[发明专利]一种并行旋切加工装置及方法

说明书

本发明公开一种并行旋切加工装置及方法，装置包括沿光路依次设置的多光束产生装置、组合镜组、二维旋转装置、镜组一、镜组二和镜组三；其中，所述多光束产生装置用于产生至少2束的激光光束，所述组合镜组用于实现光束的翻转，所述二维旋转装置用于实现光束的绕轴旋转，所述镜组一和镜组二用于调整入射到镜组三的光束的角度；所述镜组三用于实现光束在待加工工件表面的聚焦。本发明解决加工过程中孔的锥度问题以及打孔效率低的问题。

技术领域

本发明属于激光精密微深孔加工领域，具体为一种并行旋切加工装置及方法。

背景技术

激光打孔方式分为单脉冲打孔、多脉冲打孔和多光束打孔。单脉冲虽然具有很多优点，但存在加工出的孔形存在锥度、溅污、再铸层和微裂纹等缺陷；多脉冲打孔可使孔的锥度变小、轮廓更好，但是会造成在孔的内壁出现重熔现象，在多脉冲激光对材料作用的过程中，由于同一处经历了光束的多次加工，造成该处材料过加工或者重熔，从而出现微裂纹的情况；多光束打孔是借助n-1个分光镜将光束分成n束，然后再使用聚焦镜将光束汇聚，那么每束光都有需要一个聚焦镜，完成多个孔的加工，多光束打孔的缺点在于虽然实现了多个孔的加工，但不能控制孔的间距，不能加工微小的孔距，因为镜头存在机械外径的限制，也不能控制孔的加工锥度，自由度低。

可见，现有技术中的激光打孔方法存在孔形有锥度、打孔效率低等问题。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种并行旋切加工装置及方法，以解决加工过程中孔的锥度问题以及打孔效率低的问题。

根据本发明说明书的一方面，提供一种并行旋切加工装置，包括沿光路依次设置的多光束产生装置、组合镜组、二维旋转装置、镜组一、镜组二和镜组三；其中，所述多光束产生装置用于产生至少2束的激光光束，所述组合镜组用于实现光束的翻转，所述二维旋转装置用于实现光束的绕轴旋转，所述镜组一和镜组二用于调整入射到镜组三的光束的角度；所述镜组三用于实现光束在待加工工件表面的聚焦。

上述技术方案中，多光束产生装置产生多光束，产生的光束经由组合镜组翻转后入射到二维旋转装置，二维旋转装置对光束进行绕轴旋转后出射到镜组一，在保持镜组一与镜组三的相对距离不变的情况下，通过调整镜组一和镜组二的相对位置来调节入射到镜组三的光束的角度，最后经由镜组三聚焦到待加工件表面；该技术方案由光束产生装置、组合镜组、二维旋转装置、镜组一、镜组二和镜组三组合构成，可实现多光束的分布，且每个多光束相对待加工工件的夹角为≥90度。

进一步地，所述二维旋转装置包括两个反射类型的镜片，每个镜片连接有电机，通过电机的旋转实现光束的旋转。其中，反射类型的镜片可以选用振镜或数字微反射镜DMD等。

进一步地，所述装置的出射光束与待加工工件的角度为≥90度。这样设置的好处是可以使加工出来的元件侧壁光滑，不会有锥度。

进一步地，所述多光束产生装置与组合镜组的间距为多光束产生装置与组合镜组的物方焦距的物方焦点位置之间的距离。

进一步地，所述组合镜组和二维旋转装置的距离为组合镜组的像方焦距的总和。

进一步地，所述镜组一与镜组二的距离为镜组一像方焦距与镜组二物方焦距的总和。

进一步地，所述镜组二与镜组三的距离为镜组二像方焦距与镜组三物方焦距的总和。

进一步地，所述组合镜组包括镜片一和镜片二。镜片一与镜片二组成组合镜组，可以实现光束的翻转，使得入射到二维旋转装置的光束的孔径不会受限制，并且实现了多光束的空间的幅值与相位的调制。

进一步地，所述镜组一、镜组二分别为单个镜片或多个镜片的组合。

进一步地，所述多光束产生装置为对入射光束不敏感的二元光学元件、全息光学元件或液晶元件。