本發(fā)明屬于激光束加工領域，具體涉及一種基于道威棱鏡的激光打小孔裝置及方法，可應用于激光大精密小孔及激光切割。

背景技術：

隨著工業(yè)技術的高速發(fā)展，激光打孔的應用已越來越廣泛，現(xiàn)在對高準確度微小孔，尤其是孔徑小、深度大、精度高的微小孔的打孔需求越來越高。

現(xiàn)有的激光打小孔方式主要包括激光脈沖沖擊打孔、激光脈沖旋轉套鉆、逐層環(huán)切掃描打孔等，然而現(xiàn)有方式主要存在對光斑質量過于依賴、打孔形狀不均勻、打孔精度低且孔徑一般不能小于2微米等問題。

因此，迫切需要一種滿足孔徑小于2微米的微小孔加工需求、不依賴光斑質量、能保證孔形精度的激光打孔裝置。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術存在的以上不足，本發(fā)明提供一種基于道威棱鏡的激光打小孔裝置，其打孔精度高、不過分依賴光斑質量，可加工孔徑為0.1～2微米的微小孔。

本發(fā)明的目的是通過以下方案實現(xiàn)的：

一種基于道威棱鏡的激光打小孔裝置，包括設置在被加工件工作面上方的激光器以及光斑能量分布調整裝置，光斑能量分布調整裝置位于激光器與被加工件之間，光斑能量分布調整裝置為可旋轉裝置，激光器向光斑能量分布調整裝置發(fā)射激光束，光斑能量分布調整裝置對入射光斑進行調整后在被加工件工作面上進行微小孔的加工。

進一步地，所述光斑能量分布調整裝置包括空心軸電機、道威棱鏡以及棱鏡座，道威棱鏡通過棱鏡座固定在空心軸電機內，空心軸電機軸心與射入激光同軸，使入射光斑位于道威棱鏡軸心，道威棱鏡可在空心軸電機的驅動下高速旋轉，使入射光斑沿軸心旋轉后出射到被加工件工作面。

進一步地，所述空心軸電機為科爾摩根KBMTM無框電機。

本發(fā)明同時提供一種使用基于道威棱鏡的激光打小孔裝置的激光打孔方法，包括以下步驟：

步驟一、將光斑能量分布調整裝置安裝在激光器與被加工間工作面之間；

步驟二、調整光斑能量分布調整裝置位置，使道威棱鏡軸心與激光器發(fā)射的激光束同軸；

步驟三、開啟激光器，向光斑能量分布調整裝置發(fā)射激光；

步驟四、光斑能量分布調整裝置的道威棱鏡接收到入射激光后，開啟空心軸電機，道威棱鏡在空心軸電機驅動下繞軸心高速旋轉，光斑隨著道威棱鏡一同繞中心自轉，對射出激光在加工件上的光斑能量分布進行調整；

步驟五、重復上述步驟四，在被加工件工作面上進行激光打孔加工，加工出滿足精度要求的微小孔。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1.采用空心軸電機驅動的道威棱鏡實現(xiàn)光斑調整，結構簡單。

2.光斑位于道威棱鏡軸心處，隨著道威棱鏡繞軸心旋轉，實現(xiàn)光斑繞其中心的自轉，光斑中心位置不變，入射光斑與出射光斑同軸，可以加工出不超過光斑直徑的微小孔，進一步滿足微小孔激光加工需要。

附圖說明

圖1為光斑能量分布調整裝置結構示意圖；

圖2為光斑能量分布調整裝置鏤空結構示意圖；

圖3為道威棱鏡光斑調整原理圖；

圖4為道威棱鏡光斑調整過程示意圖(道威棱鏡旋轉0°)；

圖5為道威棱鏡光斑調整過程示意圖(道威棱鏡旋轉45°)；

圖6為道威棱鏡光斑調整過程示意圖(道威棱鏡旋轉90°)；

圖7為道威棱鏡光斑調整過程示意圖(道威棱鏡旋轉135°)；

圖8為道威棱鏡光斑調整過程示意圖(道威棱鏡旋轉180°)；

圖中：

1-射入激光 2-道威棱鏡 3-空心軸電機 4-棱鏡座 5-射出激光

具體實施方式

以下結合附圖詳細介紹本發(fā)明的技術方案：

一種基于道威棱鏡的激光打小孔裝置，包括設置在被加工件工作面上方的激光器以及光斑能量分布調整裝置，光斑能量分布調整裝置位于激光器與被加工件之間，光斑能量分布調整裝置為可旋轉裝置，激光器向光斑能量分布調整裝置發(fā)射激光束，光斑能量分布調整裝置對入射光斑進行調整后在被加工件工作面上進行微小孔的加工。

如圖1、圖2所示，所述光斑能量分布調整裝置包括空心軸電機3(科爾摩根KBMTM無框電機)、道威棱鏡2以及棱鏡座4，道威棱鏡2通過棱鏡座4固定在空心軸電機3內，空心軸電機3軸心與射入激光3同軸，使入射光斑位于道威棱鏡2軸心，道威棱鏡2可在空心軸電機的驅動下高速旋轉，使入射光斑沿軸心旋轉后出射到被加工件工作面。

一種使用基于道威棱鏡的激光打小孔裝置的激光打孔方法，包括以下步驟：

步驟一、將光斑能量分布調整裝置安裝在激光器與被加工間工作面之間；

步驟二、調整光斑能量分布調整裝置位置，使道威棱鏡軸心與激光器發(fā)射的激光束同軸；

步驟三、開啟激光器，向光斑能量分布調整裝置發(fā)射激光；

步驟四、光斑能量分布調整裝置的道威棱鏡接收到入射激光后，開啟空心軸電機，道威棱鏡在空心軸電機驅動下繞軸心高速旋轉，光斑隨著道威棱鏡一同繞中心自轉，對射出激光在加工件上的光斑能量分布進行調整，使加工出的激光孔呈圓形；

步驟五、重復上述步驟四，在被加工件工作面上進行激光打孔加工，加工出滿足精度要求的微小孔。

如圖3所示，截面不規(guī)則的激光束沿道威棱鏡軸心射入道威棱鏡，經(jīng)道威棱鏡折射后，出射光斑與入射光斑成180度翻轉但光束軸位置不變。如圖4至圖8所示，激光束經(jīng)道威棱鏡后作用于被加工件工作面進行激光打孔，隨著道威棱鏡繞其軸心旋轉，光斑進行自轉，實現(xiàn)作用于工作面的光斑能量分布的調整，使孔形均勻，避免了光斑質量對孔徑準確度的影響。由于光斑中心位置不變，可以加工孔徑極小的微小孔。