[发明专利]一种无需吹送辅助气体的激光加工装置及方法

摘要

本发明为一种无需吹送辅助气体的激光加工装置及方法。工件运动，使得激光加工位置的瞬时线速度大于2m/s；激光加工在封闭气室内进行，其内部填充环境气体，环境气体循环使用。本发明最终的有益效果是，最大限度的降低了激光加工过程中负面热效应的累积和等离子屏蔽，激光加工区域表面质量显著提高；辅助气体以环境气体的形式循环使用，极大程度降低生产成本。本发明还公开了一种实现上述加工方法的装置，该装置结合了高能技术与数控技术，适用于脉冲激光打孔、表面织构和雕刻作业。

主权项

一种无需吹送辅助气体的激光加工装置，其特征在于：包括工件夹具（9）、运动执行系统、激光系统、外光路系统、控制系统和环境气体系统；运动执行系统使工件发生位移和运动，包括电机（10）和水平工作台；电机（10）位于工件夹具（9）下方，电机（10）固定在水平工作台上；电机（10）带动工件夹具（9）作周期旋转运动；水平工作台调节工件夹具（9）与激光头（7）的相对位置；激光系统包括脉冲激光器（1）、调Q开关（2）和光束整形器（3）；所述脉冲激光器（1）发射的脉冲激光光束依次通过调Q开关（2）、光束整形器（3）和外光路系统，最终激光光束到达水平工作台表面，激光光束与水平工作台表面相垂直；调Q开关（2）压缩激光脉冲的脉宽并接收由工控机（11）发出激光脉冲发射信号，光束整形器（3）对激光光束整形处理，提高光束质量；外光路系统包括全反镜（4）、聚焦透镜（6）和激光头（7）；激光光束（5）依次通过全反镜（4）、聚焦透镜（6）和激光头（7），全反镜（4）改变激光光束（5）的传输方向，聚焦透镜（6）将激光光束（5）聚焦用于加工作业；控制系统包括工控机（11）和数据传输线，工控机（11）与电机（10）和调Q开关（2）通过数据传输线分别相连，并能够使数据信号的交互传递；工控机（11）接受电机（10）上编码器反馈的脉冲信号，获得工件a（8）的运动位置，当激光头（7）运动至加工位置时工控机（11）向调Q开关（2）发出激光脉冲发射信号；环境气体系统包括封闭气室（12）、密封透镜（16）和环境气体（13），封闭气室（12）为密封容器，将工件夹具系统、运动执行系统、聚焦透镜（6）和激光头（7）包裹起来；封闭气室（12）内充满环境气体（13），密封透镜（16）安装在封闭气室（12）顶部，激光光束（5）从密封透镜（16）射入封闭气室（12）中。