[發(fā)明專利]激光旋切鉆孔裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110128529.8
• 申請日: 2011-05-18
• 公開（公告）號: CN102218605A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發(fā)明（設計）人: 趙裕興;汪昊
• 申請（專利權）人: 蘇州德龍激光有限公司;江陰德力激光設備有限公司
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 王玉國;陳忠輝

技術領域

本發(fā)明涉及一種鉆孔加工設備，尤其涉及一種激光旋切鉆孔裝置。

背景技術

傳統(tǒng)的機械鉆孔最大的缺點是不能打微孔(小于200um)，且鉆頭為消耗品，導致鉆孔成本高。

由于與傳統(tǒng)的鉆孔技術相比，激光鉆孔更有優(yōu)勢，因而在許多領域得到了應用。其優(yōu)勢包括非接觸式處理、材料中輸入的熱量低、鉆孔的材料范圍廣、精確、一致性好，能夠打出μm級大小的孔、打?qū)捀弑容^大的小孔和以不同的角度鉆孔。常用的鉆孔技術有定點沖擊鉆孔和旋切鉆孔。其中，沖擊鉆孔指在一個位置上用脈沖激光束不停地加工，直至孔通。高速飛行鉆孔也是一種定點沖擊鉆孔技術，通常用于濾光片和導流板鉆孔。旋切鉆孔指加工孔徑較大的孔或者具有一定形狀的孔，旋切鉆孔的優(yōu)勢包括加工的孔徑大、一致性好以及能夠加工具有一定形狀的孔，旋切鉆孔還能夠降低孔的錐度。激光器具有完美的高斯光束，峰值功率高且脈寬小，非常適用于薄板材、陶瓷和硅材料的鉆孔加工。通過改變光學配置可以實現(xiàn)孔徑大小的變化。目前，高功率激光器還用于巖石鉆孔和油氣勘探領域，高功率、高能量激光脈沖還可用于厚金屬材料鉆孔。

傳統(tǒng)的激光旋切鉆孔較沖擊打孔相比，具有加工孔徑靈活、一致性好，且可以降低孔的錐度。但是要鉆直孔或者指定錐度的孔型，傳統(tǒng)的激光旋切方法難以勝任。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術存在的不足，提供一種激光旋棱鏡，切鉆孔裝置。

本發(fā)明的目的通過以下技術方案來實現(xiàn)：

激光旋切鉆孔裝置，特點是：激光器的輸出端設置有擴束鏡，擴束鏡的輸出端布置有45度全反射鏡，45度全反射鏡的輸出端布置有旋光系統(tǒng)，所述旋光系統(tǒng)包含第一楔棱鏡、第二楔棱鏡、第三楔棱鏡和第四楔棱鏡，第一楔棱鏡和第二楔棱鏡為楔角相同的楔棱鏡，第一楔棱鏡或第二楔棱鏡與上下直線運動機構相連，第三楔棱鏡和第四楔棱鏡為楔角相同的楔棱鏡，第三楔棱鏡或第四楔棱鏡與旋轉(zhuǎn)機構相連，所述旋光系統(tǒng)的輸出端布置有聚焦鏡，聚焦鏡正對于加工平臺。

進一步地，上述的激光旋切鉆孔裝置，所述激光器為脈寬小于20ns的調(diào)Q脈沖激光器。

本發(fā)明技術方案突出的實質(zhì)性特點和顯著的進步主要體現(xiàn)在：

本發(fā)明設備用于對工件進行激光旋切打孔，可加工直孔、可變錐度的孔及不規(guī)則錐孔，以得到尺寸可變、錐度可控、邊緣光滑的激光打孔效果，解決了激光鉆孔過程中的效率及錐度問題，同時也擴大了激光鉆孔在微加工領域的應用。

附圖說明

下面結合附圖對本發(fā)明技術方案作進一步說明：

圖1：本發(fā)明的構造示意圖；

圖2：本發(fā)明加工狀態(tài)的示意圖。

圖中各附圖標記的含義見下表：

具體實施方式

如圖1所示，激光旋切鉆孔裝置，激光器為脈寬小于20ns的調(diào)Q脈沖激光器，激光器的輸出端設置有擴束鏡1，擴束鏡1的輸出端布置有45度全反射鏡2，45度全反射鏡2的輸出端布置有旋光系統(tǒng)3，旋光系統(tǒng)3包含第一楔棱鏡31、第二楔棱鏡32、第三楔棱鏡33和第四楔棱鏡34，第一楔棱鏡31和第二楔棱鏡32為楔角相同的楔棱鏡，第一楔棱鏡31或第二楔棱鏡32與上下直線運動機構相連，可沿軸線上下移動，第三楔棱鏡33和第四楔棱鏡34為楔角相同的楔棱鏡，第三楔棱鏡33或第四楔棱鏡34與旋轉(zhuǎn)機構相連，一片可繞軸線旋轉(zhuǎn)，旋光系統(tǒng)3的輸出端布置有聚焦鏡4，聚焦鏡4正對于加工平臺5。

激光器采用波長為532nm的皮秒激光器，皮秒激光脈寬窄，有極高的峰值功率，可使絕大部分材料瞬間達到氣化溫度，熱影響區(qū)域小，在激光加工過程中不產(chǎn)生熔渣。激光器發(fā)出的光束射入擴束鏡1，擴束鏡1輸出平行光束，再經(jīng)過旋光系統(tǒng)3使光線偏轉(zhuǎn)特定的角度及位移，光束通過一片楔棱鏡時，在一定條件下光束將偏離軸線一定角度，進而導致聚焦后光斑偏離中心點一定位移；楔棱鏡繞軸線轉(zhuǎn)動時聚焦后光斑也繞中心點作圓周運動，形成環(huán)切。光束通過一楔棱鏡組時，在一定條件下光束將偏離軸線一定位移，聚焦后的光線將以一定角度入射到被加工件上，聚焦后激光束的角度決定環(huán)切孔錐度；由聚焦鏡4聚焦至加工平臺5上被加工工件，激光焦點位于工件表面或者工件內(nèi)部。該裝置可在鋼板及其他材料上加工直徑30～500um的微孔；最大徑深比可達1∶20，可加工直孔、不同錐度的錐孔及不規(guī)則錐孔。