一种激光加工机的旋转光头

本实用新型涉及一种激光加工机械，特别是一种表面激光加工机的光头。

目前，汽车修理行业是激光加工机中份额最大的市场。在汽车修理行业中，激 光加工机主要解决发动机汽缸磨损问题。当发动机汽缸磨损到一定程度后，会出现 发动机动力下降，油耗增加，污染环境，发动机必须大修。若在大修过程中加入激 光表面加工，可使大修后行驶里程提高3-4倍，具有显著的经济效益，大幅度减少 汽车维修成本，进一步加快汽车走入家庭。

已有的激光加工机的导光筒是固定不动的，热处理时加工件必须按一定规律移 动或转动，一般由机床带动工件运动。激光加工机主要由激光发生器、机床、经导 光筒的外光路系统组成，因而体积大、笨重、成本高。但是，目前汽车修理行业一 般规模较小，资金短缺，设备成本高，不利于新技术的推广。

本实用新型的目的是提供一种激光加工机的旋转光头，可省去激光加工机的一 维旋转工作台，因而使其结构简单、成本低、体积小。

本实用新型包括柱形内腔的导光筒、位于导光筒内腔上部的聚焦透镜、固定在 导光筒内腔末端的反射镜和上述二镜的冷却装置，导光筒由固定部分和转动部分上 下两部分构成，固定部分的柱形内腔与转动部分的柱形内腔同轴心，固定部分和转 动部分之间通过可转动件连接，使转动部分可相对固定部分绕其内腔的中心轴转动， 本实用新型还包括一动力源和动力传动装置，动力源通过动力传动装置驱动转动部 分绕中心轴转动。

导光筒的转动部分由旋转套和镜筒组成，旋转套上部通过可转动件套在导光筒 的固定部分的下部，旋转套的下部套在镜筒地上部且上下位置可调，调到需要位置 后通过紧固螺钉固定，从而改变了反射镜相对聚焦镜的距离，以调节工件和焦点相 对位置及反射在工件上的光斑大小。

导光筒固定部分的筒壁内开有一与导光筒中心轴平行的深孔，孔的一端侧面与 开在导光筒固定部分外表面的进气孔相通，另一端的侧面与开在导光筒固定部分外 表面的一环形槽相通，环形槽与旋转套相对处有一通孔，这样进气孔通过固定部分 侧壁的深孔、环形槽和旋转套上的孔相通。在旋转套的孔上接有弯头，弯头与一螺 旋软管相连，软管螺旋与位于镜筒外壁直槽内的铜管相连，铜管的另一端接在镜筒 末端反射镜后面的空隙处。为提高气密性，在环形槽的上下各装有一“O”形密封 圈，两密封圈安装在旋转套内壁和固定部分外壁之间。

在导光筒的固定部分上装有一支架，支架上固定一步进电机，步进电机通过齿 形带带动旋转套及镜筒绕导光筒的中心轴旋转，因而经过反射镜的激光束也是旋转 的。

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

附图是本实用新型的原理示意图，其中1为导光筒的固定部分，2为步进电机、 3为支架、4为齿形带、5为旋转套、6为紧固螺钉、7为镜筒、8为螺旋软管、 9为“O”密封圈、10为进气孔、11为聚焦透镜、12为反射镜、13为铜管、 14为弯头。

如图所示，导光筒由导光筒的固定部分(1)、旋转套(5)和镜筒(7)组 成且它们同轴心，固定部分(1)和旋转套(5)之间通过可转动件滑块连接，也 可采用如滚动轴承等其他可转动件连接，旋转套(5)可相对固定部分(1)绕其 中心轴转动。在导光筒的固定部分(1)上装有一支架(3)，支架(3)上固定 着步进电机(2)作为动力源，步进电机(2)通过传动装置齿形带(4)带动 旋转套(5)旋转。导光筒的轴向运动通过安装在激光加工机上另外一动力源来驱 动实现。

旋转套(5)的下部套在镜筒(7)的上部，二者之间的上下位置可调，根据 加工件需要调节到合适位置后通过紧固螺钉(6)固定，从而可改变反射镜(12) 相对聚焦镜(11)的距离，以调节工件和焦点相对位置及反射在工件上的光斑大 小。

导光筒固定部分(1)的筒壁内开有一与中心轴平行的深孔，孔的一端侧面与 开在导光筒固定部分(1)外表面的进气孔(10)相通，另一端的侧面与开在导 光筒固定部分(1)外表面的一环形槽相通，环形槽与旋转套(5)相对处有一通 孔，这样进气孔(10)通过固定部分(1)侧壁的深孔、环形槽和旋转套(5) 上的孔相通。在旋转套(5)的孔上接有弯头(14)，弯头(14)与螺旋软管 (8)相连，螺旋软管(8)与位于镜筒(7)外壁直槽内的铜管(13)相连， 铜管(13)的另一端接在镜筒(7)末端反射镜(12)后面的空隙处。为提高 密封性，在环形槽的上下各装有一“O”形密封圈(9)，两密封圈(9)安装在 旋转套(5)内壁和固定部分(1)外壁之间。这样从空气压缩机来的压缩空气经 进气口(10)，进入固定部分(1)侧壁的深孔内，然后充满环形槽，接着气体 再经旋转套(5)的弯头(14)进入螺旋软管(8)，经旋转软管(8)传送， 导入铜管(13)，最后在末端反射镜(12)背后处泄漏到大气，完成对反射镜 (12)冷却功能。

固定部分(1)上的聚焦透镜(11)采用水冷系统进行冷却。

当激光加工机工作时，步进电机(2)带动导光筒绕中心轴旋转，同时激光发 生器的输出窗输出高能密度激光束，经外光路系统后反射到聚焦透镜(11)，透 过聚光透镜后进入镜筒(7)，再经绕中心轴旋转的反射镜(12)后，辐射到工 件表面，实现对工件内腔表面的激光表面改性。一周加工完毕，安装在激光加工机 上另外一动力源驱动导光筒做一轴向位移，继续进行加工，完成固定的工件内腔表 面的全部加工。

本实用新型的步进电机功率为70W，反射镜直径为2MM，厚度为5MM，聚焦镜直 径为50MM，厚度为5MM。

采用本实用新型的激光加工机可以对不同大小的直径缸体或缸套的内表面进行 激光强化，大幅度地提高汽缸的耐磨性，延长汽缸的使用寿命，将汽车的大修里程 提高3-4倍，技术先进且经济效益明显，具有极好的推广价值，设备成本低，因而 也利于推广。