[實用新型]一種激光加工裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320251869.4
• 申請日: 2013-05-10
• 公開（公告）號: CN203390386U
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發(fā)明（設計）人: 蔣仕彬
• 申請（專利權）人: 蘇州圖森激光有限公司
• 主分類號: B23K26/00
• 分類號: B23K26/00;B23K26/04;B23K26/14;B23K103/16
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

技術領域

本實用新型涉及一種激光加工裝置，特別是涉及一種采用2微米波長脈沖光纖激光器的激光加工裝置，用于激光打標、切割、鉆孔、焊接加工。?

背景技術

塑料或含有機材料平面板材或表面增強玻璃板材的切割、鉆孔、焊接等加工在現(xiàn)代工業(yè)和醫(yī)療器械設備領域是一項十分重要的加工工藝。?

例如碳纖維增強復合材料（CFRP）的加工（如切割，鉆孔等），碳纖維增強復合材料是由質(zhì)軟而粘性大的基體材料和強度高、硬度大的碳纖維增強材料混合而成的二相或多相結構，是典型的難加工材料，碳纖維增強復合材料鉆削加工中主要存在以下問題：材料硬度大，其制孔工藝復雜，對刀具和工藝參數(shù)的要求更高，因而鉆孔時鉆頭磨損很快；在鉆孔過程中，易產(chǎn)生分層等缺陷；材料屬于各向異性材料，鉆孔處的應力集中較大，極易引起劈裂等缺陷；熱導率小，線脹系數(shù)和彈性恢復大；鉆孔時，存在縮孔現(xiàn)象；切屑為粉塵狀，對人體健康危害大。?

例如可降解支架的加工，可降解支架是醫(yī)學上一種用于治療心血管疾病的器件，心血管疾病的主要病因是心血管的變窄或堵塞而造成血液循環(huán)困難，從而產(chǎn)生心絞痛，心肌梗死甚至出現(xiàn)生命危險。目前醫(yī)學界針對這種病的治療方法主要是將一種網(wǎng)狀金屬支架植入人體動脈狹窄的地方，將血管撐開，這種網(wǎng)狀支架，通過外科手術植入人體，可以與人體溶為一體，稱為人血管可降解支架。目前市場上用于可降解支架加工的激光主要是固體激光（如1微米YAG激光）和1微米波長光纖激光。固體激光由于光束質(zhì)量原因支架加工縫隙不光滑，熱影響區(qū)大，重要的是加工精度滿足不了醫(yī)學器件的要求；而1微米激光由于加工過程中的熱燒蝕，這種加工光源也有其缺陷。?

相比上述機械加工方法存在的嚴重缺陷，激光加工屬于非接觸式加工過程，比較適合含有機材料的塑料薄膜、碳纖維增強復合材料等和表面增強玻璃等材料的加工。目前比較常用的是采用二氧化碳激光器光源的激光焊接、鉆孔和切割的加工方法，但采用二氧化碳激光往往容易造成加工截面燒蝕碳化，另外在進行微小尺寸的加工時，加工面的粗燥度也得不到保證。塑料薄膜、生物有機材料等含有OH-?的有機材料組成的薄膜和含有一些有機材料成分可降解支架（碳纖維增強復合材料含有較高數(shù)量的有機材料）等在2微米左右波長的高的吸收特性等使得2微米脈沖激光相比前述激光波長在這些材料的激光加工（如切割、鉆孔、焊接等）中具有更好的加工性能和效率,?另外2微米是人眼安全波長。現(xiàn)有的脈沖2微米波長激光光源主要是固體激光器和采用非線性光學方法（如OPO?和OPA及差頻等）產(chǎn)生的激光，但由于目前這些2微米高功率激光光源存在著穩(wěn)定性可靠性差、昂貴、需要復雜的維護等缺點，所以使得2微米波長脈沖激光器在工業(yè)激光加工特別是在塑料加工等工業(yè)領域的大規(guī)模使用幾乎是一個空白。?

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的發(fā)明目的是提供一種采用2微米波長脈沖全光纖激光器作為激光加工光源，以彌補現(xiàn)有技術中激光加工波長的不足，滿足一些對2微米波長激光有特殊吸收特性的材料與器件的激光加工的需求。?

為達到上述發(fā)明目的，本實用新型采用的技術方案是：一種激光加工裝置，包括激光器、激光準直擴束系統(tǒng)、激光加工頭、控制系統(tǒng)和加工平臺，激光器輸出激光經(jīng)過激光準直擴束系統(tǒng)和激光加工頭導入到放置在加工平臺的工件上，所述激光器是波長在1.7μm～2.2μm的脈沖光纖激光器，所述脈沖光纖激光器設有產(chǎn)生脈寬從100飛秒到900納秒激光脈沖序列的脈沖控制模塊。?

使用時，激光器輸出的脈沖激光經(jīng)過一個激光準直擴束系統(tǒng)進行激光準直擴束；準直擴束后的脈沖激光進入一個帶有激光聚焦系統(tǒng)的激光加工頭中，激光光學聚焦系統(tǒng)的焦距為10到500毫米；經(jīng)過激光加工頭后的激光光束垂直聚焦到塑料薄膜等加工件上；控制系統(tǒng)是通過計算機控制板與脈沖光纖激光器、激光加工頭與放置塑料薄膜等加工件的加工平臺相連接，實現(xiàn)脈沖光纖激光器、可移動激光加工頭和塑料薄膜等加工件三者之間的同步和加工控制，完成激光加工。

上述技術方案中，所述的脈沖光纖激光器的脈沖寬度可以為納秒（10-9秒）到皮秒（10-12秒）到飛秒（10-15秒）脈沖寬度，脈沖光纖激光器波長從1.7微米到?2.2微米,輸出峰值激光功率大于2?kW。?

上述技術方案中，脈沖光纖激光器輸出的脈沖激光可以經(jīng)過一個光纖隔離器后進入激光準直擴束系統(tǒng)進行激光準直擴束，光纖隔離器的功能是防止來自后續(xù)光路的反饋激光對脈沖光纖激光器的影響；激光加工頭可以整體移動以適應大尺寸工件的加工要求；加工平臺可以是一維，二維或三維可以移動的工作平臺，根據(jù)加工件加工的目的不同而定。?