一種用于激光鉆切異形孔精密加工的掃描機構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于激光加工領(lǐng)域，具體涉及一種用于激光鉆切異形孔精密加工的掃描機構(gòu)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]激光打孔是利用經(jīng)聚焦的高功率密度激光來照射工件，在超過一定的功率密度的前提下，光束能量以及活性氣體輔助切割過程附加的化學(xué)反應(yīng)熱能全部被材料吸收，由此引起照射處的材料溫度急劇上升，到達沸點后，材料開始汽化，并形成孔洞。隨著光束與材料的相對移動，最終使材料形成切縫，切縫處熔渣被具有一定壓力的輔助氣體吹掉。
[0003]傳統(tǒng)激光鉆或者切割異形孔時，往往采用X-Y-Z平臺加旋轉(zhuǎn)臺的方式進行加工，速度慢，成本高，加工效率低下。并且在鉆切過程中，光束處于移動狀態(tài)，需要加大噴嘴，并且很難做到同軸吹氣，需要加大氣壓來排除殘渣。同時，由于X-Y平臺運動中存在換向加減速問題，造成轉(zhuǎn)角的地方被過度燒蝕，影響異形孔加工質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對以上問題，本發(fā)明采用一種光路掃描技術(shù)，可以對異形孔孔型進行X-Y平面內(nèi)的精確控制，同時采用Z軸光路調(diào)焦，實現(xiàn)對異形孔的快速、精密加工。
[0005]為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
一種用于激光鉆切異形孔精密加工的掃描機構(gòu)，包括處于同一光路內(nèi)的第一鏡片、第二鏡片、第三鏡片、第四鏡片；所述第二鏡片固定放置，與第一鏡片構(gòu)成動態(tài)聚焦系統(tǒng)，將進入第一鏡片的平行激光束變?yōu)榘l(fā)散或者會聚的光束；所述第三鏡片及第四鏡片呈90°放置，對透過第二鏡片的激光束進行聚焦。
[0006]更優(yōu)的，還包括一反射鏡，所述反射鏡設(shè)置于第二鏡片及第三鏡片的光路之間，采用此種方式，可明顯減小本掃描機構(gòu)的體積大小。
[0007]進一步闡述，所述第一鏡片傳動連接有第一振鏡電機或音圈電機，第一振鏡電機或音圈電機驅(qū)動第一鏡片沿Z軸方向往返運動。
[0008]進一步闡述，所述第三鏡片傳動連接有第三振鏡電機，驅(qū)動第三鏡片繞X軸往返偏轉(zhuǎn)。
[0009]進一步闡述，所述第四鏡片傳動連接有第四振鏡電機，驅(qū)動第四鏡片繞Y軸往返偏轉(zhuǎn)。
[0010]進一步闡述，所述第一振鏡電機、第三振鏡電機、第四振鏡電機采用數(shù)字方式進行控制。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
1、加工速度快。本系統(tǒng)采用光路掃描方式，速度是傳統(tǒng)機械運動方式的數(shù)十倍。
[0012]2、控制精度高。X-Y方向采用數(shù)字方式控制的振鏡，Z軸方向采用數(shù)字方式控制的振鏡或音圈電機，通過選配不同焦距的聚焦鏡，能在X-Y平面小于1.5mm*1.5mm, Z軸小于1mm的掃描幅面內(nèi)實現(xiàn)高達16-20位的細分控制。
[0013]3、可以實現(xiàn)任意孔型的鉆切。通過控制系統(tǒng)的圖形編輯，控制X-Y方向的掃描軌跡，能實現(xiàn)如五角形，六角形等任意孔型的鉆切。尤其適用于微型孔加工。
[0014]4、通過Z軸鏡片的運動，可實現(xiàn)分層變焦控制，確保激光聚焦焦點時刻處于加工面上，提升加工效率，可用于加工具有一定厚度的材料。
[0015]
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明實施例1掃描機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖；
圖2為本發(fā)明實施例2掃描機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖；
圖3為本發(fā)明實施例2安裝有控制電機的掃描機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖；
圖4為本發(fā)明掃描機構(gòu)的控制結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0017]以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明做進一步的說明，但不應(yīng)以此來限制本發(fā)明的保護范圍。為了方便說明并且理解本發(fā)明的技術(shù)方案，以下說明所使用的方位詞均以附圖所展示的方位為準(zhǔn)。
[0018]實施例1
結(jié)合圖1對其光學(xué)結(jié)構(gòu)進行詳細的闡述:
一種用于激光鉆切異形孔精密加工的掃描機構(gòu)，包括處于同一光路內(nèi)的第一鏡片1、第二鏡片2、第三鏡片3及第四鏡片4。第二鏡片2固定放置，與第一鏡片I共同構(gòu)成動態(tài)聚焦系統(tǒng)，動態(tài)聚焦系統(tǒng)將進入第一鏡片I的平行激光束變?yōu)榘l(fā)散或者會聚的光束。第三鏡片3及第四鏡片4呈90°放置，對透過第二鏡片2的激光束進行聚焦。動態(tài)聚焦系統(tǒng)與第三鏡片2及第四鏡片4 一道放置于同一直線上。
[0019]結(jié)合圖3及圖4對其控制結(jié)構(gòu)進行詳細的闡述:
如圖4所示，掃描系統(tǒng)設(shè)有中央控制系統(tǒng)，中央控制系統(tǒng)采用數(shù)字方式對第一振鏡電機11、第三振鏡電機31、第四振鏡電機41進行集中控制。第一鏡片I與第一振鏡電機11(或為音圈電機)傳動連接，第一振鏡電機11 (或為音圈電機)驅(qū)使第一鏡片I沿Z軸方向往返運動，實現(xiàn)對本系統(tǒng)光路焦點位置的控制；第三鏡片3與第三振鏡電機31傳動連接，第三鏡片3由第三振鏡電機31帶動繞X軸偏轉(zhuǎn)，控制其偏轉(zhuǎn)角度即可實現(xiàn)在Y軸方向進行軌跡掃描；第四鏡片4傳動連接有第四振鏡電機41，第四鏡片4由第四振鏡電機41帶動繞Y軸偏轉(zhuǎn)，控制其偏轉(zhuǎn)角度可在X軸方向進行軌跡掃描。
[0020]這樣，中央控制系統(tǒng)對第一振鏡電機11、第三振鏡電機31、第四振鏡電機41進行協(xié)同集中控制，并結(jié)合第一鏡片I換用不同焦距的鏡片，即可實現(xiàn)在X-Y小于
1.5mm*1.5mm, Z軸小于1mm的掃描幅面內(nèi)實現(xiàn)高達16-20位的細分控制，實現(xiàn)對異形孔的精密加工。
[0021]實施例2
本實施方式相對實施例1的改進之處在于，還配置有一反射鏡5，動態(tài)聚焦系統(tǒng)與第三鏡片3、第四鏡片4呈90°放置，反射鏡5將動態(tài)聚焦系統(tǒng)形成的激光束反射進入第三鏡片3，這樣可將動態(tài)聚焦系統(tǒng)外置于掃描機構(gòu)外，從而減小掃描機構(gòu)體的體積大小。
[0022]根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對上述實施方式進行變更和修改。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的【具體實施方式】，對本發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對本發(fā)明構(gòu)成任何限制。
【主權(quán)項】
1.一種用于激光鉆切異形孔精密加工的掃描機構(gòu)，其特征在于，包括處于同一光路內(nèi)的第一鏡片、第二鏡片、第三鏡片、第四鏡片；所述第二鏡片固定放置，與第一鏡片構(gòu)成動態(tài)聚焦系統(tǒng)，將進入第一鏡片的平行激光束變?yōu)榘l(fā)散或者會聚的光束；所述第三鏡片及第四鏡片呈90°放置，對透過第二鏡片的激光束進行聚焦。
2.如權(quán)利要求1所述的用于激光鉆切異形孔精密加工的掃描機構(gòu)，其特征在于，還包括一反射鏡，所述反射鏡設(shè)置于第二鏡片及第三鏡片的光路之間。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于激光鉆切異形孔精密加工的掃描機構(gòu)，其特征在于，所述第一鏡片傳動連接有第一振鏡電機或音圈電機，第一振鏡電機或音圈電機驅(qū)動第一鏡片沿Z軸方向往返運動。
4.如權(quán)利要求1或2所述的用于激光鉆切異形孔精密加工的掃描機構(gòu)，其特征在于，所述第三鏡片傳動連接有第三振鏡電機，驅(qū)動第三鏡片繞X軸往返偏轉(zhuǎn)。
5.如權(quán)利要求1或2所述的用于激光鉆切異形孔精密加工的掃描機構(gòu)，其特征在于，所述第四鏡片傳動連接有第四振鏡電機，驅(qū)動第四鏡片繞Y軸往返偏轉(zhuǎn)。
6.如權(quán)利要求5所述的用于激光鉆切異形孔精密加工的掃描機構(gòu)，其特征在于，所述第一振鏡電機、第三振鏡電機、第四振鏡電機采用數(shù)字方式進行控制。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于激光鉆切異形孔精密加工的掃描機構(gòu)，包括有處于同一光路內(nèi)的第一鏡片、第二鏡片、第三鏡片、第四鏡片；所述第二鏡片固定放置，與第一鏡片構(gòu)成動態(tài)聚焦系統(tǒng)，將進入第一鏡片的平行激光束變?yōu)榘l(fā)散或者會聚的光束；所述第三鏡片及第四鏡片呈90°放置，對透過第二鏡片的激光束進行聚焦。應(yīng)用本發(fā)明的掃描機構(gòu)能夠?qū)Ξ愋涂讓崿F(xiàn)快速、高效、低成本、高質(zhì)量加工。
【IPC分類】B23K26-082, B23K26-384
【公開號】CN104625437
【申請?zhí)枴緾N201510013569
【發(fā)明人】李凱
【申請人】李凱
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月12日