[发明专利]变焦激光加工系统

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种激光加工系统，尤其是涉及一种变焦激 光加工系统。

背景技术

燃料喷射器有时用来将高压燃料喷进内燃机的气缸中。具体地 说，这种高压燃料被引进燃料喷射器的末端。这些末端的每一个都 包括一个以上的小孔。高压燃料通过这些小孔进入气缸之一中。为 了增强内燃机的操作，这些小孔要精确形成以具有特定的形貌和开 口直径。过去，这些小孔是用冲击激光钻孔形成的。尽管在某些应 用场合是有效的，但是，冲击激光钻孔所受到的限制是其可能无法 在燃料喷射器末端的小孔中产生倒锥形(即从大些的内径开始且终 止于喷射器末端小些的外径的大体上圆锥形的孔)。

2003年11月4日颁发给Patel等人的第6,642,477号美国专利 (’477专利)中公开了在燃料喷射器末端中产生倒锥形小孔的尝试。 特别是，’477专利描述了一种加工工艺，该工艺利用被引导在喷射 器末端外表面上的激光束来钻出小孔。为了产生倒锥形，外表面相 对激光束倾斜并绕着一轴线转动，使得随着整个360°转动而形成的 烧蚀区域限定出这种倒锥形小孔。按照这种方式，每个小孔都在燃 料喷射器末端壁的一侧上具有比在另一侧上大的开口。

尽管’477专利中描述的加工工艺可以产生具有倒锥形的小孔， 但是，该工艺可能无助于防止钻孔过程中在烧蚀区域内的不希望的 熔化。特别是，所描述的工艺可能补偿不了钻孔过程中烧蚀区域的 变化。例如，所描述的工艺补偿不了外表面相对激光束焦点的平动。 此外，所描述的工艺可能补偿不了部分烧蚀的材料(即没有从烧蚀 区域完全去掉的材料)，这种材料可能阻挡激光束。这种平动和对 激光束的阻挡可能降低激光束的加工能量，造成烧蚀区域内的熔化。

发明内容

本发明旨在克服上述提到的一个以上的问题以及/或者本领域的 其他问题。

一方面，本发明可涉及一种变焦激光加工系统。所述加工系统 可包括能够发射激光束的激光发射器。此外，所述加工系统可包括 能够对激光束聚焦的聚焦元件。所述加工系统还可以包括控制器。 所述控制器能够将激光束聚焦在第一焦点。第一焦点可以大致位于 工件的第一加工表面上。控制器还能够确定第一加工表面相对第一 焦点移动了。此外，控制器能够将激光束重新聚焦在第二焦点。第 二焦点可以位于第二加工表面和与所述第二加工表面隔开的预定表 面之间。

另一方面，本发明可涉及一种加工方法。所述方法可包括将激 光束聚焦在第一焦点。第一焦点可大致位于工件的第一加工表面上。 所述方法还可包括确定第一加工表面相对第一焦点移动了。此外， 所述方法可包括将激光束重新聚焦在第二焦点。第二焦点可以位于 第二加工表面和与所述第二加工表面隔开的预定表面之间。

附图说明

图1是一种示例性公开的变焦激光加工系统的侧视图，该系统 将激光束大致聚焦在工件的第一加工表面上；

图2是图1加工系统的另一个侧视图，示出了激光束聚焦在预 定表面和图1的工件的第二加工表面之间；

图3是图1的加工系统的另一个侧视图，示出了激光束大致聚 焦在图2的第二加工表面上；以及

图4是描述操作图1的加工系统的示例性方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了一种在工件20中产生小孔15的变焦激光加工系统 10。虽然所示工件20呈圆柱形，但是应该理解，工件20可以具有 其他的形状。还应该理解，工件20和小孔15可以比所示的更大或 者更小。而且，虽然所示小孔15呈圆柱形，但是应该理解，小孔15 也可以具有别的形状。例如，工件20可以是具有末端的燃料喷射器。 而小孔15可以是穿过该末端的锥形小孔。

加工系统10可包括能够支撑工件20的基座25。加工系统10还 可以包括能够支撑控制器35、激光组件40和聚焦组件45的基座30。 激光组件40和聚焦组件45可以附接到基座30。基座30可以封住并 保护控制器35、内部机构以及操作激光组件40和聚焦组件45的电 子器件。基座30能够将激光组件40和聚焦组件45安装到台、地面、 内墙或者本领域已知的其他表面。