[實用新型]一種激光旋轉切割裝置

有效

• 申請號: 201720719115.5
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN207104103U
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 鄒武兵;張德安;段家露;吳飛龍
• 申請（專利權）人: 深圳市韻騰激光科技有限公司
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/04;B23K26/08
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙)44248
• 代理人: 孫偉

技術領域

本實用新型涉及激光加工領域，特別涉及一種激光旋轉切割裝置。

背景技術

傳統的激光切割領域，光束透過F-theta場鏡后，在一個平面上會聚成一個微小的光斑，這個平面也叫焦平面。通過調節，使得焦平面與加工平面重合，則切割樣品上的焦點會隨著振鏡的旋轉而劃動，從而實現激光切割。

實際切割時，需要在同一個位置多次劃動，由于焦點的形狀呈錐字形，所以被切材料的切割面呈現一定的錐度。而且出射光束的能量分布不均勻，呈高斯分布，造成焦點的能量分布不均勻，特別是橢圓型高斯光束，從而導致在x 方向和在y方向上的切割深度不一致。

對于傳統的鉆孔系統，入射光束與F-theta場鏡中心之間的距離，就是所述的旋轉半徑R。由于光束在偏離F-theta場鏡中心的位置入射，而出射光束仍然在F-theta場鏡的中心軸上會聚，所以出射光束以角度θ傾斜會聚于樣品上。加工時，會聚光束是以角度θ進行鉆孔。

實際加工時，由于鉆孔的材料和孔徑精度不同，需要改變不同的鉆孔角度，這需要通過實驗來確定鉆孔角度。而鉆孔θ是由旋轉半徑R與F-theta場鏡的工作焦距f決定的。更換F-theta場鏡顯得不方便，而且成本高，所以通過改變旋轉半徑R從而改變鉆孔θ，以符合加工的需要。

實用新型內容

本實用新型提供一種激光旋轉切割裝置，旨在引入旋轉鉆孔切割，在鉆孔的同時實現劃動切割。

本實用新型提供一種激光旋轉切割裝置，包括激光發生器、激光準直模塊、可控旋轉半徑模塊、振鏡模塊和聚焦模塊，所述可控旋轉半徑模塊包括第一空心主軸電機、第二空心主軸電機、使激光光束在垂直方向上偏移的第一圓盤光學元件和第二圓盤光學元件、由導入程序控制的可編程電子模塊，所述第一圓盤光學元件內嵌在第一空心主軸電機中并帶動其旋轉，所述第二圓盤光學元件內嵌在第二空心主軸電機中并帶動其旋轉，所述第一圓盤光學元件和第二圓盤光學元件位于同一水平高度上，所述可編程電子模塊控制第一空心主軸電機和第二空心主軸電機，所述激光發生器、激光準直模塊、第一圓盤光學元件、第二圓盤光學元件、振鏡模塊和聚焦模塊沿著激光光束的方向依次排列。

作為本實用新型的進一步改進，所述振鏡模塊包括第一反射平面和第二反射平面，其中所述的第一反射平面控制光束的水平方向位置，所述的第二反射平面控制光束的垂直方向的位置，激光光束依次經第一反射平面、第二反射平面發射后射入待切割材料，通過控制振鏡的旋轉實現待切割材料上焦點劃動。

作為本實用新型的進一步改進，所述的激光準直模塊為變倍擴束器，所述變倍擴束器包括短焦距正透鏡、短焦距負透鏡、長焦距負透鏡和長焦距正透鏡，激光光束依次通過短焦距正透鏡、短焦距負透鏡、長焦距負透鏡和長焦距正透鏡。

作為本實用新型的進一步改進，所述第一空心主軸電機和第二空心主軸電機的轉速為500-5000rpm。

作為本實用新型的進一步改進，所述聚焦模塊為短焦距F-theta場鏡，工作焦距f＝120mm。

作為本實用新型的進一步改進，所述激光發生器為紫外或可見光或紅外激光器。

作為本實用新型的進一步改進，所述第一圓盤光學元件和第二圓盤光學元件的入射面和出射面上均設有一層增透膜，激光光束的入射角θ₁是以布儒斯特角入射到第一圓盤光學元件，所述第一圓盤光學元件和第二圓盤光學元件的傾斜角

本實用新型還提供一種激光旋轉切割方法，包括以下步驟：

S1.激光發生器發射激光光束，經激光準直模塊變倍擴束后進入可控旋轉半徑模塊，設置第一圓盤光學元件和第二圓盤光學元件相位初始為0°；

S2.給可編程電子模塊輸入旋轉半徑R₀，可編程電子模塊控制第一空心軸電機和第二空心軸電機，使第一圓盤光學元件和第二圓盤光學元件的相位差與旋轉半徑R₀相匹配；

S3.確定相位差后，可編程電子模塊再控制第一圓盤光學元件和第二圓盤光學元件同時轉動，保持相位差不變；

S4.激光光束經過可控旋轉半徑模塊后進入振鏡模塊，通過第一反射平面和第二反射平面的反射，再通過聚焦模塊會聚到待切割材料上；

S5.控制第一空心主軸電機、第二空心主軸電機旋轉進行激光鉆孔；轉動任意反射平面，進行激光在特定方向上旋轉鉆孔切割。