本实用新型涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种散射光吸收体及激光加工头。
背景技术：
随着光纤激光技术的快速发展和激光器功率稳步提升，激光加工头里的激光器输出散射光功率开始增大，导致激光加工头内部腔体温度过高，加工稳定性下降，在批量加工过程中需要工作人员频繁调节激光加工工艺参数以保证加工件品质，不仅影响加工效率也无法保证加工的精度。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提出一种散射光吸收体，该散射吸收体能有效地吸收激光加工中所产生的散射光，提高了加工效率，并保证了加工精度。
本实用新型的另一目的在于提出一种激光加工头，通过应用上述散射光吸收体，能有效地吸收激光加工中所产生的散射光，提高了加工效率，并保证了加工精度。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种散射光吸收体，用以吸收激光加工时产生的散射光，所述散射光吸收体内设置有激光通道，所述激光通道沿所述激光传播方向依次设置有横截面逐渐减小的吸收锥孔和横截面逐渐增大的避让锥孔；且所述避让锥孔的内壁上设置有第一吸收腔，所述吸收锥孔用以吸收所述散射光并将其反射到所述第一吸收腔内，所述避让锥孔用于使加工激光通过。
优选地，所述第一吸收腔的内表面包括相对设置的第一反射面和第二反射面，所述第二反射面用于吸收并反射所述吸收锥孔反射的所述散射光，并将所述散射光反射至所述第一反射面，所述散射光在所述第一吸收腔内不断反射直至完全被吸收为止。
优选地，所述第二反射面从外至内沿所述激光的传播方向倾斜。
优选地，所述散射光吸收体为一体成型结构。
优选地，所述散射光吸收体为分体独立设置。
优选地，所述散射光吸收体包括独立设置且依次可拆卸连接的第一吸收环、第二吸收环和第三吸收环，且所述第一吸收环和所述第二吸收环上均设置有所述吸收锥孔，所述第二吸收环上和所述第三吸收环上均设置有所述避让锥孔，且所述第二吸收环和所述第三吸收环装配后形成所述第一吸收腔。
优选地，所述第一吸收环底面上设置有第三反射面，所述第二吸收环的顶面上设置有第四反射面，所述第一吸收环和所述第二吸收环装配后，所述第三反射面、所述第四反射面以及所述第一吸收环的内壁和/或所述第二吸收环的内壁形成第二吸收腔，所述第二吸收腔用于吸收所述散射光。
优选地，所述第四反射面包括平面部与弧面部，所述弧面部位于靠近所述激光通道的一侧，且所述弧面部靠近所述激光通道的一端向背离激光传播方向翘起。
优选地，所述散射光吸收体还包括第四吸收环，所述第四吸收环设置在所述第二吸收环和所述第三吸收环之间，且至少部分所述第四吸收环的底面外露于所述第一吸收腔中。
有益效果：加工时，加工激光从散射光吸收体的激光通道中通过，且依次穿过吸收锥孔和避让锥孔并作用到加工工件上，而激光加工时产生的散射光则落在吸收锥孔上被第一次吸收，剩余未被吸收的散射光被吸收锥孔反射进入第一吸收腔内，并在第一吸收腔内进行第二次吸收。该散射吸收体能有效地吸收激光加工中所产生的散射光，提高了加工效率，并保证了加工精度。
附图说明
图1是本实用新型提供的激光加工头的结构示意图；
图2是本实用新型提供的一种散射光吸收体的结构示意图；
图3是本实用新型提供的另一种散射光吸收体的结构示意图；
其中：
10、散射光吸收体；
101、第一吸收环；102、第二吸收环；103、第三吸收环；104、第四吸收环；
11、吸收锥孔；111、第一吸收锥孔；112、第二吸收锥孔；
12、避让锥孔；
13、第一吸收腔；131、第一反射面；132、第二反射面；
14、第二吸收腔；141、第三反射面；142、第四反射面；
15、水冷槽；
20、光纤激光器；
21、加工激光；22、散射光；
30、进水接头。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
如图1所示，本实施例提供了一种激光加工头，内部设置有光纤激光器20和散射光吸收体10，光纤激光器20输出激光穿过散射光吸收体10，激光中用于加工工件的加工激光21作用在所需加工的工件上，而剩余的散射光22被散射光吸收体10吸收，从而避免了散射光22在激光加工头内部不断反射产生能量，使激光加工头内部腔体温度过高，保证激光加工的稳定性。
如图2所示，角度在α范围内的激光为加工激光21，角度在(α,β]范围内的为散射光22。考虑到角度大于β的散射光22功率过低，无法影响加工，故本实施例只考虑角度在(α,β]范围内的散射光22的影响。
本实施例中，散射光吸收体10内设置有激光通道，激光从激光通道中经过，其中激光通道沿激光的的传播方向依次设置有横截面逐渐减小的吸收锥孔11、横截面逐渐增大的避让锥孔12，且避让锥孔12的内壁上设置有第一吸收腔13。激光射入吸收锥孔11内，其中避让锥孔12用于使加工激光21通过，便于激光加工21作用在所需加工的工件上；散射光22落在吸收锥孔11上进行第一次被吸收，未被吸收的散射光22在吸收锥孔11上反射进入第一吸收腔13进行第二次吸收。
具体地，吸收锥孔11的内表面为吸收面，避让锥孔12的内表面为避让面，第一吸收腔13的内表面包括相对设置的第一反射面131和第二反射面132。散射光22落在吸收面上被吸收，未被吸收完全的散射光22在吸收面上反射到第二反射面132上，进一步地，未被第二反射面132吸收的散射光22会继续反射到第一反射面131上，不断重复。即散射光22会在第一吸收腔13内不断反射直至完全被吸收为止。
需要说明的是，本实施例中出现的吸收面或反射面，不代表其作用仅仅是吸收或反射，而是既可以吸收也可以反射。
吸收锥孔11的横截面沿激光的传播方向逐渐减小，可使更多的散射光22落在吸收面上，实现对散射光22的第一次吸收。
由于加工激光21本身存在发散角，将避让锥孔12设计为沿激光的传播方向横截面逐渐增大的形状，有利于加工激光21沿避让锥孔12进入，避免加工激光21被散热光吸收体10吸收，保证加工效率。
本实施例中，为了增加散射光22在第一吸收腔13内可反射的次数，避免因未完全吸收使散射光22反射到吸收腔外影响加工，第二反射面132从外至内沿所述激光传播方向(如图2所示为向下)倾斜一定的角度。在其他实施例中，也可以使第一反射面131从外至内沿所述激光传播方向(即向下)倾斜一定的角度，同样可增加散射光22在第一吸收腔13内可反射的次数。
当然，在其他实施例中，甚至可以设置第一反射面131从外至内沿所述激光传播方向(即向下)倾斜一定的角度，且第二反射面132也从外至内沿所述激光传播方向(即向下)倾斜一定的角度，进一步地增加散射光22在第一吸收腔13内可反射的次数。其中偏转的角度根据实际需求进行设置，且需要考虑到α和β的参数。
其中，为了保证散射光22的吸收率，散射光吸收体10采用金属材料。
示例性地，金属材料为铜合金、铝合金、铁合金等。
进一步地，为了提高散射光22的吸收率，可对吸收面、避让面、第一反射面131和第二反射面132进行表面处理。
示例性地，表面处理方式包括电镀、阳极氧化等。
可选地，如图2所示，散射光吸收体10为一体成型结构。散射光吸收体10内设置有激光通道，激光从激光通道中经过，其中激光通道沿激光的传播方向依次设置有横截面逐渐减小的吸收锥孔11和横截面逐渐增大的避让锥孔12，且避让锥孔12的内壁上设置有第一吸收腔13。
可选地，散射光吸收体10也可为分体独立设置，可根据具体的实际需求将散射光吸收体10拆分成多个部分，彼此之间通过紧固件或者卡接等方式实现固定连接。
示例性地，如图3所示，散射光吸收体10包括独立设置的第一吸收环101、第二吸收环102和第三吸收环103，且第一吸收环101、第二吸收环102和第三吸收环103沿激光的传播方向依次可拆卸地连接。第一吸收环101和第二吸收环102上均设置有沿激光的传播方向横截面逐渐增大的吸收锥孔11，为了便于区分，第一吸收环101上的为第一吸收锥孔111，第二吸收环102上的为第二吸收锥孔112，第二吸收环102和第三吸收环103上均设置有避让锥孔12，且第一反射面131设置在第二吸收环102的底部上，且第二反射面132设置在第三吸收环103上，第二吸收环102和第三吸收环103装配后形成第一吸收腔13。散射光22根据角度的大小落在第一吸收锥孔111或第二吸收锥孔112上被吸收，未被吸收的部分散射光22反射到第一吸收腔13内被吸收。
可选地，第一吸收环101底面上设置有第三反射面141，第二吸收环102的顶面上设置有第四反射面142，第一吸收环101和第二吸收环102装配后，第三反射面141、第四反射面142以及第一吸收环101的内壁或所述第二吸收环102的内壁形成第二吸收腔14，第二吸收腔14用于吸收所述散射光22。由于第一吸收环101和第二吸收环102的具体形状未作限制，在其它实施例中，也可以是第三反射面141、第四反射面142、第一吸收环101的内壁和第二吸收环102的内壁形成第二吸收腔14。只需第一吸收环101和第二吸收环102装配后能形成第二吸收腔14即可，本实施例对此不做任何限制。
如图3所示，将散射光22分为角度在(α,β1]、(β1,β2]、(β2,β3]的三个范围的散射光22。
具体地，角度在(β2,β3]范围里的散射光22落在第一吸收面上被吸收，未被吸收完全的散射光22在第一吸收面上反射落到第四反射面142上被吸收，角度在(β1,β2]范围里的散射光22直接落到第四反射面142上被吸收，进一步地，未被第四反射面142吸收的角度在(β1,β3]范围里的散射光22会继续反射到第三反射面141上，不断重复直至完全被吸收为止。
具体地，第二吸收锥孔112的内表面为第二吸收面，角度在(α,β1]范围里的散射光22落在第二吸收面上被吸收，未被吸收完全的散射光22在第二吸收面上反射落到第二反射面132上被吸收，进一步地，未被第二反射面132吸收的散射光22会继续反射到第三反射面141上，不断重复直至完全被吸收为止。
此外，将吸收锥孔11分为第一吸收锥孔111和第二吸收锥孔112，能提高对散射光22的吸收率，避免因散射光22功率过大时出现无法完全吸收的情形。
为了增加散射光22在第二吸收腔14内可反射的次数，避免因未完全吸收使散射光22反射到吸收腔外影响加工，第四反射面142分为平面部与弧面部两部分，其中，弧面部位于靠近激光通道的一侧，且弧面部靠近激光通道的一端向背离激光传播方向(即向上)翘起。
为了增加散射光22在第二吸收腔14内可反射的次数，避免因未完全吸收使散射光22反射到吸收腔外影响加工，第三反射面141从外至内向背离激光传播方向(即向上)倾斜一定角度，进一步地增加散射光22在第一吸收腔13内可反射的次数。其中偏转的角度根据实际需求进行设置，且需要考虑到α和β的参数。
其中，为了提高散射光22的吸收率，可对第三反射面141和第四反射面142进行表面处理。
示例性地，表面处理方式包括电镀、阳极氧化等。
进一步地，为了增加对散射光22的吸收效率，散射光吸收体10还包括第四吸收环104，第四吸收环104设置在第二吸收环102和第三吸收环103之间，且至少部分第四吸收环104的底面外露于第一吸收腔13中。
具体地，第二吸收环102底部设置有安装槽，第四吸收环104嵌入安装槽内，从而进一步地增大吸收散射光22的吸收面积。在其他实施例中，也可是在第二吸收环102底部设置上安装槽，第三吸收环103顶部相对应处设置下安装槽，当第二吸收环102和第三吸收环103装配后上安装槽和下安装槽形成放置第四吸收环104的容纳空间。
示例性地，第四吸收环104为石英材料。
为了便于安装，第三吸收环103上对称设置有安装通孔，用以将第三吸收环103安装到激光加工头内。
由于吸收散射光22会使散射光22吸光体温度上升，为了避免散射光22吸光体的温度过高进而影响激光加工头内部其余的模块，如图3结合图1所示，激光加工头上设置有进水接头30，进水接头30用于外接冷却水管，进水接头30将冷却水水管提供的循环冷却水导入激光加工头内，用以将散射光吸收体10的外壁包围起来并吸收散射光吸收体10吸收散射光22所产生的热量，从而使得散射光吸收体10的温度始终维持在正常范围内。
进一步地，由于散射光吸收体10所产生的热量大部分集中在第一吸收腔13内，散射光吸收体10的外壁处在第一吸收腔13位置上设置有水冷槽15，从而增大了与冷却水接触的面积，能更快速地降低散射光吸收体10外壁在第一吸收腔13位置上的温度。
激光加工时，当光纤激光器20输出激光穿过第一吸收锥孔111时，加工激光21从散射光吸收体10中的激光通道中穿过并作用到加工工件上，角度在(β2,β3]里的散射光22落在了第一吸收面上被吸收，角度在(β1,β2]里的散射光22落在了第四反射面142上被吸收，且角度在(β1,β3]里的未被相应面吸收完的散射光22会在第二吸收腔14内反复反射直至吸收完全；角度在(α,β1]里的散射光22落在第二吸收面上，且未被第二吸收面吸收完全的散射光22会在第一吸收腔13内反复反射直至吸收完全。同时，从进水接头30中流入循环冷却水用以使从而使得散射光吸收体10的温度始终维持在正常范围内。本实用新型对激光加工中产生的散射光22具有良好的吸收效果，并通过循环冷却水使激光加工头内部温度保持恒定，有效抑制了激光加工头由于散射光22在激光加工头内随意反射所造成的升温现象，提高了加工效率和精度。
以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
1.一种散射光吸收体，用以吸收激光加工时产生的散射光，其特征在于，所述散射光吸收体(10)内设置有激光通道，所述激光通道沿所述激光的传播方向依次设置有横截面逐渐减小的吸收锥孔(11)和横截面逐渐增大的避让锥孔(12)；且所述避让锥孔(12)的内壁上设置有第一吸收腔(13)，所述吸收锥孔(11)用以吸收所述散射光(22)并将其反射到所述第一吸收腔(13)内，所述避让锥孔(12)用于使加工激光(21)通过。
2.如权利要求1所述的散射光吸收体，其特征在于，所述第一吸收腔(13)的内表面包括相对设置的第一反射面(131)和第二反射面(132)，所述第二反射面(132)用于吸收并反射所述吸收锥孔(11)反射的所述散射光(22)，并将所述散射光(22)反射至所述第一反射面(131)，所述散射光(22)在所述第一吸收腔(13)内不断反射直至完全被吸收为止。
3.如权利要求2所述的散射光吸收体，其特征在于，所述第二反射面(132)从外至内沿所述激光的传播方向倾斜。
4.如权利要求1-3任一项所述的散射光吸收体，其特征在于，所述散射光吸收体(10)为一体成型结构。
5.如权利要求1-3任一项所述的散射光吸收体，其特征在于，所述散射光吸收体(10)为分体独立设置。
6.如权利要求5所述的散射光吸收体，其特征在于，所述散射光吸收体(10)包括独立设置且依次可拆卸连接的第一吸收环(101)、第二吸收环(102)和第三吸收环(103)，且所述第一吸收环(101)和所述第二吸收环(102)上均设置有所述吸收锥孔(11)，所述第二吸收环(102)上和所述第三吸收环(103)上均设置有避让锥孔(12)，且所述第二吸收环(102)和所述第三吸收环(103)装配后形成所述第一吸收腔(13)。
7.如权利要求6所述的散射光吸收体，其特征在于，所述第一吸收环(101)底面上设置有第三反射面(141)，所述第二吸收环(102)的顶面上设置有第四反射面(142)，所述第一吸收环(101)和所述第二吸收环(102)装配后，所述第三反射面(141)、所述第四反射面(142)以及所述第一吸收环(101)的内壁和/或所述第二吸收环(102)的内壁形成第二吸收腔(14)，所述第二吸收腔(14)用于吸收所述散射光(22)。
8.如权利要求7所述的散射光吸收体，其特征在于，所述第四反射面(142)包括平面部与弧面部，所述弧面部位于靠近所述激光通道的一侧，且所述弧面部靠近所述激光通道的一端向背离激光传播方向翘起。
9.如权利要求6所述的散射光吸收体，其特征在于，所述散射光吸收体(10)还包括第四吸收环(104)，所述第四吸收环(104)设置在所述第二吸收环(102)和所述第三吸收环(103)之间，且至少部分所述第四吸收环(104)的底面外露于所述第一吸收腔(13)中。
10.一种激光加工头，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的散射光吸收体(10)。
技术总结