[發明專利]一種適用于加工超硬材料的激光加工裝置及加工方法

在審

• 申請號: 201811047667.1
• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN110919200A
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 方海;嚴春銀;翁佑發
• 申請（專利權）人: 鄂州市金鋒超硬材料有限公司
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/402;B23K26/082
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種適用于加工超硬材料的激光加工裝置，其特征在于包括：多面體聚焦單元、旋轉單元和焦點調節單元，所述多面體聚焦單元用于使入射激光在材料表面上聚焦成焦點，所述旋轉單元通過驅動所述多面體聚焦單元的至少一部分旋轉從而使所述焦點在所述材料表面往復運動，所述焦點調節單元用于調節所述多面體聚焦單元以改變所述焦點在所述材料表面的厚度方向上的位置。

2.根據權利要求1所述的激光加工裝置，其特征在于：所述多面體聚焦單元設有可對所述入射激光進行聚焦的第一光學元件，所述焦點調節單元通過改變所述第一光學元件在光路中的位置或者改變所述第一光學元件的光學參數來改變所述焦點在所述材料表面的厚度方向上的位置。

3.根據權利要求2所述的激光加工裝置，其特征在于：所述多面體聚焦單元包括聚焦單元和多面體單元，所述聚焦單元為所述第一光學元件，所述聚焦單元用于對所述入射激光進行聚焦形成聚焦光束，所述多面體單元用于將所述聚焦光束反射至所述材料表面形成焦點，所述旋轉單元可驅動所述多面體單元旋轉從而使所述焦點在所述材料表面往復運動。

4.根據權利要求2所述的激光加工裝置，其特征在于：所述多面體聚焦單元為設有多個曲面元件的多曲面體單元，所述曲面元件為所述第一光學元件，所述曲面元件可將所述入射激光在所述材料表面上聚焦成焦點，所述旋轉單元可驅動所述多曲面體單元旋轉從而使所述焦點在所述材料表面往復運動；所述曲面元件的曲面曲率可調。

5.根據權利要求3所述的激光加工裝置，其特征在于：所述多面體單元為設有多個曲面元件的多曲面體單元，所述聚焦單元和所述曲面元件為所述第一光學元件，所述曲面元件可將所述入射激光在所述材料表面上聚焦成焦點。

6.根據權利要求1至5任一項所述的激光加工裝置，其特征在于：所述多面體聚焦單元為具有三個、四個、五個、六個、七個、八個面的結構或者為具有至少九個面的結構；所述旋轉單元的旋轉速度和/或方向可調；所述旋轉單元的速度為8-15m/s；所述激光加工裝置可加工的超硬材料的厚度為0.1-10mm；所述超硬材料的類型包括金剛石材料和工程陶瓷材料，所述金剛石材料包括PCD金剛石、CBN金剛石、CVD金剛石；所述激光加工裝置的具體類型包括激光切割裝置、激光雕刻裝置、激光打印裝置。

7.一種適用于加工超硬材料的激光加工方法，其特征在于包括：

使入射激光在材料表面上聚焦成焦點；

通過旋轉運動改變入射激光的出射方向使所述焦點在所述材料表面往復運動；

改變所述焦點在所述材料表面的厚度方向上的位置。

8.根據權利要求7所述的激光加工方法，其特征在于所述使入射激光在材料表面上聚焦成焦點包括：

先使所述入射激光形成聚焦光束，再將所述聚焦光束反射至所述材料表面形成焦點；

或者，先使所述入射激光形成發散光束，再將所述發散光束反射至所述材料表面形成焦點；

或者，通過反射的方式將所述入射激光在所述材料表面上聚焦成焦點。

9.根據權利要求7或8所述的激光加工方法，其特征在于所述改變所述焦點在所述材料表面的厚度方向上的位置包括：

通過機械運動改變可對所述入射激光進行聚焦的第一光學元件在光路中的位置，從而改變所述焦點在所述材料表面的厚度方向上的位置；

或者，改變可對所述入射激光進行聚焦的第一光學元件的光學參數，從而改變所述焦點在所述材料表面的厚度方向上的位置。

10.根據權利要求7或8所述的激光加工方法，其特征在于：

先從材料的一面進行加工，再從所述材料的另一面進行加工；

所述激光加工的具體類型包括激光切割、激光雕刻、激光打印。