[发明专利]水导激光加工装置及方法

权利要求书

1.水导激光加工装置，包括光束传输耦合单元(18)、工作台单元和高压供液单元(11)，其特征在于：

所述光束传输耦合单元(18)包括激光头(1)、旋转套筒(2)、入水腔体(3)、中间腔体(4)和耦合块(5)，所述旋转套筒(2)、入水腔体(3)、中间腔体(4)和耦合块(5)自上而下依次同轴相连，所述激光头(1)的上部同轴旋合于旋转套筒(2)，正、反转动旋转套筒(2)时，激光头(1)的下部可进入和退出液层腔(6)，激光头(1)的下部同轴置于入水腔体(3)和中间腔体(4)内并对应于耦合块(5)上开设的液层腔(6)，激光头(1)下部内的光束变换腔(7)底部设有自聚焦透镜(8)和球透镜(9)或自聚焦透镜(8)和球透镜(9)熔合形成的自聚焦端球面透镜，所述球透镜(9)或自聚焦端球面透镜通过液层腔(6)与耦合块(5)上同轴开设的喷口相对，所述喷口的喷嘴(10)与液层腔(6)连通；

所述高压供液单元(11)输出的无极调压高压水经入水腔体(3)、中间腔体(4)和耦合块(5)三级分流后汇集于液层腔(6)形成低压稳流水；

所述工作台单元设于喷口下方，包括三轴联动的工作台(12)，工件(13)的装夹固定台板(14)通过水槽(15)设于工作台(12)上，水槽(15)承接的射流冲击水回流高压供液单元(11)；

所述激光头(1)的上部连接激光发生器(26)；

所述入水腔体(3)内同轴开设有环形水腔(19)，所述环形水腔(19)侧部圆周均布开设有供无极调压高压水通入的2～6个径向进水口(20)，环形水腔(19)底部圆周均布开设有4～8个轴向分流口(22)，对应于各分流口(22)于中间腔体(4)和耦合块(5)内部分别开设上、下过流孔(23、24)，所述下过流孔(24)通过对应的径向溢流孔(25)与液层腔(6)连通；

所述液层腔(6)形成在耦合块(5)与中间腔体(4)以及激光头(1)下部底端与阻流锥柱(16)之间，所述阻流锥柱(16)吻合套装于激光头(1)下部且阻塞于中间腔体(4)的锥孔内；所述入水腔体(3)顶部设有封闭环形水腔(19)的阻流板(17)，所述阻流板(17)吻合套装于激光头(1)下部。

2.根据权利要求1所述的水导激光加工装置，其特征在于：所述旋转套筒(2)上圆周均布设置有可视窗口(21)。

3.水导激光加工方法，其特征在于采用了如根据权利要求1所述的水导激光加工装置，其工序步骤为：

①、将工件(13)于装夹固定台板(14)上装夹就位；

②、将工作台(12)运行至合适的加工位置；

③、启动高压供液单元(11)，高压供液单元(11)输出的无极调压高压水经入水腔体(3)、中间腔体(4)和耦合块(5)三级分流后汇集于液层腔(6)形成低压稳流水；

④、启动激光发生器(26)发出激光束，激光束于激光头(1)内经光束变换腔(7)传输后由自聚焦透镜(8)和球透镜(9)或自聚焦端球面透镜进行聚焦传输，激光束通过液层腔(6)中薄水层后聚焦到达喷嘴(10)，激光束在满足全反射条件下进入喷嘴(10)形成的水束光纤内进行传导后到达工件(13)表面；

⑤、工作台(12)在加工程序控制下带动工件(13)作平面二维运动或空间三维运动，配合激光束完成对工件(13)的切割；

⑥、切割加工过程中形成的熔融物及射流冲击水经过水槽(15)过滤后回流高压供液单元(11)。