[發(fā)明專利]一種激光光斑三維軌跡動(dòng)態(tài)控制的厚材切割方法及其系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110521801.2
• 申請(qǐng)日: 2021-05-13
• 公開（公告）號(hào): CN113182672B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜斌;常勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東宏石激光技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): B23K26/064
• 分類號(hào): B23K26/064;B23K26/082;B23K26/38
• 代理公司: 廣州圣理華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44302
• 代理人: 董覺非

1.一種激光光斑三維軌跡動(dòng)態(tài)控制的厚材切割方法，包括發(fā)射出激光的激光器，利用準(zhǔn)直透鏡對(duì)激光束做準(zhǔn)直配光，利用反射鏡改變準(zhǔn)直激光束的光路，利用聚焦鏡組件對(duì)準(zhǔn)直激光束進(jìn)行聚焦，經(jīng)過聚焦的激光射至待切割的厚材上，控制激光的焦點(diǎn)光斑落在待切割的厚材內(nèi)，沿預(yù)定的切割軌跡移動(dòng)激光切割的焦點(diǎn)光斑，完成對(duì)厚材的切割；其特征在于，

該厚材切割方法，在切割過程中，控制焦點(diǎn)光斑在切割軌跡上做高頻振動(dòng)，高頻頻率為1.5kHz～4kHz。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厚材切割方法，其特征在于，通過以下方法實(shí)現(xiàn)焦點(diǎn)光斑在Z軸方向的高頻振動(dòng)，利用壓電元件驅(qū)動(dòng)聚焦鏡組件沿光軸方向振動(dòng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厚材切割方法，其特征在于，通過以下方法實(shí)現(xiàn)焦點(diǎn)光斑在Z軸方向的高頻振動(dòng)，利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)擺臂，擺臂驅(qū)動(dòng)聚焦鏡組件沿光軸方向往復(fù)擺動(dòng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厚材切割方法，其特征在于，通過以下方法實(shí)現(xiàn)焦點(diǎn)光斑在Z軸方向的高頻振動(dòng)，所述反射鏡采用變曲率反射鏡，通過控制變曲率反射鏡的曲率變化，控制激光束的發(fā)散角大小發(fā)生往復(fù)變化，從而控制經(jīng)過聚焦鏡組件后的焦點(diǎn)光斑在Z軸上的振動(dòng)變化。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的厚材切割方法，其特征在于，通過以下方法實(shí)現(xiàn)焦點(diǎn)光斑在X/Y軸方向的高頻振動(dòng)，利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)若干反射鏡繞轉(zhuǎn)軸方向往復(fù)擺角。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的厚材切割方法，其特征在于，至少兩個(gè)反射鏡被控制做往復(fù)擺角，反射鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)軸向相互垂直。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的厚材切割方法，其特征在于，位于反射鏡的光路后方設(shè)有像差補(bǔ)償鏡。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的厚材切割方法，其特征在于，X/Y軸方向振動(dòng)的幅度為±800μm，Z軸方向振動(dòng)的幅度為±10mm。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的厚材切割方法，其特征在于，所述焦點(diǎn)光斑的振動(dòng)軌跡為：

t＝[0,4*pi]；

x＝r*cos(t)；

y＝r*sin(t)；

z＝t*2；

其中，x、y、z為三維坐標(biāo)，t為參數(shù)方程驅(qū)動(dòng)參數(shù)，r為常數(shù)，r的取值范圍為根據(jù)X/Y軸方向振動(dòng)的幅度為半徑設(shè)置的±800μm；

或?yàn)椋?/p>

t＝[0,10*pi]；

x＝a*sin(t)+b*t*cos(t)；

y＝c*cos(t)-d*t*sin(t)；

z＝t；

其中，x、y、z為三維坐標(biāo)，t為參數(shù)方程驅(qū)動(dòng)參數(shù)，a、b、c、d為常數(shù)，各自取值范圍為根據(jù)X/Y軸方向振動(dòng)的幅度為半徑設(shè)置的±800μm，實(shí)現(xiàn)最大振幅到最小振幅變化；

或?yàn)椋?/p>

t＝[0,4*pi]；

x＝a*cos(t)；

y＝b*sin(t)；

z＝t*2；

其中，x、y、z為三維坐標(biāo)，t為參數(shù)方程驅(qū)動(dòng)參數(shù)，a、b為常數(shù)，其中a≠b，各自取值范圍為根據(jù)X/Y軸方向振動(dòng)的幅度為半徑設(shè)置的±800μm，實(shí)現(xiàn)橢圓螺旋線的長短軸設(shè)置。

10.一種利用激光切割厚材的系統(tǒng)，其特征在于，使用了如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)的厚材切割方法。