[發明專利]實現激光光斑動態調節的激光加工方法

有效

• 申請號: 202110425199.2
• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN113084376B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 馬修泉;許天宇;洪春權;胡暢
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B23K26/70
• 分類號: B23K26/70;B23K26/062
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 史云聰

本發明公開實現激光光斑動態調節的激光加工方法，涉及激光加工技術領域；包括步驟：步驟一，將激光器引出的光纖穿設于激光器輸出末端的QBH接頭內，并在QBH接頭遠離激光器的一端設置與光纖末端配合的特種機電模塊和彈簧；步驟二，開啟特種機電模塊，使其帶動光纖末端或端帽或平面鏡超高頻振動，結合彈簧提供的輔助作用力，使聚焦后的光斑能在焦平面內以任意軌跡超高頻運動。本發明提供的能夠實現激光光斑動態調節的激光加工方法，使聚焦光斑能夠進行超高頻的微振動，進而在工件表面形成特定軌跡的光斑對工件進行智能加工。

技術領域

本發明涉及激光加工技術領域，特別是涉及實現激光光斑動態調節的激光加工方法。

背景技術

激光光斑是激光光束同被作業工件的交面，直接決定了激光的作用位置、大小及能量密度分布。實現激光光斑的動態調節是提升激光加工水平的一個關鍵。從原理上分析，實現光斑的高響應智能可控，需要突破兩個關鍵問題，第一是縮小原始光斑尺寸，在相同功率條件下盡量增加光束集中程度，縮小光斑；第二是實現原始光斑的二維空間任意方向高速運動，從而全面提升輸出光斑的可控性。其中，第一個關鍵問題與激光器緊密相關，隨著激光器技術的不斷發展，該問題將逐漸得到突破。而第二個問題則需要通過對輸出光束進行調控方可突破。目前采用在激光頭中加裝分裝光路、振鏡等裝置實現光斑調控的方式較為常見，也取得了一定的效果。然而，在大量工況例如對光斑能量均勻化程度要求特別高的工況（如大幅面清洗）及對光斑運動速度要求特別高的工況（如激光攪拌焊接）中，傳統的激光頭內部光斑調節策略難以滿足這種高速高響應的調節要求。

發明內容

本發明的目的是提供實現激光光斑動態調節的激光加工方法，以解決上述現有技術存在的問題，使聚焦光斑能夠進行超高頻的微振動，進而在工件表面形成特定軌跡的光斑對工件進行智能加工。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供實現激光光斑動態調節的激光加工方法，包括如下步驟：

步驟一，將激光器引出的光纖穿設于激光器輸出末端的QBH接頭內，并在QBH接頭遠離激光器的一端設置與光纖末端配合的特種機電模塊和彈簧；

步驟二，開啟特種機電模塊，使其帶動光纖末端或端帽或平面鏡超高頻振動，結合彈簧提供的輔助作用力，使聚焦后的光斑能在焦平面內以任意軌跡超高頻運動。

可選的，所述特種機電模塊設置于光纖末端0-100mm之間，所述特種機電模塊一端與所述QBH接頭內壁固定連接，另一端與所述光纖側壁固定連接，所述彈簧一端與所述QBH接頭內壁固定連接，另一端與所述光纖側壁固定連接，且所述彈簧與所述特種機電模塊相對于所述光纖對稱設置。

可選的，所述光纖末端固定連接有端帽，所述特種機電模塊一端與所述QBH接頭內壁固定連接，另一端與所述端帽側壁固定連接，所述彈簧一端與所述QBH接頭內壁固定連接，另一端與所述端帽側壁固定連接，且所述彈簧與所述特種機電模塊相對于所述光纖對稱設置。

可選的，所述彈簧和所述特種機電模塊分別至少設置有兩個，所述特種機電模塊環形均布于所述QBH接頭的同一截面所在的平面內；所述彈簧相對于所述光纖與所述特種機電模塊對稱設置。

可選的，所述光纖末端固定連接有端帽，所述QBH接頭末端內壁上固定連接有兩端開孔的殼體，所述殼體與所述端帽末端距離為0-5mm之間；所述殼體內安裝有水平設置的平面鏡，所述平面鏡上端通過至少兩個所述彈簧與所述殼體上端內壁固定連接，所述平面鏡下端通過至少兩個所述特種機電模塊與所述殼體下方內壁連接；所述殼體頂部開孔直徑大于所述端帽的外徑；所述殼體內徑大于所述平面鏡的直徑；所述殼體的外徑小于所述QBH接頭的內徑。

可選的，所述平面鏡厚度為1-4mm之間；所述平面鏡受迫振動頻率為100-100000Hz之間，所述平面鏡擺動角度α在0-5°之間。