[發明專利]一種激光加工系統及激光加工方法

有效

• 申請號: 202010692042.1
• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111805100B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 楊小君;張寶;王自
• 申請（專利權）人: 西安中科微精光子科技股份有限公司
• 主分類號: B23K26/382
• 分類號: B23K26/382;B23K26/70
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 孟潔

本發明公開了一種激光加工系統及激光加工方法，激光加工系統除包括加工光路、分光平板和光束檢測成像模塊。光束檢測成像模塊用于實時監測加工區域，在系統啟動時移動獲得最清晰的成像。激光加工方法包括以下步驟：S101、初始化加工設備并設置激光工藝參數；S102、使激光光束在加工表面做螺旋掃描加工，監測加工表面并將其驅動至圖像最清晰位置；S103、當判斷監測圖像出現圓形缺口，則將光束掃描模式轉為環形掃描模式；S104、當判斷監測圖形灰度低于閾值時，關閉該區域激光輸出避免對壁損傷，其余區域繼續掃描加工；S105、當判斷全部圖形灰度均低于閾值時，結束孔加工。本發明解決解決小空腔復雜熱端部件內腔壁損傷問題，提升微孔加工效率。

技術領域

本發明涉及激光加工領域，具體涉及一種激光加工系統及激光加工方法。

背景技術

激光加工具有加工精度高、質量好等特點，在航空航天、汽車和半導體等工業領域得到了廣泛應用。在這些領域中，需要在小空腔復雜熱端結構件上制造大量孔徑在0.5mm以下的微孔，其深度大多在3-5mm左右，深徑比6:1～10:1之間，且多數孔位置與加工表面傾斜并且通孔背面緊鄰零件內腔壁。對于此類微孔激光加工，一般要求該類熱端結構件制孔不能損傷其內腔壁以提高其服役壽命和穩定性，其加工質量與效率受激光功率、光路穩定性、吹氣排渣以及穿透判斷及時性等的影響。尤其是穿透判斷，直接決定制孔是否滿足不損傷其內腔壁的要求，穿透判斷的及時性和準確性以及自動識別穿透技術已經漸漸成為了影響激光加工應用方向的一個重要技術難點。

目前在國內及國際上，高深徑比微孔加工的主要方法是采用激光旋切掃描配合法向進給的方式實現，其判斷穿透的方法主要是依據前期工藝試驗結果，采用參數化固定層數加工的方法，保證加工孔的穿透性。

但在實際加工情況下，被加工件表面本身多為不規則曲面，其加工孔深度也存在很大不同，因此當采用固定層數加工時，為了避免針對每個孔都進行工藝試驗，一般采用針對零件上最深孔的最大層數加工方式，此方法，雖然能保證零件上所有孔的穿透性，但加工效率較低，且在一些孔底出口存在小孔腔情況下，采用最大固定層數加工方式，很容易會造成空腔對壁損傷。

發明內容

為了解決小空腔復雜熱端部件內腔壁損傷問題，提升微孔加工效率，本發明提供一種激光加工系統及激光加工方法，提高鉆孔質量與生產效率，節省勞動力，并能夠實現大規模工程化應用。

為了實現根據本發明的這些目的和其他優點，提供了一種激光加工系統，其包括：

激光器，光束掃描模塊，聚焦系統，激光從所述激光器發出，經過光束掃描模塊控制器進行軌跡運動，通過聚焦系統聚焦在加工物表面；

還包括分光平板和光束檢測成像模塊，所述分光平板位于所述光束掃描模塊與所述聚焦系統之間，經過所述光束掃描模塊偏轉的激光通過所述分光平板入射至所述光束檢測成像模塊；

所述光束檢測成像模塊設置有成像組件和微動機構，在系統開始加工時所述CCD相機通過微動機構驅動成使得成像最清晰。

本發明還提供一種激光加工方法，包括以下步驟：

S101、初始化加工設備并設置激光工藝參數；

S102、通過控制光束掃描模塊使激光光束在加工表面做螺旋掃描加工，通過光束檢測成像模塊監測加工表面并將其驅動至圖像最清晰位置并記錄圖像各區域灰度值；

S103、當判斷檢測圖像出現圓形缺口，則光束掃描模式設置為環形掃描模式；

S104、當判斷檢測圖形中的區域灰度低于閾值時，關閉該區域激光輸出，其余區域繼續掃描加工；

S105、當判斷圖像中的全部區域灰度均低于閾值時，結束孔加工。