环25，再经过第二水通道26进入导水管14，进而进入喷嘴15中，再从喷嘴15中喷出沿喷水孔29到达工件表面；这样就完成了激光束在前，水射流在后，气体环绕在激光束周围，既清除了工件表面微尘，又阻隔和激光束和水流的切割环境。
在进行横向重复加工时，不需要将集成头装置重新退回到起点，通过激光定位盘带动传动长销8，进而带动旋转外壳7旋转180°，此时固连有喷头13的法兰盘10通过调节螺钉12固连于旋转外壳7上，进而使喷头13旋转180°，使得激光束在前，水射流在后；同理，在进行水平转竖直切割时，需要带动旋转外壳7旋转90°。
当进行任意角度切割时，首先松动调节螺钉12，使每个调节螺钉12的紧定头22调节至沿着预留槽23的切向方向，使紧定头22在转动时能够沿环形槽内运功，再转动法兰盘10，观察法兰盘10侧面的指针32与旋转外壳7下表面的刻度盘33，当指针32指向所需角度时，停止旋转法兰盘10，此时是紧定调节螺钉12，使紧定头22通过挤压与旋转外壳7固连，即可进行与上述步骤一致的切割工作，在加工完成后可按上述调节方式转回原位置，也可直接通过带动旋转外壳7直接进行下次切割。
另外，对于不同切割工件，也可选择性的更换喷头13以及喷嘴15，以适应更多种类的加工材料。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (6)

1.一种可旋转激光水射流集成头装置，其特征在于：包括至上而下依次设置的连接座、主芯、旋转外壳、法兰盘、喷头，连接座的下端与主芯的上部通过螺纹啮合连接，所述主芯与旋转外壳通过大轴承连接，所述主芯与法兰盘通过小轴承连接，所述法兰盘与喷头通过螺纹啮合连接，在连接座内中心制有第一激光通孔，在主芯内中心制有第二激光通孔，在喷头内中心制有第三激光通孔，第一激光通孔、第二激光通孔、第三激光通孔同轴且连通，在连接座上制有进气孔，进气孔与激光通孔连通，在主芯的外壁制有进水口，在主芯内制有第一水通道、第一水通道与进水口连通，在法兰盘上制有第二水通道，第二水通道与第一水通道连通，在第二水通道与第一水通道之间设置积水环，在第二水通道的下端连通连接导水管，在喷头内嵌装喷嘴，喷嘴顶部与导水管连通，在喷头的底面制有喷水孔，喷水孔的顶部与喷嘴的底部出水口连通，在旋转外壳上固装多个传动长销，传动长销的一端连接在CNC定位系统上，旋转外壳与法兰盘通过径向对称设置的多个调节螺钉连接，在旋转外壳底部设置有预留槽，调节螺钉的紧定头可在预留槽内活动，所述的喷嘴以及喷水孔均与激光通孔有一定的角度，且激光通孔与喷水孔的中心距离为6mm，在法兰盘的外壁制有指针，在旋转外壳的底面制有一圈刻度盘。
2.根据权利要求1所述的可旋转激光水射流集成头装置，其特征在于：所述的调节螺钉头部带有阻力环。
3.根据权利要求1所述的可旋转激光水射流集成头装置，其特征在于：在连接座外套装气孔外壳，连接座与气孔外壳通过固定套及紧定螺钉连接固定。
4.根据权利要求1所述的可旋转激光水射流集成头装置，其特征在于：在大轴承的底面安装大弹性垫片，在小轴承的底面安装小弹性垫片。
5.根据权利要求1所述的可旋转激光水射流集成头装置，其特征在于：在喷头与法兰盘的连接处安装密封圈。
6.根据权利要求1所述的可旋转激光水射流集成头装置，其特征在于：在法兰盘的外壁制有一圈环形牙口。
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