[发明专利]基于扫描振镜的激光加工小孔装置

说明书

本发明涉及基于扫描振镜的激光加工小孔装置。包括：第一45°反射镜、二维扫描振镜单元、聚焦物镜、同轴辅助吹气机构和基座；所述二维扫描振镜单元、所述聚焦物镜、所述同轴辅助吹气机构由上至下分体安装于所述基座上，且所述聚焦物镜和所述同轴辅助吹气机构在上下方向上自由移动；所述二维扫描振镜单元与所述第一45°反射镜用于调节所述激光的输出方向从垂直入射于所述聚焦物镜的中心；所述同轴辅助吹气机构包括喷嘴座和设置在所述喷嘴座下端的喷嘴，所述喷嘴在水平方向自由移动。本发明装置通过激光偏焦位置的有效调整提高了较大深度小孔加工的效率，小孔轴向精度更高，且有利于加工装置前端同轴吹气喷嘴尺寸的小型化。

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，特别是涉及一种基于扫描振镜的激光加工小孔装置。

背景技术

由于皮秒、飞秒脉冲宽度的超快激光加工产生的热影响更小，加工小孔质量明显好于毫秒长脉冲激光加工，因此，已越来越多地应用于较大深度小孔加工。

为了提高加工较大深度小孔的质量及效率，相关技术中出现了填充加工的方法，附图1所示为采用多个同心圆填充加工小孔的示例，而且在加工过程中同轴辅助吹气，例如，附图2为皮秒激光采用该方式成功地应用于燃油喷嘴约1mm左右深喷油小孔的加工的示意图。

目前，皮秒、飞秒脉冲宽度的超快激光加工较大深度小孔，国内外大多采用组合楔形镜实时调整间距和相对角度并整体同步高速旋转的方式实现激光倾斜聚焦入射并填充加工，但该装置机械、光学机构复杂，体积、重量大，长时间运转的可靠性、稳定性不高。

而且超快激光由于脉冲能量低，在加工更大深度小孔时，例如叶片上的气膜孔，孔最大深度一般超过4mm，个别的甚至达到8mm，由于激光聚焦特性，导致加工效率急剧下降，例如，加工2mm深孔需要30s，加工4mm深孔超过2min，6mm以上深孔甚至无法穿透。试验结果表明，将激光聚焦于较大深度小孔中间区域可以明显提高小能量脉冲激光穿透能力，并提高效率。但在加工叶片小孔时，由于孔深不一致，采用该方法提高加工效率，需要在线随时调整焦点位置，而且为了保证辅助吹气效果，需要保持喷嘴与叶片表面间距尽量一致。

鉴于此，如何提供一种对不同深度小孔都具有适用性的激光加工小孔装置是本领域技术人员亟需解决的技术难题。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种基于扫描振镜的激光加工小孔装置，用于解决前述基于扫描振镜激光同轴辅助吹气加工较大深度小孔时，加工效率低、调焦不方便及制孔精度低的问题。

(2)技术方案

本发明的实施例提出了一种基于扫描振镜的激光加工小孔装置，包括：第一45°反射镜、二维扫描振镜单元、聚焦物镜、同轴辅助吹气机构和基座；所述二维扫描振镜单元、所述聚焦物镜、所述同轴辅助吹气机构由上至下分体安装于所述基座上，且所述聚焦物镜和所述同轴辅助吹气机构在上下方向上自由移动；

所述二维扫描振镜单元与所述第一45°反射镜安装于同一底板，所述第一45°反射镜设置在激光源与所述二维扫描振镜单元之间的激光束传输路径上，并与所述二维扫描振镜单元用于改变所述激光束的输出路径，使得所述激光束水平穿过所述二维扫描振镜单元后垂直照射在所述聚焦物镜的上表面中心位置；

所述同轴辅助吹气机构包括喷嘴座和设置在所述喷嘴座下端的喷嘴，所述喷嘴在水平方向自由移动。

进一步地，所述激光加工小孔装置所述激光加工小孔装置还包括：第二45°反射镜、第三45°反射镜、第四45°反射镜、第五45°反射镜、透镜、摄像头、照明光源；所述照明光源、所述第二45°反射镜、所述第三45°反射镜和所述第四45°反射镜依次设置在照明光源输出的照明光的传输路径上，所述第四45°反射镜、所述透镜、所述第五45°反射镜和所述摄像头设置在所述照明光照射在小孔上反射的反射光的传输路径上。