一種可實現(xiàn)零錐度和倒錐鉆孔的加工裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光加工裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可實現(xiàn)零錐度和倒錐鉆孔的加工裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]激光加工的基本原理就是將激光聚焦在材料表面，使激光與材料的相互作用，激光光束的高斯分布以及激光與物體相互作用的機制，激光與材料作用后在物體上形成正錐形激光鉆孔。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，使用高斯光束加工，要實現(xiàn)零錐度或倒錐溝槽加工，激光光束要傾斜入射到樣品表面。有兩種基本的辦法:一種是傾斜樣品，另外一種是傾斜激光光束。傾斜樣品會給加工帶來很大的不方便。因此傾斜激光光束的方發(fā)被廣泛采用。目前有兩種操縱方法來實現(xiàn)激光光束的傾斜:
[0004]方法1:使用全反射鏡，通過轉(zhuǎn)動反射鏡，改變激光和反射鏡夾角來改變激光束入射到樣品票面表面的角度。
[0005]方法2:使用棱鏡，通過改變激光入射棱鏡的角度來改變?nèi)肷錁悠返慕嵌取?br>[0006]基于這兩種原理的加工技術(shù)已經(jīng)發(fā)展起來并且商品化形成特殊的光學(xué)模組。但是，這兩種方法都有其不足之處。首先，價格高，因為特殊的光學(xué)模組很難與常規(guī)的激光加工系統(tǒng)集成，必須單獨使用。其二，系統(tǒng)復(fù)雜，使用多個光學(xué)器件，要達到加工的要求，需要兩套對兩軸Piezo-振鏡或Gavo-振鏡。其三，調(diào)節(jié)難度大，由于此特殊光學(xué)模組的位置在透鏡之前，因此任何偏差會導(dǎo)致在焦點出的偏差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種可實現(xiàn)零錐度和倒錐溝槽的激光加工裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中零錐度激光加工裝置集成不方便，加工過程復(fù)雜的問題。
[0008]為達到上述目的，本發(fā)明所提出的技術(shù)方案為:
[0009]本發(fā)明的一種可實現(xiàn)零錐度和倒錐鉆孔的加工裝置，沿激光照射方向線路依次包括:一控制加工過程動態(tài)變焦的動態(tài)可調(diào)節(jié)透鏡；一聚焦透鏡；一第一楔形光學(xué)玻璃基板；一第二楔形光學(xué)玻璃基板；其中，激光依次通過所述動態(tài)可調(diào)節(jié)透鏡、聚焦透鏡、第一楔形光學(xué)玻璃基板和第二楔形光學(xué)玻璃基板作用于待加工件，并且，所述的第一楔形光學(xué)玻璃基板和第二楔形光學(xué)玻璃基板受控轉(zhuǎn)動裝置，從而改變激光照射線路，從而實現(xiàn)鉆孔加工。
[0010]其中，所述的動態(tài)可調(diào)節(jié)透鏡與聚焦透鏡之間還設(shè)有一激光反射裝置。
[0011 ] 其中，所述的激光反射裝置為一平面反射鏡。
[0012]其中，所述的激光反射裝置由第一振鏡和第二振鏡組成。
[0013]其中，所述的第一楔形光學(xué)玻璃基板和第二楔形光學(xué)玻璃基板的厚度為I毫米至10毫米。
[0014]其中，在加工過程中，使動態(tài)可調(diào)節(jié)透鏡裝置中透鏡前后移動以調(diào)節(jié)激光在樣品表面的焦點。
[0015]優(yōu)選的，所述的轉(zhuǎn)動裝置為一振鏡電機。
[0016]一種可實現(xiàn)零錐度和倒錐鉆孔的加工的方法，其包括如下步驟:
[0017]第一步，將動態(tài)可調(diào)節(jié)透鏡，激光反射鏡，聚焦透鏡，第一楔形光學(xué)玻璃基板和第二楔形光學(xué)玻璃基板按照激光照射線路依次固定安裝；
[0018]第二步，將待加工件放置于第二楔形光學(xué)玻璃基板的前方的機臺上，并將加工部位置于激光光束下；
[0019]第三步，開啟轉(zhuǎn)動裝置，第一楔形光學(xué)玻璃基板沿X-Z面內(nèi)繞Z軸轉(zhuǎn)動，第二楔形光學(xué)玻璃基板沿Y-Z面內(nèi)繞Z軸轉(zhuǎn)動，以及機臺在X-Y向移動，使激光在待加工件上掃描，直至加工完成。
[0020]同時，在加工過程中，動態(tài)可調(diào)的透鏡裝置通過改變激光光束的發(fā)散角，從而確保激光加工過程中不離焦。
[0021]一種可實現(xiàn)零錐度和倒錐鉆孔的加工的方法，其包括如下步驟:
[0022]第一步，將動態(tài)可調(diào)節(jié)透鏡，第一振鏡，第二振鏡，聚焦透鏡，第一楔形光學(xué)玻璃基板和第二楔形光學(xué)玻璃基板按照激光照射線路依次固定安裝；
[0023]第二步，將待加工件放置于第二楔形光學(xué)玻璃基板的前方的機臺，并將加工部位置于激光光束下；
[0024]第三步，啟動所述動態(tài)可調(diào)節(jié)透鏡，第一振鏡，第二振鏡、第一楔形光學(xué)玻璃基板和第二楔形光學(xué)玻璃基板以及機臺使其旋轉(zhuǎn)掃描待加工件，直至加工完成。
[0025]其中，上述方法的第三步中，機臺不與動態(tài)可調(diào)節(jié)透鏡，第一振鏡，第二振鏡、第一楔形光學(xué)玻璃基板和第二楔形光學(xué)玻璃基板同步轉(zhuǎn)動。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，該發(fā)明解決現(xiàn)有特殊的光學(xué)模組的不足之處，具體體現(xiàn)在:
[0027]由于此光學(xué)模組放在聚焦透鏡的后方，可與常規(guī)的激光加工系統(tǒng)集成，提高適用性，從而大大降低設(shè)備制備成本。使用兩個毫米量級厚的楔形光學(xué)玻璃片，不占有大的空間，尤其當(dāng)使用短焦距透鏡時所允許的短的工作距離。由于此楔形光學(xué)模組放在聚焦透鏡的后方，因此此楔形光學(xué)模組的光路的調(diào)節(jié)不會影響聚焦透鏡前的光路，光學(xué)調(diào)節(jié)變得系相對容易。此楔形光學(xué)鏡片可放在振鏡電機上以實現(xiàn)快速入射角度調(diào)節(jié)。兩個楔形光學(xué)鏡片彼此協(xié)調(diào)可以達到所需要加工形狀和錐度。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明可實現(xiàn)零錐度和倒錐鉆孔的加工裝置的第一實施方式結(jié)構(gòu)圖；
[0029]圖2為本發(fā)明可實現(xiàn)零錐度和倒錐鉆孔的加工裝置的楔形光學(xué)玻璃基板連接轉(zhuǎn)動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3為本發(fā)明可實現(xiàn)零錐度和倒錐鉆孔的加工裝置的第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖4為本發(fā)明可實現(xiàn)零錐度和倒錐鉆孔的加工裝置的零錐度結(jié)構(gòu)圖；
[0032]圖5為本發(fā)明可實現(xiàn)零錐度和倒錐鉆孔的加工裝置的倒錐溝槽結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0033]以下參考附圖，對本發(fā)明予以進一步地詳盡闡述。
[0034]請參閱圖1至附圖5，本發(fā)明一種可實現(xiàn)零錐度和倒錐鉆孔的加工裝置，有一激光發(fā)射裝置，沿激光照射方向線路依次包括:一動態(tài)可調(diào)節(jié)透鏡I ;一聚焦透鏡3 ;—第一楔形光學(xué)玻璃基板41 ;一第二楔形光學(xué)玻璃基板42 ;其中，激光依次通過所述動態(tài)可調(diào)節(jié)透鏡1、聚焦透鏡3、第一楔形光學(xué)玻璃基板41和第二楔形光學(xué)玻璃基板42作用于待加工件，并且，所述的第一楔形光學(xué)玻璃基板41和第二楔形光學(xué)玻璃基板42受控轉(zhuǎn)動裝置，從而改變激光照射線路，從而實現(xiàn)鉆孔加工。
[0035]請參閱附圖1，附圖1為第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，從圖中可見，該可實現(xiàn)零錐度和倒錐鉆孔的加工裝置包括:一激光發(fā)射裝置，從該激光發(fā)射裝置發(fā)射的出激光光束的線路上依次設(shè)有:一動態(tài)可調(diào)節(jié)的透鏡1，一平面反射鏡2，該平面反射鏡2為激光反射裝置的其中一種結(jié)構(gòu)。經(jīng)過所述平面反射鏡2反射之后的激光光束改變直線出射方向，彎折之后的激光光束進入設(shè)于所述平面反射鏡2后方的一聚焦透鏡3，所述聚焦透鏡3的后方設(shè)有一第一楔形光學(xué)玻璃基板41，所述第一楔形光學(xué)玻璃基板41的一側(cè)通過一連接件連接于一轉(zhuǎn)動裝置，通過所述轉(zhuǎn)動裝置帶動所述第一楔形光學(xué)玻璃基板41的在X-Z平面內(nèi)繞Z軸高速轉(zhuǎn)動，由所述第一楔形光學(xué)玻璃基板41的楔形結(jié)構(gòu)對激光光束進行折射，從而動態(tài)改變激光光束的雕刻位置。同時，所述的第一楔形光學(xué)玻璃基板41的正后方還設(shè)有一第二楔形光學(xué)玻璃基板42，并且，所述的第二楔形光學(xué)玻璃基板42的一側(cè)也連接有一轉(zhuǎn)動裝置，通過該轉(zhuǎn)動裝置的帶動使第二楔形光學(xué)玻璃基板42轉(zhuǎn)動，通過楔形結(jié)構(gòu)改變激光光束的前進線路，從而改變激光光束雕刻的位置。激光光束隨著楔形光學(xué)玻璃基板41、41裝置的運動，從而實現(xiàn)了再待加工件上加工出任意錐度的孔(包括無錐度和倒錐度的孔)，一待加工件5位于所述第二楔形光學(xué)玻璃基板42的后方，通過同時調(diào)節(jié)第一楔形光學(xué)玻璃基板41和第二楔形光學(xué)玻璃基板42的轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)在待加工件5上的鉆孔50的加工。其中，所述的動態(tài)可調(diào)節(jié)的透鏡