[發明專利]一種改善孔錐度和孔壁質量的激光打孔裝置及方法

在審

• 申請號: 201811183908.5
• 申請日: 2018-10-11
• 公開（公告）號: CN109158775A
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 朱帥杰;張朝陽;朱浩;戴學仁;王安斌;王虹
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B23K26/382
• 分類號: B23K26/382;B23K26/70
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種改善孔錐度和孔壁質量的激光打孔裝置，其特征在于，包括工件加工系統和控制系統；所述工件加工系統包括激光器(4)、水槽(10)、夾具(8)和工件(7)；所述激光器(4)發出的激光束(6)經聚焦透鏡(5)聚焦后輻照在工件(7)上；所述工件(7)水平放置并固定在夾具(8)上；所述夾具(8)設置在水槽(10)底部；所述水槽(10)內液體(11)液面不低于工件(7)下表面；所述控制系統包括計算機(1)與運動控制卡(13)，所述計算機(1)控制激光器(4)和運動控制卡(13)，所述運動控制卡(13)控制x-y-z三坐標工作臺(12)。

2.根據權利要求1所述的改善孔錐度和孔壁質量的激光打孔裝置，其特征在于，所述控制系統還包括超聲發生器(2)，超聲發生器(2)置于水槽(10)內。

3.根據權利要求2所述的改善孔錐度和孔壁質量的激光打孔裝置，其特征在于，所述超聲發生器(2)控制超聲波震板(9)；所述超聲波震板(9)位于工件(7)下側。

4.根據權利要求3所述的改善孔錐度和孔壁質量的激光打孔裝置，其特征在于，所述超聲波震板(9)的上表面與工件(7)的下表面之間間距不小于10mm。

5.根據權利要求1所述的改善孔錐度和孔壁質量的激光打孔裝置，其特征在于，所述液體(11)的液面浸沒工件(7)下表面，且不超過工件(7)上表面。

6.根據權利要求5所述的改善孔錐度和孔壁質量的激光打孔裝置，其特征在于，所述液體(11)液面與工件(7)下表面相切。

7.根據權利要求1所述的改善孔錐度和孔壁質量的激光打孔裝置，其特征在于，所述工件(7)厚度為0.2mm～3mm。

8.根據權利要求1所述的改善孔錐度和孔壁質量的激光打孔裝置，其特征在于，所述激光器(4)為皮秒脈沖激光器；皮秒激光器的脈沖頻率0.2MHz～5MHz，激光波長1064nm，加工功率5W～20W。

9.一種改善孔錐度和孔壁質量的激光打孔方法，其特征在于，包括以下步驟：

將拋光好的工件(7)裝夾到夾具(8)上，夾具(8)及超聲波震板(9)固定于水槽(10)底部，水槽(10)固定到x-y-z三坐標工作臺(12)上；

向水槽(10)內加液體(11)至其液面與工件(7)下表面相切；

調整工作臺(12)位置并進行影像調節，使激光束(6)聚焦到待加工工件(7)表面的目標位置；

根據所加工材料性質、材料厚度、目標通孔的孔徑大小設置激光器功率、重復頻率、掃描速度參數；

將工作臺(12)移到加工中心，打開超聲發生器(2)，調節超聲波震板(9)震動強度，使工件(7)下側及周圍的水面產生均勻穩定的波動；

打開激光器(4)，開始加工；

加工完成后取下工件(7)并檢查加工效果；

調節超聲波震板(9)震動強度，或者改變工件(7)下表面與液面接觸程度，或者改變激光器(4)加工參數，間接調控內壁上多余的材料的去除程度；

得到合適參數后通過運動控制卡(13)控制x-y-z三坐標工作臺(12)移動從而進行大量孔的加工。

10.根據權利要求9所述的改善孔錐度和孔壁質量的激光打孔方法，其特征在于，所述工件(7)被打穿后激光器(4)繼續發出激光束(6)2s～20s，使激光束(6)被反射或者折射到通孔(14)的內壁，將內壁上多余的材料通過熔化或者氣化消除。