大幅面厚板激光切割系統(tǒng)光束傳輸與聚焦特性.pdf

1、本論文基于武漢法利萊切割系統(tǒng)工程有限責(zé)任公司負(fù)責(zé)的國(guó)家“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項(xiàng)：大功率寬幅面厚板數(shù)控激光切割機(jī)，以及武漢市科技局項(xiàng)目“3*12米以上大幅面激光切割設(shè)備的集成制造技術(shù)研究”兩個(gè)項(xiàng)目研究大幅面激光切割機(jī)光束傳輸與聚焦特性。本文主要內(nèi)容為以下四個(gè)部分：
　　(1)闡述了光束在切割機(jī)光路中傳輸?shù)幕驹恚?jì)算了光束在光路中擴(kuò)束、偏振、準(zhǔn)直、聚焦的過程，最終得到了該切割機(jī)輸出的聚焦光斑在聚焦鏡焦距為7.5英

2、寸時(shí)的光斑直徑為0.134mm，焦深為17mm，聚焦鏡焦距為10英寸時(shí)的光斑直徑為0.18mm，焦深為31mm。
　　(2)分析了光路結(jié)構(gòu)，為了得到均勻一致的聚焦光斑，采用等光程結(jié)構(gòu)光路，光程補(bǔ)償鏡座與加工頭行程比例1：2，使得光程L1＝A+Y+B+Y+C=（A+B+C）+2Y=L2，從而獲得一致的輸出，并著重分析了切割頭部分的結(jié)構(gòu)與組成，最終選定基于銅鏡的反射式切割頭，并配以水冷、輔助氣體、焦點(diǎn)跟蹤、自動(dòng)調(diào)焦單元等輔助系統(tǒng)。

3、r>　　(3)為了適應(yīng)更加靈活的生產(chǎn)需求，本文在原有的切割頭基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了可變焦聚焦系統(tǒng)，使用活動(dòng)透鏡與固定透鏡調(diào)節(jié)系統(tǒng)焦距，經(jīng)計(jì)算得到移動(dòng)鏡位移量ΔH與焦點(diǎn)位移量ΔL的關(guān)系以及移動(dòng)鏡位移量ΔH與焦斑變化大小ΔD的關(guān)系。
　　(4)根據(jù)推導(dǎo)得到的移動(dòng)鏡位移量ΔH與焦斑變化大小ΔD的關(guān)系，使用ZEMAX軟件模擬了該聚焦系統(tǒng)的光斑變化規(guī)律，每當(dāng)鏡片移動(dòng)1mm時(shí)，光斑直徑變化量為0.1mm級(jí)，光斑直徑控制的范圍也可在0.3～0.7mm之