[实用新型]一种光束入射角可控的激光加工装置

说明书

本实用新型提供一种光束入射角可控的激光加工装置，包括激光发生单元，中空单元，激光发生单元发出焦距为F、方向为轴向E的光束，该光束经过中空单元后入射在工件表面；中空单元设置第一、二反射镜，激光发生单元发出的光束照射在第一反射镜面，经第一反射镜面反射后照射在第二反射镜面，经第二反射镜面反射后照射在工件表面；通过调节第一反射镜面倾角和/或第二反射镜面倾角能够调控光束入射角，从而可实现任意光束入射角的激光加工，尤其能够得到大角度光束入射，并且当中空单元旋转时可得到可控锥度的激光旋转加工，在激光打孔、激光铣削、激光抛光、激光切割、激光焊接等加工中具有良好的应用前景。

技术领域

本实用新型涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种光束入射角可控的激光加工装置。

背景技术

激光加工是将激光束与工件相结合实现多种目的的加工方法，如打孔、切割、划片、焊接、热处理等。

在很多场合需要实现工件的倾角加工，即，加工时激光束与工件表面形成一定夹角。例如，激光打孔一般需要对平行激光束进行聚焦，通过激光与材料的相对移动，利用激光脉冲与材料的相互作用进行加工，当激光打孔时激光束与工件表面形成一定夹角则能够得到具有一定锥度的孔，目前可控锥度(正锥、零锥或者负锥)、大深径比(大于5:1，尤其是大于20：1)的微小孔(直径小于0.5毫米，尤其是直径小于0.2毫米)的加工面临一系列困难，原因是激光能量垂直辐照会自然形成一定的正锥度，激光能量在倾斜面上散开，丧失持续加工能力，最终限制激光孔加工的深径比。另外，可利用激光与工件表面夹角的变化实现复杂形状的加工。

目前，为了实现工件的倾角加工，一种方法是利用机械运动实现工件的倾角加工，但是这种方法需要相对繁琐的同轴对中操作，并且主要适用于小型零件，例如CN109434288A公开的超快激光锥孔打孔装置及打孔工艺。另一种方法是使用多个楔形光学组件产生预定倾角和半径，然后通过电机驱动光学组件的旋转，实现一定范围内倾角可控的孔加工，例如US2009045176A1，CN102218605A，CN104400222A等。这类技术的优点是可以通过楔形模块的旋转实现高圆度和预定锥度的加工，但缺点是，由于需要多个电机精密运动的组合，使得这类装置普遍偏贵，能够直接加工的孔直径偏小，一般小于2毫米，并且能够控制的倾角一般在15°以内。另外，这类装置主要适合圆形孔加工，复杂形状需要非常复杂的外部机械运动来辅助实现，或者通过非常复杂的多电机控制来有限实现。

实用新型内容

本实用新型提供一种激光加工装置，具有结构简单，成本低，利用该装置能够实现激光在工件表面的入射角可控的激光加工。

本实用新型提供的技术方案为：一种光束入射角可控的激光加工装置，包括激光发生单元，其特征是：还包括中空单元；

激光发生单元发出焦距为F的光束，该光束的中心轴方向为轴向E，该光束经过中空单元后入射在工件表面；

所述中空单元设置第一反射镜与第二反射镜，激光发生单元发出的光束照射在第一反射镜面，经第一反射镜面反射后照射在第二反射镜面，经第二反射镜面反射后照射在工件表面；

轴向E与第一反射镜面的夹角th1为第一反射镜面倾角，即，轴向E逆时针旋转至第一次与第一反射镜面重合时所旋转的角度为th1；

轴向E与第二反射镜面的夹角th2为第二反射镜面倾角，即，轴向E逆时针旋转至第一次与第二反射镜面重合时所旋转的角度为th2；

光束照射在工件表面时光束的中心轴与轴向E的夹角th3为光束入射角，照射在第二反射镜面的光束与第二反射镜面的夹角为th4。