[實用新型]一種基于空間組合激光焦點的多層材料分層銑削加工系統

有效

• 申請號: 201621106245.3
• 申請日: 2016-10-08
• 公開（公告）號: CN206230160U
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 張立國
• 申請（專利權）人: 張立國
• 主分類號: B23K26/386
• 分類號: B23K26/386;B23K26/06;B23K26/046;B23K26/0622;B23K26/073;B23K26/082;B23K101/42
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司11212
• 代理人: 陳薇

1.一種基于空間組合激光焦點的多層材料分層銑削加工系統，其特征在于，包括開窗銑削激光器、選擇銑削激光器、激光合束器和激光聚焦與焦點切換模塊；

所述開窗銑削激光器，用于產生第一開窗銑削激光束，并入射激光合束器；

所述選擇銑削激光器，用于產生第一選擇銑削激光束，并入射激光合束器；

所述激光合束器，用于對入射的所述第一開窗銑削激光束和第一選擇銑削激光束進行合束，輸出相同方向平行傳輸的第二開窗銑削激光束和第二選擇銑削激光束，并分別入射所述激光聚焦與焦點切換模塊；

所述激光聚焦與焦點切換模塊，用于對所述相同方向平行傳輸的第二開窗銑削激光束和第二選擇銑削激光束進行聚焦，獲得空間組合激光聚焦焦點，并控制所述空間組合激光聚焦焦點在待加工工件的不同孔位之間進行切換，或者，控制所述空間組合激光聚焦焦點在待加工工件的一個孔位處進行銑削運動；其中，所述空間組合激光聚焦焦點包括開窗銑削激光聚焦焦點和選擇銑削激光聚焦焦點，當所述空間組合激光聚焦焦點處于靜態時，所述開窗銑削激光聚焦焦點的中心和所述選擇銑削激光聚焦焦點的中心的離散度小于10毫米；

所述待加工工件為多層材料疊加而成的薄片板，其中，多層材料分為激光破壞閾值高材料和激光破壞閾值低材料；當所述空間組合激光聚焦焦點銑削所述待加工工件的盲孔時，所述待加工工件包含至少三層，激光傳輸最先遇到的一層材料和所述盲孔的孔底材料為激光破壞閾值高材料，加工盲孔時最后被銑削的一層材料為激光破壞閾值低材料；

在盲孔加工過程中，所述開窗銑削激光器出光，由形成的開窗銑削激光聚焦焦點，通過控制包含開窗銑削激光器激光出光時間、開窗銑削激光焦點運動速度在內的工藝條件控制激光銑削深度，對待加工工件的除了加工盲孔時最后被銑削的一層材料外的其他材料層完成銑削加工；然后所述選擇銑削激光器出光，由形成的選擇銑削激光聚焦焦點對待加工工件的加工盲孔時最后被銑削的一層材料完成銑削加工；

所述開窗銑削激光聚焦焦點的激光峰值功率密度高于所述選擇銑削激光聚焦焦點的激光峰值功率密度，且足以銑削所述激光破壞閾值高材料，所述選擇銑削激光聚焦焦點激光峰值功率密度足以銑削所述激光破壞閾值低材料，但不足以銑削所述激光破壞閾值高材料。

2.如權利要求1所述的基于空間組合激光焦點的多層材料分層銑削加工系統，其特征在于，所述開窗銑削激光器為短激光脈沖激光器，所述選擇銑削激光器為長激光脈沖激光器。

3.如權利要求1所述的基于空間組合激光焦點的多層材料分層銑削加工系統，其特征在于，還包括光束整形器；所述光束整形器位于所述選擇銑削激光器與所述激光合束器之間，用于對第一選擇銑削激光束進行光束整形，使得經過所述激光聚焦與焦點切換模塊聚焦后的選擇銑削激光聚焦焦點橫向場強分布為平頂光斑或者準平頂光斑；或者所述光束整形器位于所述開窗銑削激光器與所述激光合束器之間，用于對第一開窗銑削激光束進行光束整形，使得經過所述激光聚焦與焦點切換模塊聚焦后的開窗銑削激光聚焦焦點為平頂光斑或者準平頂光斑。

4.如權利要求3所述的基于空間組合激光焦點的多層材料分層銑削加工系統，其特征在于，在所述待加工工件表面，所述選擇銑削激光聚焦焦點的光斑直徑大于所述開窗銑削激光聚焦焦點的光斑直徑。

5.如權利要求4所述的基于空間組合激光焦點的多層材料分層銑削加工系統，其特征在于，還包括激光精細調制運動模塊，所述激光精細調制運動模塊位于所述開窗銑削激光器和所述激光合束器之間，用于對所述第一開窗銑削激光束進行運動調制，進而帶動對應的開窗銑削激光聚焦焦點進行銑削運動；或者，

所述激光精細調制運動模塊位于所述選擇銑削激光器和所述激光合束器之間，用于對所述第一選擇銑削激光束進行運動調制，進而帶動對應的選擇銑削激光聚焦焦點進行銑削運動；或者，

所述激光精細調制運動模塊位于所述激光合束器和所述激光聚焦與焦點切換模塊之間，用于對合束后的第二開窗銑削激光束和第二選擇銑削激光束進行運動調制，進而帶動選擇銑削激光聚焦焦點和選擇銑削激光聚焦焦點進行銑削運動。