[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

本發明提供一種適用于加工超硬材料的激光加工裝置及加工方法。所述裝置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。所述加工方法包括：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。本發明可大幅提高加工效率，明顯提高加工質量，對較厚的超硬材料進行加工更有優勢。

技術領域

本發明涉及激光加工技術領域，特別涉及一種適用于加工超硬材料的激光加工裝置及加工方法。

背景技術

隨著現代加工制造業對高速切削加工的要求不斷提高，對于各種難切削復合材料、工程陶瓷材料等，傳統刀具已不能滿足高速切削的需要，而超硬切削刀具是解決以上問題的有效手段，其中，金剛石刀具的應用較為廣泛。金剛石具有極高的硬度、良好的耐磨性和導熱性、低摩擦系數和熱膨脹系數，在現代切削加工中體現出難以替代的優越性，被譽為當代提高生產率最有希望的刀具材料之一。目前，金剛石刀具在機械加工中的應用日漸普及，已成為現代材料加工中不可或缺的重要工具。

金剛石材料是一種超硬材料，加工金剛石材料的方法有砂輪機械加工、電火花放電線切割加工、激光切割加工，并且激光切割加工的方式現在逐步增多，但是常規的激光切割的方式是通過軸運動的方式移動待切割材料，激光聚焦光束在材料上進行切割。一般切割的運動速度為每秒幾百毫米，切割速度雖然較前兩種方式快很多，但是還是耗時較長。另外，在有些切割方式采用掃描振鏡進行激光切割，但是掃描振鏡的速度最高也就是到每秒幾米，耗時也較長，而且掃描切割的方式無法切割較厚的材料。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中對超硬材料的加工耗時較長的技術問題，提出一種適用于加工超硬材料的激光加工裝置及加工方法。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種適用于加工超硬材料的激光加工裝置，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。

在一些優選的實施方式中，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。

在進一步優選的實施方式中，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。

在進一步優選的實施方式中，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。

在進一步優選的實施方式中，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。