[发明专利]一种激光加工设备及锥度改善方法

说明书

本发明涉及一种激光加工设备，包括激光器模块、光路模块、激光扫描模块、精密运动平台、对准模块和控制单元。本发明还公开了基于上述激光加工设备的锥度改善方法，包括三个步骤。本发明的激光加工设备和锥度改善方法，通过运动台在竖直面向内一定角度的弧摆运动，对激光的加工工艺进行优化，可以有效改善激光加工中的锥度问题，提高待加工物料的加工质量，和通过光路优化，改变光斑特性的方法相比，可以减小系统设计的复杂度，降低系统开发成本。

技术领域

本发明涉及一种激光加工设备及锥度改善方法，属于激光加工技术领域。

背景技术

激光加工是利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，随着光束对材料的移动，孔洞连续形成宽度很窄的切缝，完成对材料的切割。

结合图4所示，针对现有的激光加工工艺，能量分布为高斯分布的激光束，在到达工作面后，由于其光斑特性，激光束对待加工物料的加工剖面进行切割后，在加工剖面容易形成一定的加工锥度，造成被加工物料的上下加工面的切割深度不一致，影响了加工质量。现有技术多采用优化光路改变光斑特性的方法改善加工面的锥度，需要增加部件，开发成本高也增加了系统的复杂度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种激光加工设备，能够用于改善物料加工面的锥度，提高物料的加工质量。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：

一种激光加工设备，它包括：

激光器模块，产生加工所用的激光束；

光路模块，用于对激光束进行整形以及改变激光束的传播路径，所述激光束经过所述光路模块后入射至激光扫描模块；

激光扫描模块，用于按照待加工物料的扫描路径调整所述激光束，使得所述激光束按照扫描路径对待加工物料进行扫描；

精密运动平台，包括运动控制器和运动台，所述运动控制器用于控制运动台在竖直平面内的弧摆运动，所述运动台用于放置待加工物料；

对准模块，用于观测所述运动台竖直面内的弧摆运动位置；

控制单元，包括上位机和与它连接的扫描控制器，所述上位机分别与对准模块及运动控制器相连接，所述扫描控制器分别与激光器模块及激光扫描模块相连接，用于控制激光器模块及激光扫描模块。

进一步，所述激光器模块为飞秒激光器，所述激光束为高斯激光。

进一步，所述光路模块包括整形扩束单元和光束切换单元，所述整形扩束单元用于调节所述激光束的平行度和光斑大小，所述光束切换单元用于改变所述激光束的传播路径。

进一步，所述光束切换单元包括沿依次布设的第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜。

进一步，所述激光扫描模块包括扫描振镜和聚焦透镜，用于将所述激光束聚焦到待加工物料表面。

进一步，所述对准模块为相机检测单元。

进一步，所述运动台在竖直面内弧摆运动的行程为±10°，定位精度为±30urad，双向重复定位精度为±5urad。

本发明还提出了一种基于上述的激光加工设备的锥度改善方法，包括以下步骤：

S1、激光器模块发射出激光束，激光束进入光路模块中的整形扩束单元，整形扩束单元将激光束调整到加工所需直径后进入光束切换单元；

S2、激光束经过光束切换单元中的多个反射镜反射后进入激光扫描模块中；

S3、所述激光扫描模块按照待加工物料的扫描路径调整激光束，使得所述激光束按照扫描路径对待加工物料进行扫描。