[發明專利]一種適用于薄壁零件的激光微孔加工設備及其加工方法

在審

• 申請號: 202011109250.0
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112264722A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 蹤振華;王寧;楊小君;趙華龍;黨建華
• 申請（專利權）人: 西安中科微精光子制造科技有限公司
• 主分類號: B23K26/382
• 分類號: B23K26/382;B23K26/046;B23K26/082
• 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: 魏毅宏

本申請提供一種適用于薄壁零件的激光微孔加工設備及加工方法。激光微孔加工設備包括設備支架和設置于設備支架上的激光發生裝置、復合光束掃描頭，復合光束掃描頭包括雙擺軸連接機構和沿光路傳播方向依次設置于雙擺軸連接機構上的光平移組件、振鏡掃描組件和聚焦鏡。雙擺軸連接機構包括依次垂直連接的第一擺軸、第二擺軸和加工軸，第一擺軸用于帶動第二擺軸和加工軸繞第一擺軸轉動，第二擺軸用于帶動加工軸繞第二擺軸轉動。

技術領域

本發明涉及激光微孔加工技術領域，特別是涉及一種適用于薄壁零件的激光微孔加工設備及其加工方法。

背景技術

采用激光加工薄壁零件微孔和傳統加工方式相比，主要有以下幾個方面的優勢：無接觸加工，無機械變形；激光束能量密度高，加工速度快，工件熱變形小，可實現無重鑄層；可加工高硬度、高脆性、高熔點材料，例如高溫合金、不銹鋼、鈦合金、結構鋼等；生產效率高，加工質量穩定可靠，經濟效益好。通過激光光束對薄壁零件微孔的加工，為微孔加工領域提供了全新的加工途徑。

當前薄壁零件激光微孔加工領域，一般的激光微孔加工設備主要針對圓孔加工，不能進行異型孔的加工，例如跑道孔、簸箕孔等。

傳統的薄壁零件的微孔加工設備受制于自身結構及設備行程，對于尺寸較大的薄壁零件則無法加工，例如大型火焰筒工件，在傳統的激光微孔加工設備則無法加工。

發明內容

本發明基于現有技術存在的問題提出，旨在解決基于大尺寸薄壁零件的加工難和異形孔加工難的問題，提供了一種適用于薄壁零件的激光微孔加工設備及加工方法。

本發明提供一種適用于薄壁零件的激光微孔加工設備，其包括設備支架和設置于設備支架上的激光發生裝置、復合光束掃描頭，復合光束掃描頭包括雙擺軸連接機構和沿光路傳播方向依次設置于雙擺軸連接機構上的光平移組件、振鏡掃描組件和聚焦鏡；

所述光平移組件至少包括一平行平板，平行平板能夠繞第一軸向旋轉并用于將激光發生裝置發射的光束折射并平移，所述第一軸向為豎直方向；

所述振鏡掃描組件包括相對設置的第一偏轉鏡和第二偏轉鏡，所述第一偏轉鏡能夠繞第二軸向旋轉并將接收到的光束反射至第二偏轉鏡，所述第二偏轉鏡能夠繞第三軸向旋轉并將接收到的光束進行反射；

聚焦鏡用于將經平行平板和振鏡掃描組件折轉后的光束聚焦；

雙擺軸連接機構包括依次連接的第一擺軸、第二擺軸和加工軸，第一擺軸沿豎直方向設置，第二擺軸沿水平方向設置，加工軸垂直第二擺軸，第一擺軸連接光平移組件和第二擺軸，振鏡掃描組件和聚焦鏡分別設置于第二擺軸和聚焦鏡中，第一擺軸用于帶動第二擺軸和加工軸繞第一擺軸轉動，第二擺軸用于帶動加工軸繞第二擺軸轉動。

其中，所述激光掃描裝置還包括同軸檢測組件，同軸檢測組件包括第一分光平板、與所述第一分光平板相對的第一檢測光反射鏡、與所述第一檢測光反射鏡相對的鏡頭模組及與所述鏡頭模組相對的檢測模塊；所述第一分光平板位于所述平行平板的出光路徑上，用于透射激光光束以及接收并反射來自加工工件或加工孔處反射的光束，第一檢測光反射鏡用于將該反射光束反射至鏡頭模組，所述鏡頭模組用于對該反射光束進行聚焦；所述檢測模塊用于成像。

其中，所述激光掃描裝置還包括同軸測距組件，同軸測距組件包括探測光源、第二檢測光反射鏡和第二分光平板，探測光源發出的激光光束經第二檢測光反射鏡反射至第二分光平板耦合進入主光路，最終由聚焦鏡聚焦形成聚焦光斑，聚焦光斑在工件表面散射，部分散射光經聚焦鏡返回主光路，經第二分光平板反射進入探測光源，通過光束變換產生干涉條紋，通過計算干涉條紋間距判斷工件位置。

其中，所述設備支架包括水平底座和立柱，待加工工件設置于水平底座上方，立柱上設置豎直滑軌，所述雙擺軸連接機構滑動設置于所述豎直滑軌上。