[发明专利]一种适用于加工超硬材料的激光加工装置及加工方法

权利要求书

1.一种适用于加工超硬材料的激光加工装置，其特征在于包括：多面体聚焦单元、旋转单元和焦点调节单元，所述多面体聚焦单元用于使入射激光在材料表面上聚焦成焦点，所述旋转单元通过驱动所述多面体聚焦单元的至少一部分旋转从而使所述焦点在所述材料表面往复运动，所述焦点调节单元用于调节所述多面体聚焦单元以改变所述焦点在所述材料表面的厚度方向上的位置。

2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于：所述多面体聚焦单元设有可对所述入射激光进行聚焦的第一光学元件，所述焦点调节单元通过改变所述第一光学元件在光路中的位置或者改变所述第一光学元件的光学参数来改变所述焦点在所述材料表面的厚度方向上的位置。

3.根据权利要求2所述的激光加工装置，其特征在于：所述多面体聚焦单元包括聚焦单元和多面体单元，所述聚焦单元为所述第一光学元件，所述聚焦单元用于对所述入射激光进行聚焦形成聚焦光束，所述多面体单元用于将所述聚焦光束反射至所述材料表面形成焦点，所述旋转单元可驱动所述多面体单元旋转从而使所述焦点在所述材料表面往复运动。

4.根据权利要求2所述的激光加工装置，其特征在于：所述多面体聚焦单元为设有多个曲面元件的多曲面体单元，所述曲面元件为所述第一光学元件，所述曲面元件可将所述入射激光在所述材料表面上聚焦成焦点，所述旋转单元可驱动所述多曲面体单元旋转从而使所述焦点在所述材料表面往复运动；所述曲面元件的曲面曲率可调。

5.根据权利要求3所述的激光加工装置，其特征在于：所述多面体单元为设有多个曲面元件的多曲面体单元，所述聚焦单元和所述曲面元件为所述第一光学元件，所述曲面元件可将所述入射激光在所述材料表面上聚焦成焦点。

6.根据权利要求1至5任一项所述的激光加工装置，其特征在于：所述多面体聚焦单元为具有三个、四个、五个、六个、七个、八个面的结构或者为具有至少九个面的结构；所述旋转单元的旋转速度和/或方向可调；所述旋转单元的速度为8-15m/s；所述激光加工装置可加工的超硬材料的厚度为0.1-10mm；所述超硬材料的类型包括金刚石材料和工程陶瓷材料，所述金刚石材料包括PCD金刚石、CBN金刚石、CVD金刚石；所述激光加工装置的具体类型包括激光切割装置、激光雕刻装置、激光打印装置。

7.一种适用于加工超硬材料的激光加工方法，其特征在于包括：

使入射激光在材料表面上聚焦成焦点；

通过旋转运动改变入射激光的出射方向使所述焦点在所述材料表面往复运动；

改变所述焦点在所述材料表面的厚度方向上的位置。

8.根据权利要求7所述的激光加工方法，其特征在于所述使入射激光在材料表面上聚焦成焦点包括：

先使所述入射激光形成聚焦光束，再将所述聚焦光束反射至所述材料表面形成焦点；

或者，先使所述入射激光形成发散光束，再将所述发散光束反射至所述材料表面形成焦点；

或者，通过反射的方式将所述入射激光在所述材料表面上聚焦成焦点。

9.根据权利要求7或8所述的激光加工方法，其特征在于所述改变所述焦点在所述材料表面的厚度方向上的位置包括：

通过机械运动改变可对所述入射激光进行聚焦的第一光学元件在光路中的位置，从而改变所述焦点在所述材料表面的厚度方向上的位置；

或者，改变可对所述入射激光进行聚焦的第一光学元件的光学参数，从而改变所述焦点在所述材料表面的厚度方向上的位置。

10.根据权利要求7或8所述的激光加工方法，其特征在于：

先从材料的一面进行加工，再从所述材料的另一面进行加工；

所述激光加工的具体类型包括激光切割、激光雕刻、激光打印。