金屬激光焊接機導光聚焦系統的設計

金屬激光焊接機導光聚焦系統的設計

金屬激光焊接機的導光系統負責將激光器輸出的激光束傳送到要進行焊接的工件表面，并盡可能地減少激光束傳輸過程中的光束質量的降低。此外，從激光器輸出的光束，盡管具有高方向性、高功率密度，但還達不到金屬激光焊接機深熔焊接所需要的功率密度，所以，必須通過聚焦系統將激光束聚焦在焦平面或在焦平面附近進行焊接。

在設計金屬激光焊接機的導光聚焦系統時，需要設計一種三工位光路轉換器。由于在焊接過程中需要進行工件的裝備和撤換，如果我們采用一個工位進行焊接，那么在工件裝配和撤換過程中需要切斷激光束，這樣使得激光器的輸出能量利用率大大降低，同時生產效率也不高。為了充分利用激光器連續輸出的能力，同時提高金屬激光焊接機的焊接效率，人們設計了三工位光路轉換器，它可以通過光閘間的配合使用，可以實現三個工位交替焊接，提高焊接生產效率。

在設計金屬激光焊接機的導光聚焦系統時，還需要確定聚焦方式。目前高功率激光加工中，激光束的聚焦一般有透射聚焦和反射聚焦兩種形式，其中反射聚焦又包含有金屬球面鏡和離軸拋物面鏡反射聚焦。分析、比較了透射、球面反射和拋物面反射三種聚焦方式，并通過ZEMAX光學軟件模擬了三種聚焦方式的實際聚焦情況，人們發現拋物面反射聚焦根據等光程原理，可以消除球差的影響，更適合用于金屬激光焊接機進行反射聚焦。