【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及中厚板材的焊接、熔覆及增材制造，尤其涉及一种激光和mig同轴复合加工的光路系统。
技术介绍
1、中厚板材的焊接、熔覆及增材制造过程中，当采用单一激光的方式时，由于能量过于集中，加工工件容易产生变形、裂纹等缺陷，质量不稳，尤其是对有色金属吸收率也是制约其推广应用的一个大难点，且单一的mig焊接，焊接的效率较低，为了改善这一问题，目前市场上常采用激光+mig的旁轴复合的方式，但是该方法具有方向性，而且丝材各向受热不均，无法保证高质量焊接，不能满足多方向加工需求。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种激光和mig同轴复合加工的光路系统，该激光和mig同轴复合加工的光路系统旨在解决现有技术下具有方向性，丝材各向受热不均，不能满足多方向加工需求的技术问题。
2、本专利技术的技术方案为：一种激光和mig同轴复合加工的光路系统，包括有激光器光纤qbh输出头；还包括有准直镜片、第一锥形镜、第二锥形镜、45度反射镜、1号反射镜、第一三棱反射镜、2号反射镜、3号反射镜、第二三棱反射镜、聚焦镜、保护镜和mig焊丝管；激光器光纤qbh输出头下方依次设置有准直镜片、第一锥形镜、第二锥形镜和45度反射镜；45度反射镜右侧设置有第一三棱反射镜；第一三棱反射镜前后两侧均安装有1号反射镜；1号反射镜右侧安装有2号反射镜；2号反射镜下侧安装有3号反射镜；3号反射镜和另一3号反射镜内侧安装有第二三棱反射镜；第二三棱反射镜下方依次安装有聚焦镜、保护镜和mig焊丝管；
3、光路系统分为光路准直、光路环形变换、光束左右分裂变换、光束合成变换及光路聚焦五个部分，光路准直部分用于将输出的点发射光源转化为平行光，通过准直镜片将激光器发射的光束进行准直，使光束变成大小一定且能量呈高斯分布的实心光束，然后进入光路环形变换部分，通过第一锥形镜和第二锥形镜将光束变换成中空的环形光斑，之后进入光束左右分裂变换部分，通过第一三棱反射镜将环形光斑从中心分成左右两束，经过1号反射镜将光束变换成与原来的环形光束平行的两个半环形光束，完成环形光斑的分裂，之后经过进入光束合成变换部分，利用2号反射镜和3号反射镜的反射改变光束传播路径后在第二三棱反射镜重新合成一个环形的光斑，最后到达光路聚焦部分，通过聚焦镜和保护镜将光束聚焦成一点。
4、作为优选，激光器采用6000w连续光纤激光器，激光器输出发散半角为0.1rad，准直镜片选用焦距f＝100mm，直径选用d＝38mm的平凸透镜，材料选用corning 7980，光路准直后输出的平行光斑
5、作为优选，第一锥形镜和第二锥形镜为相同的规格，第一锥形镜和第二锥形镜选用直径50mm、顶角120度的锥形透镜，材质选用corning 7980。
6、作为优选，光路环形变换后的圆环光斑外直径43.4mm、内直径23.4mm。
7、作为优选，第一三棱反射镜的材质为无氧铜、顶角设计90度、高度60mm、底边60mm。
8、作为优选，光束合成变换部分中重新合成的环形光斑外直径为43.4mm、内直径为23.4mm。
9、作为优选，2号反射镜、3号反射镜和第二三棱反射镜的基材为无氧铜，第二三棱反射镜的顶角设计90度，第二三棱反射镜中心开设有直径为15mm的中心孔。
10、作为优选，聚焦镜和保护镜的直径为50mm，聚焦镜的焦距选用f＝150mm，中心孔直径为12mm，保护镜中心孔直径为12mm。
11、本专利技术的有益效果：在mig居中激光环绕的激光和mig加工中，环绕激光不仅具有引导电弧，使电弧更加稳定，而且具有补偿电弧能量分布的作用和更高穿透力的作用，中心电弧不仅使材料的整体温度上升缓慢下降，增加材料对激光的吸收率，而且有利于避免被加工的材料或工件因温度急剧变化所产生的裂纹、变形等缺陷，同时加工效率相比于单一mig电弧加工提高了2～2.5倍。
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1.一种激光和MIG同轴复合加工的光路系统，包括有激光器光纤QBH输出头(1)；其特征在于：还包括有准直镜片(2)、第一锥形镜(3)、第二锥形镜(4)、45度反射镜(5)、1号反射镜(6)、第一三棱反射镜(7)、2号反射镜(8)、3号反射镜(9)、第二三棱反射镜(10)、聚焦镜(11)、保护镜(12)和MIG焊丝管(13)；激光器光纤QBH输出头(1)下方依次设置有准直镜片(2)、第一锥形镜(3)、第二锥形镜(4)和45度反射镜(5)；45度反射镜(5)右侧设置有第一三棱反射镜(7)；第一三棱反射镜(7)前后两侧均安装有1号反射镜(6)；1号反射镜(6)右侧安装有2号反射镜(8)；
2.根据权利要求1所述的一种激光和MIG同轴复合加工的光路系统，其特征在于：激光器采用6000W连续光纤激光器，激光器输出发散半角为0.1rad，准直镜片(2)选用焦距F＝100mm，直径选用D＝38MM的平凸透镜，材料选用corning 7980，光路准直后输出的平行光斑
3.根据权利要求1所述的一种激光和MIG同轴复合加工的光路系统，其特征在于：第一锥形镜(3)和第二锥形镜
4.根据权利要求1所述的一种激光和MIG同轴复合加工的光路系统，其特征在于：光路环形变换后的圆环光斑外直径43.4mm、内直径23.4mm。
5.根据权利要求1所述的一种激光和MIG同轴复合加工的光路系统，其特征在于：第一三棱反射镜(7)的材质为无氧铜、顶角设计90度、高度60mm、底边60mm。
6.根据权利要求1所述的一种激光和MIG同轴复合加工的光路系统，其特征在于：光束合成变换部分中重新合成的环形光斑外直径为43.4mm、内直径为23.4mm。
7.根据权利要求1所述的一种激光和MIG同轴复合加工的光路系统，其特征在于：2号反射镜(8)、3号反射镜(9)和第二三棱反射镜(10)的基材为无氧铜，第二三棱反射镜(10)的顶角设计90度，第二三棱反射镜(10)中心开设有直径为15mm的中心孔。
8.根据权利要求1所述的一种激光和MIG同轴复合加工的光路系统，其特征在于：聚焦镜(11)和保护镜(12)的直径为50mm，聚焦镜(11)的焦距选用F＝150mm，中心孔直径为12mm，保护镜(12)中心孔直径为12mm。
...【技术特征摘要】
1.一种激光和mig同轴复合加工的光路系统，包括有激光器光纤qbh输出头(1)；其特征在于：还包括有准直镜片(2)、第一锥形镜(3)、第二锥形镜(4)、45度反射镜(5)、1号反射镜(6)、第一三棱反射镜(7)、2号反射镜(8)、3号反射镜(9)、第二三棱反射镜(10)、聚焦镜(11)、保护镜(12)和mig焊丝管(13)；激光器光纤qbh输出头(1)下方依次设置有准直镜片(2)、第一锥形镜(3)、第二锥形镜(4)和45度反射镜(5)；45度反射镜(5)右侧设置有第一三棱反射镜(7)；第一三棱反射镜(7)前后两侧均安装有1号反射镜(6)；1号反射镜(6)右侧安装有2号反射镜(8)；
2.根据权利要求1所述的一种激光和mig同轴复合加工的光路系统，其特征在于：激光器采用6000w连续光纤激光器，激光器输出发散半角为0.1rad，准直镜片(2)选用焦距f＝100mm，直径选用d＝38mm的平凸透镜，材料选用corning 7980，光路准直后输出的平行光斑
3.根据权利要求1所述的一种激光和mig同轴复合加工的光路系统，其特征在于：第一锥形镜(3)和第二锥形镜(4)为相同的规格，第一锥形镜(3)和第二锥形镜(4)选用直径5...
【专利技术属性】
技术研发人员：牛得草，郭宇祥，吴峰，
申请(专利权)人：深圳市牛顿光学有限公司，
类型：发明
国别省市：
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