[发明专利]一种双激光复合切割的高精度制孔方法

权利要求书

1.一种双激光复合切割的高精度制孔方法，双激光束由具有不同特性参数的两束激光束构成，一束为高功率热熔切割激光束，另一束为超快脉冲精密修整激光束；两束激光束的光路系统、工艺参数相互独立；

其特征在于，包括如下步骤：

(1)将工件装夹在工作台上；将激光切割头安装在激光加工机床的加工头位置，所述激光切割头能够输出双激光束，且能够在待加工工件表面做XYZ三维扫描运动；

(2)调整激光切割头与工件的相对方位，使得由激光切割头输出的两束激光束均垂直或以一定偏角入射到工件表面并聚焦于工件表面；聚焦后的两束激光束的光轴为同轴或平行；

(3)采用如下三种方式中的任意一种方式来开启复合切割过程；所述复合切割过程中，始终保持辅助气体吹气以去除激光熔化或烧蚀产生的材料废渣；

方式一：首先开启热熔切割激光器，使得高功率热熔切割激光束进入激光切割头，透过聚焦透镜之后，聚焦在工件表面；控制高功率热熔切割激光束按照制孔的热熔切割圆周轮廓和预设的移动速度做三维扫描切割运动，激光束焦点相对工件发生对应移动，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时采用与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开形成孔，之后关闭高功率热熔切割激光束；

所述热熔切割圆周轮廓是将制孔的设计孔径减去预留的超快激光精修厚度而得；所述超快激光精修厚度等于热熔切割的淬硬层深度；

之后开启超快激光器，使得超快脉冲精密修整激光束进入激光切割头，透过聚焦透镜之后，聚焦在工件表面，要求其聚焦光斑直径等于预留的超快激光精修厚度，控制激光切割头从高功率热熔切割得到的切割孔壁面径向外延一个聚焦光斑半径的距离，沿着制孔圆周轮廓进行扫描修整加工，根据需要扫描一圈或若干圈，最终使得孔壁面表面淬硬层被全部去除；

方式二：首先开启热熔切割激光器，使得高功率热熔切割激光束进入激光切割头，透过聚焦透镜之后，聚焦在工件表面；控制高功率热熔切割激光束按照制孔的热熔切割圆周轮廓和预设的移动速度做三维扫描切割运动，激光束焦点相对工件发生对应移动，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时采用与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开形成孔，之后关闭高功率热熔切割激光束；

所述热熔切割圆周轮廓是将制孔的设计孔径减去预留的超快激光精修厚度而得；所述超快激光精修厚度等于热熔切割的淬硬层深度；

之后开启超快激光器，使得超快脉冲精密修整激光束进入激光切割头，经过激光振镜扫描系统和聚焦透镜之后，聚焦在工件表面，激光振镜扫描系统根据程序编制实现将超快脉冲精密修整激光束做直线反复扫描运动，要求其直线反复扫描运动的扫描范围等于预留的超快激光精修厚度，沿着制孔圆周轮廓进行扫描修整加工，根据需要扫描一圈或若干圈，最终使得孔壁面表面淬硬层被全部去除；

方式三：同时开启热熔切割激光器和超快激光器，使得高功率热熔切割激光束和超快脉冲精密修整激光束同时输出，保持沿制孔径向向外依次排布高功率热熔切割激光束聚焦光斑和超快脉冲精密修整激光束聚焦光斑，即高功率热熔切割激光束按照制孔的热熔切割圆周轮廓，超快脉冲精密修整激光束聚焦光斑直径等于预留的超快激光精修厚度，或者如上方式二所述利用激光振镜扫描系统根据程序编制实现将超快脉冲精密修整激光束做直线反复扫描运动，控制激光切割头沿着制孔圆周轮廓同时进行切孔和修整复合加工，一圈完毕后关闭高功率热熔切割激光束，然后根据需要将超快脉冲精密修整激光束继续扫描一圈或若干圈，最终使得孔壁面表面淬硬层被全部去除；

(4)复合切割制孔过程完成。