[发明专利]水导激光切割装置和切割方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光切割技术领域，更具体地说，涉及一种水导激光切割装置和切割方法。

背景技术

水导激光是将激光进行聚焦后导入微水柱中，利用微水柱与空气界面的全反射原理使得激光沿该微水柱传导。在水柱维持稳定的范围内，利用微水柱内的激光对待加工的产品进行加工，并通过流动的水柱将激光能量累积和传导产生的热量带走，来避免激光对产品切割道周围的热损伤及灼烧，保证切割道的清洁。

现有的一种水导激光装置包括激光源、聚光透镜和水容器。水容器具有一透光顶壁和一与顶壁相对的底壁，该水容器内容置的水通过底壁的喷水口喷出形成微水柱。激光源设置于水容器的透光顶壁一侧，聚光透镜设置于水容器的顶壁与激光源之间。其中，激光源出射的激光束经过聚光透镜会聚后通过顶壁射入水容器，并在微水柱的引导下从底壁的喷水口射出。

虽然水导激光切割能够避免激光对产品切割道周围的热损伤及灼烧，但是，随着人们对切割精度要求的提高以及产量规模的增大，现有的水导激光切割装置的切割速度已经不能满足人们的要求。因此，如何提高水导激光切割装置的切割速度成为当前人们亟待解决的问题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种水导激光切割装置和切割方法，以解决现有技术中的水导激光切割装置的切割速度不能满足人们要求的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种水导激光切割装置，包括激光源、分光系统和多个水容器；

所述激光源用于发射激光；

所述分光系统用于将所述激光分成多个平行的激光束，并使所述激光束入射到对应的水容器中，所述水容器与所述激光束一一对应；

所述水容器包括透光的顶壁和与所述顶壁相对的底壁，所述水容器内容置有水，所述底壁具有喷水口，所述顶壁将所述激光束透射至所述水容器中，所述喷水口喷出的水柱将所述水容器内的激光束传导至对应的待切割物体的表面，以对所述待切割物体进行切割。

优选的，所述分光系统包括一个分光元件、一个第一反射元件和两个聚光透镜；

所述分光元件用于将所述激光分成沿不同方向传输的两个激光束；

所述第一反射元件用于改变其中一个激光束的传输方向，以使所述激光束成为与另一激光束传输方向相同的平行的激光束；

每一所述聚光透镜位于一所述激光束的传输路径上，用于会聚所述激光束，并使会聚后的激光束入射到对应的水容器中。

优选的，所述分光系统还包括多个第二反射元件；

每一所述第二反射元件位于一所述聚光透镜和一所述水容器之间，用于改变会聚后的激光束的传输方向，使所述激光束与所述顶壁呈预设的角度进入所述水容器并以相同的角度从所述水容器中出射；

其中，所述水容器喷出的水柱的水流方向与所述激光束的出射方向相同。

优选的，所述分光元件为半反半透片，所述第一反射元件为反射棱镜，所述第二反射元件为反射镜。

优选的，所述激光束与所述顶壁的角度范围为0℃～45℃。

优选的，所述聚光透镜会聚后的激光束的光斑直径范围为5μm～12μm；所述水容器出射的水柱的直径范围为5μm～20μm。

一种水导激光切割方法，应用于如上任一项所述的水导激光切割装置，包括：

激光源发射激光；

分光系统将所述激光分成多个平行的激光束，并使所述激光束入射到对应的水容器中；

所述水容器的喷水口喷出的水柱将所述水容器内的激光束传导至对应的待切割物体的表面，以对所述待切割物体进行切割。

优选的，所述分光系统包括一个分光元件、一个第一反射元件和两个聚光透镜，则分光系统将所述激光分成多个平行的激光束，并使所述激光束入射到对应的水容器中的过程包括：

所述分光元件将所述激光分成沿不同方向传输的两个激光束；

所述第一反射元件改变其中一个激光束的传输方向，以使所述激光束成为与另一激光束传输方向相同的平行的激光束；

所述聚光透镜会聚激光束，并使会聚后的激光束入射到对应的水容器中。

优选的，所述分光系统还包括多个第二反射元件，则聚光透镜会聚激光束之后还包括：

所述第二反射元件改变会聚后的激光束的传输方向，使所述激光束与所述顶壁呈预设的角度进入所述水容器并以相同的角度从所述水容器中出射，其中，所述水容器喷出的水柱的水流方向与所述激光束的出射方向相同。