[發明專利]一種無需吹送輔助氣體的激光加工裝置及方法

有效

• 申請號: 201310483042.0
• 申請日: 2013-10-16
• 公開（公告）號: CN103521920A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 康正陽;符永宏;王浩;華系俊;符昊
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B23K26/00
• 分類號: B23K26/00;B23K26/08
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

1.一種無需吹送輔助氣體的激光加工裝置，其特征在于：包括工件夾具（9）、運動執行系統、激光系統、外光路系統、控制系統和環境氣體系統；

運動執行系統使工件發生位移和運動，包括電機（10）和水平工作臺；電機（10）位于工件夾具（9）下方，電機（10）固定在水平工作臺上；電機（10）帶動工件夾具（9）作周期旋轉運動；水平工作臺調節工件夾具（9）與激光頭（7）的相對位置；

激光系統包括脈沖激光器（1）、調Q開關（2）和光束整形器（3）；所述脈沖激光器（1）發射的脈沖激光光束依次通過調Q開關（2）、光束整形器（3）和外光路系統，最終激光光束到達水平工作臺表面，激光光束與水平工作臺表面相垂直；調Q開關（2）壓縮激光脈沖的脈寬并接收由工控機（11）發出激光脈沖發射信號，光束整形器（3）對激光光束整形處理，提高光束質量；

外光路系統包括全反鏡（4）、聚焦透鏡（6）和激光頭（7）；激光光束（5）依次通過全反鏡（4）、聚焦透鏡（6）和激光頭（7），全反鏡（4）改變激光光束（5）的傳輸方向，聚焦透鏡（6）將激光光束（5）聚焦用于加工作業；

控制系統包括工控機（11）和數據傳輸線，工控機（11）與電機（10）和調Q開關（2）通過數據傳輸線分別相連，并能夠使數據信號的交互傳遞；工控機（11）接受電機（10）上編碼器反饋的脈沖信號，獲得工件a（8）的運動位置，當激光頭（7）運動至加工位置時工控機（11）向調Q開關（2）發出激光脈沖發射信號；

環境氣體系統包括封閉氣室（12）、密封透鏡（16）和環境氣體（13），封閉氣室（12）為密封容器，將工件夾具系統、運動執行系統、聚焦透鏡（6）和激光頭（7）包裹起來；封閉氣室（12）內充滿環境氣體（13），密封透鏡（16）安裝在封閉氣室（12）頂部，激光光束（5）從密封透鏡（16）射入封閉氣室（12）中。

2.根據權利要求1所述的一種無需吹送輔助氣體的激光加工方法的加工裝置，其特征在于：環境氣體系統還包括真空氣泵（20）、集氣裝置（21）、濾網、補充氣站（24）、氣壓計和閥門a（25）、閥門b（26）、閥門c（27）、閥門d（28）；真空氣泵（20）位于封閉氣室（12）外，封閉氣室（12）與真空氣泵（20）的進氣口（22）和補充氣站（24）氣路連通，所述真空氣泵（20）的出氣口（23）與集氣裝置（21）和大氣環境氣路連通；閥門a（25）位于出氣口（23）與大氣環境連通氣路上，閥門b（26）位于出氣口（23）與集氣裝置（21）的連通氣路上，閥門c（27）位于封閉氣室（12）與補充氣站（24）的連通氣路上，閥門d（28）位于封閉氣室（12）與進氣口（22）的連通氣路上；濾網位于集氣裝置（21）和真空氣泵（20）的連通氣路上，過濾進入集氣裝置的環境氣體（13）中所含粉塵和水分；氣壓計位于封閉氣室（12）內，檢測封閉氣室（12）的氣壓，當氣壓低于設計值時，補充氣站向封閉氣室（12）放出環境氣體（13）。

3.根據權利要求1或2所述的一種無需吹送輔助氣體的激光加工裝置，其特征在于：還包括輔助夾具（14），輔助夾具（14）為長桿狀，輔助夾具（14）的一端裝夾在工件夾具（9）上，輔助夾具（14）的另一端設有夾具，工件b（15）裝在輔助夾具（14）另一端的夾具上。

4.根據權利要求1或2所述的一種無需吹送輔助氣體的激光加工裝置，其特征在于：還包括輔助夾具（14），輔助夾具（14）為長桿狀，所述輔助夾具（14）兩端設有夾具，工件b（15）裝在輔助夾具（14）兩端的夾具上，帶動輔助夾具（14）的中心裝夾在工件夾具（9）上，兩個工件b（15）以工件夾具（9）的旋轉軸呈軸對稱分布。

5.根據權利要求1或2所述的一種無需吹送輔助氣體的激光加工方法的加工裝置，其特征在于：所述運動執行系統替換為絲杠導軌（18）和水平工作臺，絲杠導軌（18）上固定工件夾具（9），工件c（17）在工件夾具（9）的固定和在絲杠導軌（18）傳動下作周期直線往復運動，水平工作臺位于絲杠導軌（18）下方，水平工作臺調節工件夾具（9）與激光頭（7）的相對位置。

6.根據權利要求1或2所述的一種無需吹送輔助氣體的激光加工方法的加工裝置，其特征在于：所述脈沖激光器（1）發射的脈沖激光光束依次通過調Q開關（2）、光束整形器（3）和外光路系統后，再經過45度角全反鏡4最終激光光束到達水平工作臺表面上方，激光光束與水平工作臺表面相平行。