[發(fā)明專利]一種脈沖激光打孔系統(tǒng)及打孔方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110293209.1
• 申請(qǐng)日: 2021-03-18
• 公開（公告）號(hào): CN113231750B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李輝;申勝男;陳云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K26/382
• 分類號(hào): B23K26/382;B23K26/06;B23K26/067;B23K26/12;B23K26/70
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 楊宏偉

本發(fā)明公開了一種脈沖激光打孔系統(tǒng)及打孔方法，該系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、電源、轉(zhuǎn)速控制器、可旋轉(zhuǎn)激光發(fā)生器、擴(kuò)束器、反射平面鏡、聚焦系統(tǒng)、氮?dú)鈮嚎s機(jī)、壓縮氮?dú)鈬姵鱿到y(tǒng)、工作平臺(tái)、夾具。所述可旋轉(zhuǎn)激光發(fā)生器的轉(zhuǎn)速與脈沖函數(shù)參數(shù)相關(guān)。脈沖激光打孔方法包括以下步驟：設(shè)置脈沖激光參數(shù)；對(duì)脈沖參數(shù)處理，使之接近理想脈沖波形；設(shè)置旋轉(zhuǎn)激光發(fā)生器的轉(zhuǎn)速；通入壓縮氮?dú)膺M(jìn)行打孔。本發(fā)明利用旋轉(zhuǎn)激光發(fā)生器使孔具有較好的圓度，對(duì)參數(shù)處理使孔的形貌成圓柱形，通入壓縮氮?dú)鉁p少孔表面濺射物。本發(fā)明提高了激光孔加工的形狀精度并保證激光孔的加工質(zhì)量和減少激光孔上下表面處的濺射物。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)械加工領(lǐng)域，涉及一種激光打孔技術(shù)，具體地指一種脈沖激光打孔系統(tǒng)及打孔方法。

背景技術(shù)

脈沖激光打孔技術(shù)在經(jīng)過二十幾年的發(fā)展已逐步成熟起來(lái)，并被越來(lái)越多的人們所認(rèn)識(shí)、接收和采用。隨著科技和社會(huì)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，一方面給激光打孔提出了各種各樣更高的要求；另一方面使得生產(chǎn)高功率、高質(zhì)量的激光打孔機(jī)成為可能。激光打孔的發(fā)展趨勢(shì)有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1、激光打孔將朝著高速度、高效率方向發(fā)展；

2、激光打孔的深度不斷的增加；

3、激光打孔時(shí)孔形貌不斷完善；

4、激光打孔材料多樣化；

5、激光打孔的質(zhì)量不斷提高；

總之，脈沖激光加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是向著更加完善、應(yīng)用范圍更廣泛、質(zhì)量更高的方向發(fā)展。隨著脈沖激光加工技術(shù)的不斷成熟，進(jìn)行激光打孔的激光加工系統(tǒng)的數(shù)量將不斷增加。

但是，由于激光打孔發(fā)展趨勢(shì)的特點(diǎn)，現(xiàn)在脈沖激光打孔技術(shù)存在一定的缺點(diǎn)，具體可以概括為以下四點(diǎn)：

1.打孔重復(fù)精度差；

2.孔橫切面不成圓形；

3.打孔錐度大；

4.孔邊緣容易產(chǎn)生裂紋和再鑄層；

一般脈沖激光打孔技術(shù)遇到這四類缺點(diǎn)，往往都只會(huì)以其中一類作為改善目標(biāo)，因此急需一種新的脈沖激光打孔系統(tǒng)及方法，用來(lái)解決上述多種問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)出一種脈沖激光打孔系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)進(jìn)行激光打孔能夠提高激光打孔加工的形狀精度，并保證激光孔的加工質(zhì)量和有效減少激光孔上下表面處的濺射物。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種脈沖激光打孔系統(tǒng)，其特征在于：包括控制模塊、激光發(fā)生器、旋轉(zhuǎn)模塊、光路調(diào)整組件和用于放置待打孔工件的工作平臺(tái)，脈沖激光發(fā)生器安裝在旋轉(zhuǎn)模塊上，通過旋轉(zhuǎn)模塊驅(qū)動(dòng)脈沖激光發(fā)生器繞其所發(fā)出激光的軸心線旋轉(zhuǎn)，所述光路調(diào)整組件用于將激光發(fā)生器所發(fā)出激光導(dǎo)入到工作平臺(tái)對(duì)工件進(jìn)行打孔；所述激光發(fā)生器為功率可調(diào)的脈沖激光發(fā)生器，所述脈沖激光發(fā)生器通過控制模塊進(jìn)行脈沖參數(shù)設(shè)定并根據(jù)所打孔需要調(diào)整脈沖激光的功率波形，所述旋轉(zhuǎn)模塊通過控制模塊設(shè)定轉(zhuǎn)速。

進(jìn)一步地，所述光路調(diào)整組件沿著光路方向依次包括擴(kuò)束器、反射平面鏡和聚焦系統(tǒng)，所述擴(kuò)束器用于對(duì)激光發(fā)生器所發(fā)出激光進(jìn)行整形，調(diào)整激光的直徑和發(fā)散角；所述反射平面鏡用于改變整形后激光的方向；所述聚焦系統(tǒng)用于將激光聚焦在工件上所需打孔的位置。

進(jìn)一步地，所述旋轉(zhuǎn)模塊包括旋轉(zhuǎn)裝置和轉(zhuǎn)速控制器，所述激光發(fā)生器安裝在旋轉(zhuǎn)裝置上或者激光發(fā)生器與旋轉(zhuǎn)裝置設(shè)備一體化設(shè)置，所述轉(zhuǎn)速控制器與控制模塊相連，通過接收控制模塊的控制信號(hào)控制旋轉(zhuǎn)裝置的轉(zhuǎn)速。

進(jìn)一步地，所述工作平臺(tái)上設(shè)有用于夾持工件的夾具。

進(jìn)一步地，所述工作平臺(tái)上設(shè)有使工件上打孔部分處于惰性氣體氛圍的惰性氣體供氣系統(tǒng)。