[发明专利]一种参数可变式激光加工装置有效

专利信息
申请号: 201610394138.3 申请日: 2016-06-06
公开(公告)号: CN105855699B 公开(公告)日: 2017-05-31
发明(设计)人: 刘强;侯强;王翠;孙厚野;李玉强;曲正坤;潘胜利;孙宇 申请(专利权)人: 吉林大学
主分类号: B23Q1/34 分类号: B23Q1/34;B23Q1/25;B23K26/066;B23K26/08;B23K26/38;B23K26/362;B23K26/402;B28D1/22
代理公司: 吉林长春新纪元专利代理有限责任公司22100 代理人: 魏征骥
地址: 130000 吉*** 国省代码: 吉林;22
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摘要:
搜索关键词: 一种 参数 可变 激光 加工 装置
【说明书】:

技术领域

发明属于激光加工技术及精密运动平台领域,特别涉及一种可变焦点大小及位置的激光加工装置。

背景技术

复杂光学自由曲面的制造是精密制造领域的重要研究内容,具有光学自由曲面的零件在航空航天、军事等领域具有广泛的应用。但是,传统加工技术不能满足相对复杂的光学自由曲面表面的加工制备要求,加工出的表面微结构深度相对较小,且存在设备成本较高,制备长周期长等问题。

激光加工是一种清洁、高效的技术手段,在加工过程中,将激光束照射到工件表面时释放的能量来使工件融化并蒸发,以达到切割和雕刻的目的,具有精度高,加工快速,加工成本低等特点,是一种加工复杂光学自由曲面的理想技术。目前激光加工蓝宝石等难加工材料有两种方法,一种是采用纳秒激光,尤其是紫外纳秒激光对蓝宝石进行加工。另一种是采用超快激光比如皮秒、飞秒激光,直接加工,即逐层烧蚀或切割加工的方式,高脉冲能量的激光束聚焦在试件表面,通过材料的融化、气化等方式得以去除,从而获得孔、槽、切割边等精细结构。

但是目前用于蓝宝石等难加工材料的激光加工系统存在以下几个方面的问题:第一,试件运动平台大多不具备多轴运动功能且运动精度较低;第二,激光焦点的大小和能量无法调节,无法在快速低精度加工或慢速局部高精度加工之间切换;第三,焦点位置无法大范围移动,导致难以加工较大面积的工件,所以,目前的技术难以适用于加工不同精度要求的难加工材料的复杂自由曲面。

发明内容

本发明提供一种参数可变式激光加工装置,以解决目前存在的精度较低、激光焦点的大小和能量无法调节、焦点位置无法大范围移动的问题。

本发明采取的技术方案是:包括:二维挡片运动系统和三维试件运动系统,二维挡片运动系统安装在三维试件运动系统上;

所述二维挡片运动系统的结构是:Y向大导轨支架一通过紧定螺钉一安装在三维试件运动系统的基体上,Y向大导轨支架二通过紧定螺钉二安装在三维试件运动系统的基体上,Y向大导轨一安装在Y向大导轨支架一上,Y向大导轨二安装在Y向大导轨支架二上,Y向滑板安装在Y向大导轨一和Y向大导轨二上,Y向滑板沿Y向大导轨一和Y向大导轨二移动,Y向滑板的位置由紧定螺钉三和紧定螺钉四固定,X向步进电机安装在Y向滑板上,X向步进电机的电机轴上安装有齿轮一,X向小导轨一和X向小导轨二安装在Y向滑板上,X向齿条板与X向小导轨一和X向小导轨二上方滑动连接,X向步进电机的电机轴上的齿轮一与X向齿条板的齿条啮合,Y向步进电机安装在X向齿条板上,Y向步进电机的电机轴上安装有齿轮二,Y向小导轨一和Y向小导轨二安装在X向齿条板上,Y向齿条板与Y向小导轨一和Y向小导轨二上方滑动连接,Y向步进电机的电机轴上的齿轮二与Y向齿条板的齿条啮合,Y向滑板、Y向齿条板、X向齿条板均留有较大的激光通过孔,X向挡片小导轨一和X向挡片小导轨二安装在Y向齿条板上,主动挡片与X向挡片小导轨一滑动连接,从动挡片与X向挡片小导轨二滑动连接,主动挡片和从动挡片可相对运动,主动挡片的安装位置比从动挡片的低,以便于两个挡片相对移动,齿轮箱安装在Y向齿条板上,挡片相对运动电机安装在齿轮箱上,主动双联齿轮固定安装在挡片相对运动电机的电机轴上,主动双联齿轮中的大主动齿轮在小主动齿轮的下方,小主动齿轮与主动挡片的齿条啮合,从动双联齿轮空套在齿轮箱中的从动轴上,其中大从动齿轮在小从动齿轮的下方,小从动齿轮与从动挡片的齿条啮合。

本发明所述三维试件运动系统的结构是:基体安装在底板上,X向楔形块限位体由紧定螺钉五安装在基体的X向凸台上,X向楔形预紧块通过X向直板型柔性铰链一与基体连为一体;X向楔形块置于X向楔形预紧块和X向楔形块限位体之间,X向压电叠堆被压紧在基体的X向直板型柔性铰链二与X向楔形预紧块之间,通过X向拧紧预紧螺钉使X向楔形块推动X向楔形预紧块沿X向移动,从而预紧X向压电叠堆,X向电容位移传感器沿X向由紧定螺钉六安装在基体上,X向电容位移传感器用于测量试件运动平台的X向位移,Y向楔形块限位体由紧定螺钉七安装在基体的Y向凸台上,Y向楔形预紧块通过Y向直板型柔性铰链一与基体连为一体,Y向楔形块置于Y向楔形预紧块和Y向楔形块限位体之间,Y向压电叠堆被压紧在基体的Y向直板型柔性铰链二与Y向楔形预紧块之间,通过拧紧预紧螺钉二可使Y向楔形块推动Y向楔形预紧块沿Y向移动,从而预紧Y向压电叠堆,Y向电容位移传感器由紧定螺钉八沿Y向安装在基体上,Y向电容位移传感器用于测量试件运动平台的Y向位移。

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