【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光加工，具体涉及一种激光头的中空光路系统及中空光路调节方法。
技术介绍
1、近年来随着光纤激光技术的快速发展，激光定向能量沉积技术得到了广泛应用，且其主要应用在激光熔覆、ded（激光定向能量沉积）3d打印、激光焊接等领域。其中，光外送粉和送丝的激光熔覆及ded 3d打印技术目前应用已较成熟，但是现有的光外送粉方式存在粉末利用率相对较低的问题，以及存在具有运动方向性问题，故其在实际加工过程中容易出现加工缺陷。
2、为解决以上技术问题，中心送丝/粉的激光增材制造技术应运而生。现阶段，市场上可实现中心送丝/粉的激光头一般采用多激光束输入、通过光学镜片整形成多点激光束汇聚、通过光学镜片整形成中空环形激光束汇聚三种技术手段。其中，多激光束输入和通过光学镜片整形成多点激光束汇聚的技术手段存在熔丝具有一定运动方向性的特点，故其要求定位精度和层高控制精度较高，无法广泛推广应用；通过光学镜片整形成中空环形激光束汇聚是目前理论上最理想的技术手段。
3、如公开号为cn117123916a的中国专利就曾提供了一种激光加工中空光学系统，其包括自激光光路传输方向依次设置的准直镜、锥形分光镜、锥形反射镜、屋脊分束镜、中空反射镜、屋脊合束镜、聚焦镜、保护镜，并通过上述多个镜片的组合实现光包丝的目的。但是在实际生产过程，由于上述方案中用于实现分束、合束的屋脊分束镜、屋脊合束镜加工制造难度高，且市面上的成品屋脊分束镜、屋脊合束镜价格昂贵（单个镜片价格高达九万左右），上述光路系统的整体制造难度较大，制造和使用维护成本较高，严重
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，针对现有中空光路系统所存在的结构复杂、制作难度大、制作成本高等缺陷，提出并设计了一种结构简单、制作成本低的激光头的中空光路系统及中空光路调节方法，以克服上述缺陷，并便于此类产品的工业化推广应用。
2、为了实现上述目的，一方面，本专利技术提供了一种激光头的中空光路系统，其包括沿直线方向依次设置的离轴抛物面反射镜、锥形分光镜、中空离轴抛物面反射镜，锥形分光镜的外侧罩设有锥形反射镜，离轴抛物面反射镜、锥形分光镜、锥形反射镜、中空离轴抛物面反射镜同轴心设置；锥形反射镜与中空离轴抛物面反射镜之间设置有平面反射镜，平面反射镜位于锥形反射镜所反射的环形激光束的传播路径上，并能够将锥形反射镜反射的环形激光束分割为反射激光束和开口环形激光束，反射激光束的传播路径与开口环形激光束的传播路径不干涉，开口环形激光束经中空离轴抛物面反射镜反射后形成开口中空激光束。这时激光束从光纤激光器射出后，可先通过离轴抛物面反射镜将发散的激光束准直成平行激光束，再通过锥形分光镜和锥形反射镜将平行激光束整形成环形激光束，通过平面反射镜将环形激光束分割成反射激光束和开口环形激光束两部分，其中反射激光束不再参与后续的激光加工，开口环形激光束通过中空离轴抛物面反射镜将平行的激光束整形成汇聚的开口中空激光束，所述开口中空激光束通过开口避让输料管，并可在焦点处形成无限接近实心的圆形光斑，用于实现对应的激光加工。基于此，本专利技术不仅能够实现对应的光包丝的目的，同时由于其采用了能量损耗的方式，还降低了制造难度，进而大大降低整个中空光路系统的制造和使用维护成本，推动此类产品的工业化推广应用。
3、进一步地，中空离轴抛物面反射镜贯穿有输料通孔，输料通孔与开口中空激光束同轴心设置，并用于放置输料管。
4、进一步地，开口环形激光束的开口朝下设置，用于避让输料管。
5、进一步地，平面反射镜的一侧设置有消光组件，消光组件与反射激光束相对设置，并通过该消光组件将平面反射镜所反射的反射激光束安全地消散。
6、进一步地，消光组件包括设置在平面反射镜一侧的消光座，消光座上设置有消光面，消光面与平面反射镜相对设置，并将平面反射镜所反射的反射激光束安全地消散。
7、进一步地，消光面与平面反射镜的镜面之间的夹角为，，以增大消光面面积及防止激光束回反。
8、进一步地，消光面的表面为波纹状结构，以增加消光面吸收光束的能力，减少反射激光束在消光面上反射。
9、进一步地，消光座的外侧安装有水冷套，水冷套与消光座之间设置有冷却水路，冷却水路的两端连通有进水孔和回水孔，并可通过该冷却水路内流经的冷却液将反射激光束所产生的热量带走。
10、进一步地，冷却水路为螺旋水路，并具有较长的行程。
11、另一方面，本专利技术还提供了一种中空光路调节方法，包括以下步骤：
12、步骤一，将光纤激光器所发射的激光束准直成平行激光束；
13、步骤二，通过锥形分光镜和锥形反射镜将平行激光束整形成环形激光束；
14、步骤三，通过平面反射镜将步骤二中形成的环形激光束分割为反射激光束和开口环形激光束，并使反射激光束的传播路径与开口环形激光束的传播路径互不干涉；
15、步骤四，将开口环形激光束整形成汇聚的开口中空激光束，开口中空激光束在焦点处形成光斑。
16、而且基于上述方法，其在焦点处所形成的光斑为无限接近实心的圆形光斑。
17、从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：本专利技术不仅能够实现对应的光包丝的目的，还可以通过能量损耗的方式，降低制造难度，进而大大降低整个中空光路系统的制造和使用维护成本，推动此类产品的工业化推广应用。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种激光头的中空光路系统，包括沿直线方向依次设置的离轴抛物面反射镜、锥形分光镜、中空离轴抛物面反射镜，锥形分光镜的外侧罩设有锥形反射镜，离轴抛物面反射镜、锥形分光镜、锥形反射镜、中空离轴抛物面反射镜同轴心设置；其特征在于，锥形反射镜与中空离轴抛物面反射镜之间设置有平面反射镜，平面反射镜位于锥形反射镜所反射的环形激光束的传播路径上，并能够将锥形反射镜反射的环形激光束分割为反射激光束和开口环形激光束，反射激光束的传播路径与开口环形激光束的传播路径不干涉，开口环形激光束经中空离轴抛物面反射镜反射后形成开口中空激光束。
2.根据权利要求1所述的激光头的中空光路系统，其特征在于，中空离轴抛物面反射镜贯穿有输料通孔，输料通孔与开口中空激光束同轴心设置。
3.根据权利要求1所述的激光头的中空光路系统，其特征在于，开口环形激光束的开口朝下设置。
4.根据权利要求1所述的激光头的中空光路系统，其特征在于，平面反射镜的一侧设置有消光组件，消光组件与反射激光束相对设置。
5.根据权利要求4所述的激光头的中空光路系统，其特征在于，消光组件包括设置在平面
6.根据权利要求5所述的激光头的中空光路系统，其特征在于，消光面与平面反射镜的镜面之间的夹角为，。
7.根据权利要求5所述的激光头的中空光路系统，其特征在于，消光面的表面为波纹状结构。
8.根据权利要求5所述的激光头的中空光路系统，其特征在于，消光座的外侧安装有水冷套，水冷套与消光座之间设置有冷却水路，冷却水路的两端连通有进水孔和回水孔。
9.根据权利要求8所述的激光头的中空光路系统，其特征在于，冷却水路为螺旋水路。
10.一种中空光路调节方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种激光头的中空光路系统，包括沿直线方向依次设置的离轴抛物面反射镜、锥形分光镜、中空离轴抛物面反射镜，锥形分光镜的外侧罩设有锥形反射镜，离轴抛物面反射镜、锥形分光镜、锥形反射镜、中空离轴抛物面反射镜同轴心设置；其特征在于，锥形反射镜与中空离轴抛物面反射镜之间设置有平面反射镜，平面反射镜位于锥形反射镜所反射的环形激光束的传播路径上，并能够将锥形反射镜反射的环形激光束分割为反射激光束和开口环形激光束，反射激光束的传播路径与开口环形激光束的传播路径不干涉，开口环形激光束经中空离轴抛物面反射镜反射后形成开口中空激光束。
2.根据权利要求1所述的激光头的中空光路系统，其特征在于，中空离轴抛物面反射镜贯穿有输料通孔，输料通孔与开口中空激光束同轴心设置。
3.根据权利要求1所述的激光头的中空光路系统，其特征在于，开口环形激光束的开口朝下设置。
4.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：何建群，杜祥星，张强龙，徐家银，李进，杨可壮，
申请(专利权)人：山东镭研激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。