[發明專利]旋轉式激光加工裝置及其應用、激光加工系統及方法

有效

• 申請號: 201810390447.2
• 申請日: 2018-04-27
• 公開（公告）號: CN108581224B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 張廣義;張文武;張正;王玉峰;蔣彥華
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/146;B23K26/046;B23K26/70
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 李花

1.一種旋轉式激光加工裝置，其特征在于，包括：

支撐部，所述支撐部內通有與所述激光耦合的液體；

縮流傳導裝置，所述縮流傳導裝置設置于所述支撐部的下方并與所述支撐部相連通；

其中，所述縮流傳導裝置內設有液體腔室和封裝氣體層；

所述封裝氣體層設置于所述液體腔室外；

所述液體腔室的橫截面直徑沿所述激光的傳輸方向逐漸減小，并形成傳導端，所述傳導端的主軸與激光主光軸成銳角傾斜；

所述縮流傳導裝置繞所述激光主光軸自轉；

其中，所述激光在所述液體腔室中傳輸，所述液體腔室和所述封裝氣體層之間形成全反射效應。

2.根據權利要求1所述的旋轉式激光加工裝置，其特征在于，所述縮流傳導裝置包括：縮流內腔和外層支撐結構，所述外層支撐結構設置于所述縮流內腔的外側，所述縮流內腔的外壁與所述外層支撐結構的內壁圍成所述封裝氣體層；所述縮流內腔的內壁圍成所述液體腔室。

3.根據權利要求2所述的旋轉式激光加工裝置，其特征在于，所述傳導端底端面的直徑小于所述外層支撐結構底端面口徑的1/2。

4.根據權利要求1所述的旋轉式激光加工裝置，其特征在于，所述縮流傳導裝置包括液體縮流部和旋轉傳導部，所述液體縮流部設置于所述支撐部的下方并與所述支撐部相連通；所述旋轉傳導部設置于所述液體縮流部的下方，并與所述液體縮流部相連通；所述旋轉傳導部繞所述激光主光軸自轉。

5.根據權利要求4所述的旋轉式激光加工裝置，其特征在于，所述液體縮流部包括第一縮流內腔、第一外層支撐結構，所述第一外層支撐結構設置于所述第一縮流內腔外，所述第一縮流內腔與所述第一外層支撐結構圍成封裝氣體層；所述旋轉傳導部包括第二縮流內腔、第二外層支撐結構，所述第二外層支撐結構設置于所述第二縮流內腔外，所述第二縮流內腔與所述第二外層支撐結構圍成封裝氣體層。

6.根據權利要求5所述的旋轉式激光加工裝置，其特征在于，所述第二縮流內腔和所述第二外層支撐結構的上部主軸均平行于所述激光主光軸；所述第二縮流內腔和所述第二外層支撐結構的自由端的側壁相互平行且均與所述激光主光軸成銳角。

7.根據權利要求5所述的旋轉式激光加工裝置，其特征在于，所述第二縮流內腔整體向所述第二外層支撐結構內壁傾斜；所述第二外層支撐結構的主軸與所述激光主光軸平行。

8.一種激光加工系統，其特征在于，包括：

激光器，所述激光器產生所述激光；

如權利要求1～7中任一項所述的旋轉式激光加工裝置，所述激光器與所述旋轉式激光加工裝置光路連接，所述激光在所述旋轉式激光加工裝置中與液體耦合后傳輸至工件；

流體供給裝置，所述流體供給裝置向所述旋轉式激光加工裝置提供液體；

驅動旋轉單元，與控制單元控制連接，并驅動所述旋轉式激光加工裝置繞所述激光主光軸轉動；

控制單元，所述控制單元分別控制所述激光器、所述流體供給裝置和所述旋轉式激光加工裝置和所述驅動旋轉單元的動作。

9.一種激光加工方法，其特征在于，包括以下步驟：

S100：在權利要求1～7中任一項所述的旋轉式激光加工裝置中充滿液體后，所述旋轉式激光加工裝置繞所述激光主光軸自轉，并在所述旋轉式激光加工裝置的出射口形成穩定層流；

S200：所述激光聚焦耦合到所述液體中形成激光射流，所述激光射流從所述出射口射出；

S300：所述激光射流作用于待加工工件上，進行激光加工。

10.一種如權利要求1～7中任一項所述的旋轉式激光加工裝置的應用，其特征在于，用于深入工件或流體內部進行激光加工。