[发明专利]一种呈螺旋方向上升且振幅盘绕的打孔方法及打孔系统

权利要求书

1.一种呈螺旋方向上升且振幅盘绕的打孔方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：设置螺旋线，所述螺旋线自下往上沿中心轴盘绕上升，所述螺旋线的高度与待加工的产品厚度相同；

S2：设置激光行走路径，所述激光行走路径为沿所述螺旋线方向上升、并以所述螺旋线为中心线做曲线运动形成的曲线，所述曲线在垂直投影面上振幅盘绕；

S3：设置激光打孔参数；

S4：调节激光器的3D振镜起点位置，将激光聚焦到待加工材料的下表面；

S5：所述3D振镜的Z轴与XY轴联动，激光沿所述激光行走路径线螺旋上升且振幅盘绕打孔，直至走完螺旋线；

在步骤S2中，所述曲线为激光以所述螺旋线为中心线做水平正弦运动形成的正弦曲线，所述激光运动的正弦运动函数为其中，A为振幅；ω为频率，x＝0-n·πD，x为激光路径行程，n为层数，D为钻孔圆直径，为初相位，所述振幅A的取值范围为0.2mm-0.4mm，所述ω的取值范围为25π-50π，所述取值范围为0-2π。

2.根据权利要求1所述的呈螺旋方向上升且振幅盘绕的打孔方法，其特征在于：在步骤S1中，所述螺旋线包括n层，相邻螺旋的间距H为0.02mm-0.04mm，n为不小于1的整数。

3.根据权利要求2所述的呈螺旋方向上升且振幅盘绕的打孔方法，其特征在于：在步骤S5中，所述3D振镜的Z轴匀速上升，上升高度H(x)＝Hx/πD，其中x∈[0,n·πD]，所述Z轴走完一层螺旋线后，所述激光器的振镜控制的激光焦点升高了H。

4.一种呈螺旋方向上升且振幅盘绕的打孔方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：设置螺旋线，所述螺旋线自下往上沿中心轴盘绕上升，所述螺旋线的高度与待加工的产品厚度相同，所述螺旋线包括n层，相邻螺旋的间距H为0.02mm-0.04mm，n为不小于1的整数；

S2：设置激光行走路径，所述激光行走路径为沿所述螺旋线方向上升、并以所述螺旋线为中心线做曲线运动形成的曲线，所述曲线在垂直投影面上振幅盘绕；

S3：设置激光打孔参数；

S4：调节激光器的3D振镜起点位置，将激光聚焦到待加工材料的下表面；

S5：所述3D振镜的Z轴与XY轴联动，激光沿所述激光行走路径线螺旋上升且振幅盘绕打孔，直至走完螺旋线；

在步骤S2中，所述曲线为激光以所述螺旋线为中心线、以r2为半径的圆周运动，其中，r2＝H/2。

5.根据权利要求4所述的呈螺旋方向上升且振幅盘绕的打孔方法，其特征在于：激光聚焦的焦点以待打孔的底部中心为坐标原点(0,0,0)，螺旋线的坐标位置为(r1cosθ1,r1sinθ1,H(θ1))，其中，θ1∈(0,n·2π)，为螺旋线距离坐标原点的水平角度，r1为钻孔半径，激光圆周运动的圆心在螺旋线上，因此，激光以圆心(r1cosθ1,r1sinθ1)，半径r2的圆周运动时，激光轨迹坐标为(r2cosθ2+r1cosθ1,r2sinθ2+r1sinθ1)，其中θ2∈(0,θ3)；πθ32π，θ2的范围决定了激光聚焦光斑的重叠率，θ2为0的位置为激光切入口位置。

6.根据权利要求5所述的呈螺旋方向上升且振幅盘绕的打孔方法，其特征在于：在步骤S5中，所述3D振镜的Z轴匀速上升，上升高度H(x)＝Hθ1/2π，其中，θ1∈(0,n·2π)，所述Z轴走完一层螺旋线后，所述激光器的振镜控制的激光焦点升高了H。

7.一种实现权利要求1-6任一项所述的呈螺旋方向上升且振幅盘绕的打孔方法的打孔系统，其特征在于：包括控制器和激光器，其中，

所述控制器包括：

螺旋线设置模块：用于设置螺旋线，所述螺旋线自下往上沿中心轴盘绕上升，所述螺旋线的高度与待加工的产品厚度相同；

激光行走路径设置模块：用于设置激光行走路径，所述激光行走路径为沿所述螺旋线方向上升、并以所述螺旋线为中心线做曲线运动形成的曲线，所述曲线在垂直投影面上振幅盘绕；

激光打孔参数设置模块：用于设置激光打孔参数；

激光器控制模块：用于调节激光器的3D振镜起点位置，将激光聚焦到待加工材料的下表面，并控制激光器沿所述激光行走路径打孔；

所述激光器由控制器控制，包括3D振镜，所述3D振镜采用Z轴和XY轴联动，沿激光行走路径进行激光打孔。