[实用新型]激光旋切钻孔装置有效
申请号: | 201120158392.6 | 申请日: | 2011-05-18 |
公开(公告)号: | CN202123322U | 公开(公告)日: | 2012-01-25 |
发明(设计)人: | 赵裕兴;汪昊 | 申请(专利权)人: | 苏州德龙激光有限公司;江阴德力激光设备有限公司 |
主分类号: | B23K26/38 | 分类号: | B23K26/38 |
代理公司: | 南京苏科专利代理有限责任公司 32102 | 代理人: | 王玉国;陈忠辉 |
地址: | 215021 江苏*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 激光 钻孔 装置 | ||
技术领域
本实用新型涉及一种钻孔加工设备,尤其涉及一种激光旋切钻孔装置。
背景技术
传统的机械钻孔最大的缺点是不能打微孔(小于200um),且钻头为消耗品,导致钻孔成本高。
由于与传统的钻孔技术相比,激光钻孔更有优势,因而在许多领域得到了应用。其优势包括非接触式处理、材料中输入的热量低、钻孔的材料范围广、精确、一致性好,能够打出μm级大小的孔、打宽高比较大的小孔和以不同的角度钻孔。常用的钻孔技术有定点冲击钻孔和旋切钻孔。其中,冲击钻孔指在一个位置上用脉冲激光束不停地加工,直至孔通。高速飞行钻孔也是一种定点冲击钻孔技术,通常用于滤光片和导流板钻孔。旋切钻孔指加工孔径较大的孔或者具有一定形状的孔,旋切钻孔的优势包括加工的孔径大、一致性好以及能够加工具有一定形状的孔,旋切钻孔还能够降低孔的锥度。激光器具有完美的高斯光束,峰值功率高且脉宽小,非常适用于薄板材、陶瓷和硅材料的钻孔加工。通过改变光学配置可以实现孔径大小的变化。目前,高功率激光器还用于岩石钻孔和油气勘探领域,高功率、高能量激光脉冲还可用于厚金属材料钻孔。
传统的激光旋切钻孔较冲击打孔相比,具有加工孔径灵活、一致性好,且可以降低孔的锥度。但是要钻直孔或者指定锥度的孔型,传统的激光旋切方法难以胜任。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足,提供一种激光旋棱镜,切钻孔装置。
本实用新型的目的通过以下技术方案来实现:
激光旋切钻孔装置,特点是:激光器的输出端设置有扩束镜,扩束镜的输出端布置有45度全反射镜,45度全反射镜的输出端布置有旋光系统,所述旋光系统包含第一楔棱镜、第二楔棱镜、第三楔棱镜和第四楔棱镜,第一楔棱镜和第二楔棱镜为楔角相同的楔棱镜,第一楔棱镜或第二楔棱镜与上下直线运动机构相连,第三楔棱镜和第四楔棱镜为楔角相同的楔棱镜,第三楔棱镜或第四楔棱镜与旋转机构相连,所述旋光系统的输出端布置有聚焦镜,聚焦镜正对于加工平台。
进一步地,上述的激光旋切钻孔装置,所述激光器为脉宽小于20ns的调Q脉冲激光器。
本实用新型技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在:
本实用新型设备用于对工件进行激光旋切打孔,可加工直孔、可变锥度的孔及不规则锥孔,以得到尺寸可变、锥度可控、边缘光滑的激光打孔效果,解决了激光钻孔过程中的效率及锥度问题,同时也扩大了激光钻孔在微加工领域的应用。
附图说明
下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明:
图1:本实用新型的构造示意图;
图2:本实用新型加工状态的示意图。
图中各附图标记的含义见下表:
具体实施方式
如图1所示,激光旋切钻孔装置,激光器为脉宽小于20ns的调Q脉冲激光器,激光器的输出端设置有扩束镜1,扩束镜1的输出端布置有45度全反射镜2,45度全反射镜2的输出端布置有旋光系统3,旋光系统3包含第一楔棱镜31、第二楔棱镜32、第三楔棱镜33和第四楔棱镜34,第一楔棱镜31和第二楔棱镜32为楔角相同的楔棱镜,第一楔棱镜31或第二楔棱镜32与上下直线运动机构相连,可沿轴线上下移动,第三楔棱镜33和第四楔棱镜34为楔角相同的楔棱镜,第三楔棱镜33或第四楔棱镜34与旋转机构相连,一片可绕轴线旋转,旋光系统3的输出端布置有聚焦镜4,聚焦镜4正对于加工平台5。
激光器采用波长为532nm的皮秒激光器,皮秒激光脉宽窄,有极高的峰值功率,可使绝大部分材料瞬间达到气化温度,热影响区域小,在激光加工过程中不产生熔渣。激光器发出的光束射入扩束镜1,扩束镜1输出平行光束,再经过旋光系统3使光线偏转特定的角度及位移,光束通过一片楔棱镜时,在一定条件下光束将偏离轴线一定角度,进而导致聚焦后光斑偏离中心点一定位移;楔棱镜绕轴线转动时聚焦后光斑也绕中心点作圆周运动,形成环切。光束通过一楔棱镜组时,在一定条件下光束将偏离轴线一定位移,聚焦后的光线将以一定角度入射到被加工件上,聚焦后激光束的角度决定环切孔锥度;由聚焦镜4聚焦至加工平台5上被加工工件,激光焦点位于工件表面或者工件内部。该装置可在钢板及其他材料上加工直径30~500um的微孔;最大径深比可达1∶20,可加工直孔、不同锥度的锥孔及不规则锥孔。
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