[實(shí)用新型]一種脈沖激光穿孔裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220638565.9
• 申請日: 2012-11-28
• 公開（公告）號: CN203003347U
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳樹明;夏建斌;張永康;顧永玉;戴峰澤
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇金方圓數(shù)控機(jī)床有限公司
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/04
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司 32102
• 代理人: 董旭東

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種穿孔裝置，特別涉及一種激光穿孔裝置。

背景技術(shù)

常規(guī)激光穿孔技術(shù)采用連續(xù)激光束對工件進(jìn)行燒蝕使工件融穿形成工藝孔。其不足之處在于：利用連續(xù)激光束進(jìn)行孔加工因材料連續(xù)溶化，工件熔液不斷向基體材料傳熱，在工件表面熔池直徑遠(yuǎn)大于光斑直徑，而熔池底部的熔池直徑與光斑直徑接近，因此形成的孔往往呈現(xiàn)錐形，孔的形狀精度不易控制；同時(shí)因工件連續(xù)受熱，孔壁材料受熱影響較大；另外，因金屬氣化物的壓力影響，金屬熔液容易在孔兩端堆積，冷卻后形成凸起，影響工件的加工質(zhì)量，因此常需后續(xù)加工才能保證工件質(zhì)量。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種脈沖激光穿孔裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提高孔加工的形狀精度并保證孔的加工質(zhì)量。

本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種脈沖激光穿孔裝置，包括激光發(fā)生器，所述激光發(fā)生器的光路上依次設(shè)置有超脈沖轉(zhuǎn)換器、匯聚透鏡組以及夾具，所述激光發(fā)生器的信號輸入端經(jīng)激光發(fā)生器控制裝置與數(shù)控箱的信號輸出端相連，所述超脈沖轉(zhuǎn)換器的信號輸入端經(jīng)超脈沖轉(zhuǎn)換器控制裝置于數(shù)控箱的信號輸出端相連，所述數(shù)控箱與計(jì)算機(jī)相連。

本實(shí)用新型工作時(shí)，激光發(fā)生器發(fā)出長脈沖激光束，經(jīng)超脈沖轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成短脈沖激光束，再經(jīng)匯聚透鏡組聚焦成一個焦點(diǎn)輻照工件表面，進(jìn)行工件的穿孔加工，工作過程中，計(jì)算機(jī)發(fā)出控制指令給數(shù)控箱，數(shù)控箱分別通過各控制裝置控制相應(yīng)儀器工作，加工過程中先用峰值功率密度小于激光誘導(dǎo)沖擊波閥值功率密度的脈沖激光輻照工件表面，此時(shí)工件表面起燒蝕作用，熔化形成熔池，再調(diào)節(jié)脈沖激光的峰值功率密度使其大于激光誘導(dǎo)沖擊波閥值功率密度，此時(shí)輻照在工件表面的脈沖激光使所述熔池內(nèi)的熔液急劇氣化、離化形成沖擊波，在沖擊波作用下工件材料的氣化物攜帶工件熔液快速沖出熔池，從而在工件表面上產(chǎn)生一定深度的凹坑，脈沖激光結(jié)束后凹坑周圍的材料快速冷卻；下一個脈沖激光繼續(xù)輻照工件凹坑，使得凹坑深度增加，直至形成穿孔。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于：本實(shí)用新型采用脈沖激光束穿孔，通過控制激光脈沖的占空比可以控制工件基體材料的最高溫度從而減小工件基體熱影響區(qū)的范圍；由于每一個孔都是由若干個脈沖激光逐層加工形成的，因此不會形成連續(xù)激光穿孔時(shí)產(chǎn)生的錐孔現(xiàn)象，孔的形狀精度得到保證；再在脈沖激光作用過程中利用沖擊波將工件熔液從孔中高速帶出，工件熔液不會在孔兩端匯集形成凸起，不需要后續(xù)加工。并且通過先用低峰值功率密度的脈沖激光加熱溶化再用高峰值功率密度的脈沖激光沖孔的方法，使得工件溶液急劇氣化、離化從凹坑內(nèi)沖出，形成光滑的孔口，消除了直接使用高峰值功率密度的脈沖激光直接輻照工件表面時(shí)引起的工件穿孔表面噴渣太多的問題。本實(shí)用新型可用于激光穿孔中。

為了提高穿孔的精度，所述超脈沖轉(zhuǎn)換器與匯聚透鏡組之間的光路上設(shè)置有氣壓變焦反射鏡，所述氣壓變焦反射鏡經(jīng)氣壓閥控制裝置控制，所述氣壓閥控制裝置的信號輸入端與控制箱的信號輸出端相連。通過調(diào)節(jié)氣壓變焦反射鏡調(diào)節(jié)照射在工件表面的脈沖激光的焦點(diǎn)，使其隨著穿孔的深度增加而變化，從而確保高能量的脈沖激光照射在孔內(nèi)。

為了使得穿孔更加方便，所述夾具固定安裝在數(shù)控工作臺上，所述數(shù)控工作臺的信號輸入端經(jīng)工作臺控制裝置與數(shù)控箱的信號輸出端相連。當(dāng)穿完一個孔后，通過調(diào)節(jié)工作臺換個工位繼續(xù)進(jìn)行穿孔。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1激光發(fā)生器控制裝置，2激光發(fā)生器，3長脈沖激光束，4超脈沖轉(zhuǎn)換器，5短脈沖激光束，6匯聚透鏡組，7匯聚激光束，8工件，9夾具，10數(shù)控工作臺，11工作臺控制裝置，12計(jì)算機(jī)，13數(shù)控箱，14超脈沖轉(zhuǎn)換器控制裝置，15氣壓變焦反射鏡，16氣壓控制閥控制裝置，17氣壓控制閥。

具體實(shí)施方式

如圖1所示的一種脈沖激光穿孔裝置，該裝置包括激光發(fā)生器，激光發(fā)生器的光路上依次設(shè)置有超脈沖轉(zhuǎn)換器、氣壓變焦反射鏡、匯聚透鏡組以及夾具，激光發(fā)生器的信號輸入端經(jīng)激光發(fā)生器控制裝置與數(shù)控箱的信號輸出端相連，氣壓變焦反射鏡經(jīng)氣壓閥控制裝置控制，氣壓閥控制裝置的信號輸入端與控制箱的信號輸出端相連，超脈沖轉(zhuǎn)換器的信號輸入端經(jīng)超脈沖轉(zhuǎn)換器控制裝置于數(shù)控箱的信號輸出端相連，夾具固定安裝在數(shù)控工作臺上，數(shù)控工作臺的信號輸入端經(jīng)工作臺控制裝置與數(shù)控箱的信號輸出端相連，數(shù)控箱與計(jì)算機(jī)相連。

本實(shí)用新型工作時(shí)包括以下步驟：

1）將工件8安裝在夾具9上；

2）計(jì)算機(jī)12發(fā)出控制指令給數(shù)控箱13，數(shù)控箱13接受計(jì)算機(jī)12的指令后控制通過工作臺控制裝置11控制數(shù)控工作臺10移動，使激光束焦點(diǎn)位于工件8上待加工孔的中心；