[发明专利]一种用于激光精密加工的装置及其方法

说明书

本发明公开了一种用于激光精密加工的装置，包括光电传感器阵列架，光电传感器阵列架的中心处设有激光头，激光头的正下方设有加工平台，加工平台上设有加工工件，激光头经激光出光口发射的激光束垂直照射至加工工件上，所述激光束对加工工件进行烧蚀产生等离子体辐射光信号；加工平台的下方设有三自由度平移台。本发明还公开了一种用于激光精密加工的装置的加工方法，本发明解决了目前行业内无法自动精准地跟随激光焦点位置的问题。

技术领域

本发明属于激光加工技术领域，涉及一种用于激光精密加工的装置，本发明还涉及上述装置的加工方法。

背景技术

近年来，强激光凭借其多种优良的性能，被广泛应用于特种加工行业。随着社会发展，技术进步，市场及客户对强激光加工的精度提出更高要求。而强激光加工的精度与强激光焦点的位置有着密切关系，在强激光束对金属工件进行切/刻/焊等加工操作时，保持工件待加工曲面始终处于激光束的焦平面处(简称“随焦”)，是确保加工精度的关键技术。需要说明的是，本发明中所提到的“焦点”，更准确地说是激光对所加工材料而言的最佳烧蚀位置点，指的是距离激光头的某位置处，具有最佳的烧蚀深度和效果，而非纯光学意义上的焦点。

现有随焦方法按其工作原理可分为建模法和测距法。建模法是根据待加工件模型来计算载物台升降预设值的，因此该方法不能自适应工件尺寸容差；测距法目前最为常用，是基于电容或者激光三角测距原理来保持焦平面与待加工面的距离不变的，因此该方法不适用于曲率较大的曲面。上述方法均是以激光透镜组焦距不变为前提，而忽略了强激光“热透镜”效应带来的误差，因此不能自适应加工过程中需不断变化的激光功率调控。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于激光精密加工的装置，解决了目前行业内无法自动精准地跟随激光焦点位置的问题。

本发明的目的是还提供一种用于激光精密加工的装置的加工方法。

本发明所采用的技术方案是，一种用于激光精密加工的装置，包括光电传感器阵列架，光电传感器阵列架的中心处设有激光头，激光头的正下方设有加工平台，加工平台上设有加工工件，激光头经激光出光口发射的激光束垂直照射至加工工件上，所述激光束对加工工件进行烧蚀产生等离子体辐射光信号；加工平台的下方设有三自由度平移台。

本发明采用的第一种技术方案的特点还在于：

光电传感器阵列架包括圆形的架体，圆形架体被均匀分成四部分圆弧架，位于同一对角线上的两个圆弧架上分别同时设有宽禁带紫外传感器和硅光电传感器，架体朝向加工工件的一侧设有摄像头，摄像头、宽禁带紫外传感器及硅光电传感器位于架体的同一侧；宽禁带紫外传感器及硅光电传感器分别依次连接有加法器、积分器、ADC处理器器及微控制器，微控制器还连接摄像头。

圆形架体上均匀开设有四个凹槽，四个凹槽将圆形架体分隔成了四个圆弧架。

激光头的四周分别通过四个螺栓与架体连接，四个螺栓恰好嵌在四个凹槽内。

四个螺栓与激光头的接触处设有压力缓冲垫。

本发明采用的第二种技术方案为：一种用于激光精密加工的装置的加工方法，具体包括如下步骤：

步骤1，通过三自由度平移台带动加工平台向下移动，至加工平台最低位置处，将激光头固定在光电传感器的中心处，设定加工过程中宽禁带紫外传感器采集数据的期望值为Ex1、允许误差为Err1、摄像头拍摄激光光斑期望几何尺寸为R、加工时X方向最小步进长度为Dx、Z方向最小步进长度为Dz；设加工时宽禁带紫外传感器的最小信号值为pmin、硅光电传感器的最小信号值为smin，加工平台沿z轴正方向的最大移动长度为L；