[發明專利]旋轉可調水波導激光加工裝置

有效

• 申請號: 201110191963.0
• 申請日: 2011-07-08
• 公開（公告）號: CN102248293A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 黃元慶;盧希釗;林春;謝海鶴
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: B23K26/14
• 分類號: B23K26/14;B23K26/42
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所 35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及一種激光加工裝置，尤其是涉及一種具有激光打孔，切割，焊接等功能的旋轉可調水波導激光加工裝置。

背景技術

瑞士Richerzhagen?Bernold開發一種基于激光技術與水射流技術相結合的水波導激光微細加工技術(參見國際專利WO?95/32834)，該技術在某些脆性材料以及一些難加工材料的精細加工領域得到了應用和推廣，傳統的激光技術利用不同原理的激光發射設備和產生不同功率和波長的激光用于不同的工業應用領域。作為激光技術的一個重要分支，水波導激光加工技術目前已廣泛應用于脆性的易受熱效應影響的各種材料加工的各個領域，特別是包括汽車制造、航天航空、電子、化工、包裝、醫療設備等。通過與計算機數控技術相結合，激光加工技術已成為硅工業加工的新技術，擁有普通加工技術所不能比擬的優勢，體現在加工速度快、精度高、可靈活加工復雜形狀工件，無切削力影響、無刀具損耗、無需更換刀具、無加工噪聲等。該發明的核心是在擁有一定形狀噴嘴的腔體內施加一定的水壓，以及設計滿足可以旋轉且固定密封的噴嘴，以保證在一定的距離上可以形成微細的穩定層流水射流，同時將加工激光耦合聚焦于噴嘴微孔出口，利用激光在水和空氣兩種介質的接觸面內的全反射，從而引導激光束作用于被加工工件，該發明克服了傳統激光加工中的諸如不易調焦、熱區影響大、加工毛刺、以及易產生有害加工氣體等缺點，但該專利所闡述的方法只能產生單束水柱加工技術，而對于許多工業應用場合希望能夠有一種可以進行簡易調整從而進行不同加工區域的水波導激光加工。

發明內容

本發明的目的是提供一種在選擇不同的加工區域時候可以減少光路調整環節，提高效率，可解決背景技術部分中所述加工范圍小和效率低的技術問題，以及加工柔性不足等缺點，在一定壓力的該設備的腔體中，可以形成穩定的穩定水波導射流加工，能夠將水導引激光的激光區域，從而能夠很大程度上提高應用的領域和效率的旋轉可調水波導激光加工裝置。

本發明設有激光器、倒置望遠鏡、鏡筒、管接頭、壓片、平板玻璃、水腔體、第1反射鏡、聚焦透鏡、噴嘴體、定位卡榫、壓緊螺釘、噴嘴固定架、支架、水收集器、夾具、數控平臺、攝像機、水循環裝置、數據采集與處理及控制計算機、觀測激光器和第2反射鏡；

用于對加工激光束擴束和準直的倒置望遠鏡安裝于用于發出加工激光束的激光器的正前方，倒置望遠鏡設于鏡筒上；鏡筒用于容納加工激光傳輸光路改變后的光學元件，鏡筒固定在水腔體上方；第1反射鏡設在鏡筒內；用于容納噴嘴體和鏡筒的水腔體與鏡筒螺紋連接并固定在支架上；聚焦透鏡安裝于鏡筒上；所述噴嘴體設有至少2個噴嘴和對應的定位卡口；所述定位卡榫安裝在水腔體內；所述壓緊螺釘通過螺紋固定在水腔體上；所述用于調節固定鏡筒和水腔體的噴嘴固定架與支架螺紋連接，作為噴嘴固定架的可調節支撐的支架安裝于數控平臺的固定底座上方；帶過濾器的水收集器安裝在水循環回路上；用于固定不同類型的待加工工件的夾具固定于數控平臺上；數控平臺帶動待加工工件在垂直于加工激光軸的平面上運動；用于觀測加工激光耦合水腔情況的攝像機安裝在距離加工位置附近可有效觀測加工點之處，使得觀測激光器發出的觀測激光進入攝像機中成像觀測；用于提供工作壓力的水循環裝置固定于地基上；所述數據采集與處理及控制計算機與數控平臺連接；用于反射觀測激光束和觀測加工激光同水噴嘴的耦合情況的觀測激光器與激光器的激光束同軸耦合安裝；第2反射鏡安裝于觀測激光器與激光器之間；所述水腔體通過管接頭與水管連接，所述用于固定支撐板的壓片安裝在鏡筒上；所述平板玻璃安裝于鏡筒下方和水腔體上方。

所述激光器可采用1064nm波長的Nd:YAG固體激光器。

所述倒置望遠鏡可采用擴束準直器，可根據具體需要選擇伽里略或開普勒結構型式。

所述倒置望遠鏡可通過螺紋聯接于鏡筒上。所述鏡筒可通過螺紋固定在水腔體上方，并可調節。所述用于固定支撐板的壓片可通過螺紋安裝在鏡筒上；所述平板玻璃可通過鏡筒與水腔體之間的螺紋連接定位。

所述平板玻璃與鏡筒之間可設有密封圈，所述密封圈可安裝在水腔體上并安裝于水腔體與鏡筒之間的間隙中。

所述噴嘴體的凸肩與水腔體的殼體之間可設有密封圈。

所述管接頭與水腔體的殼體之間的凹槽內可設有密封圈。

所述噴嘴體設有噴嘴陣列和卡口陣列。

所述水循環裝置可采用高壓低流量的柱塞泵。

以下給出本發明的工作原理：