[發明專利]利用線型激光源對鑄造砂型進行刻槽的加工裝置及方法

在審

• 申請號: 201710865557.5
• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN107685197A
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 潘云香;倪辰蔭;沈中華;陸健;倪曉武
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B23K26/364
• 分類號: B23K26/364;B23K26/06;B23K26/0622;B23K26/08
• 代理公司: 南京理工大學專利中心32203
• 代理人: 朱沉雁

1.一種利用線型激光源對鑄造砂型進行刻槽的加工裝置，其特征在于：包括激光器（1）、光闌（2）、第一柱面凸透鏡（3）、第二柱面凸透鏡（4）、高閾值全反鏡（5）、鑄造砂型（6）、第一一維電動平移臺（7）、第二一維電動平移臺（8）和二維電動平移臺（9）；

共光軸依次設置激光器（1）、光闌（2）、第一柱面凸透鏡（3）、第二柱面凸透鏡（4）和高閾值全反鏡（5），第一柱面凸透鏡（3）置于第一一維電動平移臺（7）上，第二柱面凸透鏡（4）置于第二一維電動平移臺（8）上，第一一維電動平移臺（7）、第二一維電動平移臺（8）的移動方向平行于x軸，高閾值全反鏡（5）使激光器（1）出射的激光束的傳播方向由-x變為-y，鑄造砂型（6）的上表面平行于zox平面，且其上表面位于第二柱面凸透鏡（4）的焦平面上，鑄造砂型（6）置于二維電動平移臺（9）上，二維電動平移臺（9）能夠在平行于x軸和平行于z軸的兩個方向上移動，上述激光器（1）、光闌（2）、第一柱面凸透鏡（3）、第二柱面凸透鏡（4）、高閾值全反鏡（5）同軸等高。

2.根據權利要求1所述的利用線型激光源對鑄造砂型進行刻槽的加工裝置，其特征在于：所述第一柱面凸透鏡（3）和第二柱面凸透鏡（4）的軸向子午線互相垂直，且第一柱面凸透鏡（3）的焦距大于第二柱面凸透鏡（4）。

3.根據權利要求1所述的利用線型激光源對鑄造砂型進行刻槽的加工裝置，其特征在于：所述第一柱面凸透鏡（3）與高閾值全反鏡（5）之間的距離小于第一柱面凸透鏡（3）的焦距，第二柱面凸透鏡（4）與高閾值全反鏡（5）之間的距離小于第二柱面凸透鏡（4）的焦距。

4.根據權利要求1所述的利用線型激光源對鑄造砂型進行刻槽的加工裝置，其特征在于：所述激光器（1）為脈寬小于20ns、經聚焦后能量密度高于鑄造砂型燒蝕閾值、可重頻工作的各類激光器。

5.根據權利要求1或4所述的利用線型激光源對鑄造砂型進行刻槽的加工裝置，其特征在于：所述激光器（1）為氣體激光器、固體激光器、半導體激光器或光纖激光器。

6.根據權利要求1所述的利用線型激光源對鑄造砂型進行刻槽的加工裝置，其特征在于，所述高閾值全反鏡（5）具有較高的損傷閾值，保證其不被激光束損傷。

7.一種基于權利要求1所述利用線型激光源對鑄造砂型進行刻槽的加工裝置的加工方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、調節各器件使激光器（1）、光闌（2）、第一柱面凸透鏡（3）、第二柱面凸透鏡（4）、高閾值全反鏡（5）同軸等高；

步驟2、縮小光闌（2）的光圈，截去激光器（1）出射光束中距離中心光軸較遠的邊緣部分；

步驟3、調節高閾值全反鏡（5）的角度，使得其反射后的激光束平行于-y軸方向；

步驟4、通過第二一維電動平移臺（8）調節第二柱面凸透鏡（4）在平行于x軸方向上的位置，使得鑄造砂型（6）位于第二柱面凸透鏡（4）的焦平面上；

步驟5、根據所需加工凹槽的寬度，通過第一一維電動平移臺（7）調節第一柱面凸透鏡（3）在平行于x軸方向上的位置；

步驟6、設置激光器（1）的出射激光束能量和脈沖頻率、二維電動平移臺（9）的移動步長、移動的時間間隔和路徑；

步驟7、啟動激光器（1）和二維電動平移臺（9），對鑄造砂型（6）進行刻槽。