[发明专利]利用线型激光源对铸造砂型进行刻槽的加工装置及方法

权利要求书

1.一种利用线型激光源对铸造砂型进行刻槽的加工装置，其特征在于：包括激光器（1）、光阑（2）、第一柱面凸透镜（3）、第二柱面凸透镜（4）、高阈值全反镜（5）、铸造砂型（6）、第一一维电动平移台（7）、第二一维电动平移台（8）和二维电动平移台（9）；

共光轴依次设置激光器（1）、光阑（2）、第一柱面凸透镜（3）、第二柱面凸透镜（4）和高阈值全反镜（5），第一柱面凸透镜（3）置于第一一维电动平移台（7）上，第二柱面凸透镜（4）置于第二一维电动平移台（8）上，第一一维电动平移台（7）、第二一维电动平移台（8）的移动方向平行于x轴，高阈值全反镜（5）使激光器（1）出射的激光束的传播方向由-x变为-y，铸造砂型（6）的上表面平行于zox平面，且其上表面位于第二柱面凸透镜（4）的焦平面上，铸造砂型（6）置于二维电动平移台（9）上，二维电动平移台（9）能够在平行于x轴和平行于z轴的两个方向上移动，上述激光器（1）、光阑（2）、第一柱面凸透镜（3）、第二柱面凸透镜（4）、高阈值全反镜（5）同轴等高。

2.根据权利要求1所述的利用线型激光源对铸造砂型进行刻槽的加工装置，其特征在于：所述第一柱面凸透镜（3）和第二柱面凸透镜（4）的轴向子午线互相垂直，且第一柱面凸透镜（3）的焦距大于第二柱面凸透镜（4）。

3.根据权利要求1所述的利用线型激光源对铸造砂型进行刻槽的加工装置，其特征在于：所述第一柱面凸透镜（3）与高阈值全反镜（5）之间的距离小于第一柱面凸透镜（3）的焦距，第二柱面凸透镜（4）与高阈值全反镜（5）之间的距离小于第二柱面凸透镜（4）的焦距。

4.根据权利要求1所述的利用线型激光源对铸造砂型进行刻槽的加工装置，其特征在于：所述激光器（1）为脉宽小于20ns、经聚焦后能量密度高于铸造砂型烧蚀阈值、可重频工作的各类激光器。

5.根据权利要求1或4所述的利用线型激光源对铸造砂型进行刻槽的加工装置，其特征在于：所述激光器（1）为气体激光器、固体激光器、半导体激光器或光纤激光器。

6.根据权利要求1所述的利用线型激光源对铸造砂型进行刻槽的加工装置，其特征在于，所述高阈值全反镜（5）具有较高的损伤阈值，保证其不被激光束损伤。

7.一种基于权利要求1所述利用线型激光源对铸造砂型进行刻槽的加工装置的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、调节各器件使激光器（1）、光阑（2）、第一柱面凸透镜（3）、第二柱面凸透镜（4）、高阈值全反镜（5）同轴等高；

步骤2、缩小光阑（2）的光圈，截去激光器（1）出射光束中距离中心光轴较远的边缘部分；

步骤3、调节高阈值全反镜（5）的角度，使得其反射后的激光束平行于-y轴方向；

步骤4、通过第二一维电动平移台（8）调节第二柱面凸透镜（4）在平行于x轴方向上的位置，使得铸造砂型（6）位于第二柱面凸透镜（4）的焦平面上；

步骤5、根据所需加工凹槽的宽度，通过第一一维电动平移台（7）调节第一柱面凸透镜（3）在平行于x轴方向上的位置；

步骤6、设置激光器（1）的出射激光束能量和脉冲频率、二维电动平移台（9）的移动步长、移动的时间间隔和路径；

步骤7、启动激光器（1）和二维电动平移台（9），对铸造砂型（6）进行刻槽。