[发明专利]一种改善孔锥度和孔壁质量的激光打孔装置及方法

权利要求书

1.一种改善孔锥度和孔壁质量的激光打孔装置，其特征在于，包括工件加工系统和控制系统；所述工件加工系统包括激光器(4)、水槽(10)、夹具(8)和工件(7)；所述激光器(4)发出的激光束(6)经聚焦透镜(5)聚焦后辐照在工件(7)上；所述工件(7)水平放置并固定在夹具(8)上；所述夹具(8)设置在水槽(10)底部；所述水槽(10)内液体(11)液面不低于工件(7)下表面；所述控制系统包括计算机(1)与运动控制卡(13)，所述计算机(1)控制激光器(4)和运动控制卡(13)，所述运动控制卡(13)控制x-y-z三坐标工作台(12)。

2.根据权利要求1所述的改善孔锥度和孔壁质量的激光打孔装置，其特征在于，所述控制系统还包括超声发生器(2)，超声发生器(2)置于水槽(10)内。

3.根据权利要求2所述的改善孔锥度和孔壁质量的激光打孔装置，其特征在于，所述超声发生器(2)控制超声波震板(9)；所述超声波震板(9)位于工件(7)下侧。

4.根据权利要求3所述的改善孔锥度和孔壁质量的激光打孔装置，其特征在于，所述超声波震板(9)的上表面与工件(7)的下表面之间间距不小于10mm。

5.根据权利要求1所述的改善孔锥度和孔壁质量的激光打孔装置，其特征在于，所述液体(11)的液面浸没工件(7)下表面，且不超过工件(7)上表面。

6.根据权利要求5所述的改善孔锥度和孔壁质量的激光打孔装置，其特征在于，所述液体(11)液面与工件(7)下表面相切。

7.根据权利要求1所述的改善孔锥度和孔壁质量的激光打孔装置，其特征在于，所述工件(7)厚度为0.2mm～3mm。

8.根据权利要求1所述的改善孔锥度和孔壁质量的激光打孔装置，其特征在于，所述激光器(4)为皮秒脉冲激光器；皮秒激光器的脉冲频率0.2MHz～5MHz，激光波长1064nm，加工功率5W～20W。

9.一种改善孔锥度和孔壁质量的激光打孔方法，其特征在于，包括以下步骤：

将抛光好的工件(7)装夹到夹具(8)上，夹具(8)及超声波震板(9)固定于水槽(10)底部，水槽(10)固定到x-y-z三坐标工作台(12)上；

向水槽(10)内加液体(11)至其液面与工件(7)下表面相切；

调整工作台(12)位置并进行影像调节，使激光束(6)聚焦到待加工工件(7)表面的目标位置；

根据所加工材料性质、材料厚度、目标通孔的孔径大小设置激光器功率、重复频率、扫描速度参数；

将工作台(12)移到加工中心，打开超声发生器(2)，调节超声波震板(9)震动强度，使工件(7)下侧及周围的水面产生均匀稳定的波动；

打开激光器(4)，开始加工；

加工完成后取下工件(7)并检查加工效果；

调节超声波震板(9)震动强度，或者改变工件(7)下表面与液面接触程度，或者改变激光器(4)加工参数，间接调控内壁上多余的材料的去除程度；

得到合适参数后通过运动控制卡(13)控制x-y-z三坐标工作台(12)移动从而进行大量孔的加工。

10.根据权利要求9所述的改善孔锥度和孔壁质量的激光打孔方法，其特征在于，所述工件(7)被打穿后激光器(4)继续发出激光束(6)2s～20s，使激光束(6)被反射或者折射到通孔(14)的内壁，将内壁上多余的材料通过熔化或者气化消除。