CN103406670A

CN103406670A - 聚晶金刚石复合片激光切割系统

Info

Publication number: CN103406670A
Application number: CN2013102778535A
Authority: CN
Inventors: 柯良
Original assignee: Zhejiang Industry Polytechnic College
Current assignee: Zhejiang Industry Polytechnic College
Priority date: 2013-07-02
Filing date: 2013-07-02
Publication date: 2013-11-27

Abstract

聚晶金刚石复合片激光切割系统，包括激光器、反射光路系统、放大光路系统和切割光路系统，所述的反射光路系统包括至少一个第一反射镜、全反镜、腔内望远镜；所述放大光路系统包括震荡YAG激光器、输出镜、耦合镜、放大YAG激光器、扩束镜和激光电源；所述的震荡YAG激光器、所述的放大YAG激光器均与所述的激光电源电连接；所述的切割光路系统包括第二反射镜、聚焦镜、保护镜，所述的聚焦镜、所述的保护镜依次同轴安装。本发明的有益效果是：采用两极激光输出技术，有效提高激光的输出功率，获得更好的光斑模式，缩小激光光束发散角度，提升激光切割聚晶金刚石复合片的最大厚度，同时提高聚晶金刚石复合片的切割效率。

Description

聚晶金刚石复合片激光切割系统

技术领域

本发明涉及一种聚晶金刚石复合片激光切割系统。

背景技术

聚晶金刚石是一种新型超硬材料，具有与天然金刚石相近的硬度，与硬质合金相当的抗冲击性，而耐磨性比天然金刚石还好，是现代切削刀具的理想材料。

但是，由于聚晶金刚石的高硬度和高耐磨性，使其切割加工非常困难，严重妨碍了它的推广应用。切割聚晶金刚石复合片的主要方法有电火花线切割、磨料水射流切割和激光切割。国内基本都采用电火花机床对聚晶金刚石复合片进行切割，但电火花线切割在加工聚晶金刚石复合片时，会对材料表面造成损伤，影响切削面的质量，增加刀具刃磨的余量，同时也影响刀具的寿命，效果不理想。磨料水射流切割其耗材多、运转费用高、工艺复杂、精度低。相比之下，激光切割是一种无接触式加工，具有切缝小、效率高、切缝边缘无机械应力等优点，被认为是切割聚晶金刚石复合片的一种理想方法。目前国内制造的激光切割机床能够对不锈钢、碳钢、铝、黄铜等金属材料进行精密加工，但很难完成对聚晶金刚石复合片等超硬材料的高效率、高质量加工。

发明内容

本发明针对目前无法对聚晶金刚石复合片进行高效率、高质量激光切割的问题，提出了一种能够有效提高激光输出功率和光斑模式的聚晶金刚石复合片激光切割系统。

本发明所述的聚晶金刚石复合片激光切割系统，其特征在于：包括激光器、反射光路系统、放大光路系统和切割光路系统，所述的反射光路系统包括至少一个第一反射镜、全反镜、腔内望远镜，所述的全反镜和所述的腔内望远镜同轴安装，并且经所有的第一反射镜反射出的光线与所述的全反镜的轴线重合形成第一反射光束；

所述放大光路系统包括震荡YAG激光器、输出镜、耦合镜、放大YAG激光器、扩束镜和激光电源，所述的震荡YAG激光器、输出镜、耦合镜、放大YAG激光器、扩束镜依次同轴安装在所述的腔内望远镜的光线穿出的一侧构成放大光路路径；上述的第一反射光束透过所述的放大光路径后形成放大光束；所述的震荡YAG激光器、所述的放大YAG激光器均与所述的激光电源电连接；

所述的切割光路系统包括第二反射镜、聚焦镜、保护镜，所述的聚焦镜、所述的保护镜依次同轴安装，并且所述的聚焦镜的轴线与经第二反射镜反射光线方向一致；所述的第二反射镜以上述的放大光束为入射光获得的第二反射光束依次穿过所述的聚焦镜、保护镜成为输入切割头的切割光束。

整个所述的聚晶金刚石复合片激光切割系统增设在线监控系统，所述的在线监控系统包括物镜、带有显示屏的CCD装置、上述的第二反射镜、聚焦镜、保护镜，待切割的工件表面反射的可见光依次透过保护镜、聚焦镜、第二反射镜、物镜形成的检测光线射到所述的CCD装置的镜头上。

所述的激光切割系统的切割头位置配置冷却装置。

所述的第一反射镜个数为2个，并且进入第一个第一反射镜的入射光与第二个第一反射镜形成的反射光方向相反。

所述的激光器为He-Ne激光器。

使用时，先开启激光器，激光器发射的激光依次经过两个第一反射镜之后从全反镜中穿出后进入腔内望远镜获得第一反射光束，第一反射光束到达震荡YAG激光器之后进行整合放大之后调整激光光束脉冲宽度，经调整后的放大光束从输出镜输出，输出的光束透过耦合镜进入放大YAG激光器，通过放大YAG激光器提高激光光束的功率，功率提高后的激光光束进入扩束镜形成放大光束，而此时获得的直径已经放大的放大光束发射到第二反射镜，第二反射镜反射的光线进入聚焦镜进行聚焦之后透射到保护镜上并从切割头中穿出形成切割光束，对工件进行切割的同时，工件表面反射的可见光通过保护镜、聚焦镜和第二反射镜反射到物镜上，并透过物镜照射到CCD装置的镜头上，通过观察与CCD装置连接的屏幕，实现对聚晶金刚石复合片激光切割的过程在线观测，及时进行校正；在切割的同时，切割头处安装的冷却装置对切割的工件进行降温。

本发明的有益效果是：采用两极激光输出技术，有效提高了激光的输出功率，获得了更好的光斑模式，缩小了激光光束发散角度，提升了激光切割聚晶金刚石复合片的最大厚度，同时极大提高聚晶金刚石复合片的切割效率。

附图说明

图1是本发明的结构框图（其中，箭头方向代表激光器发出的激光的行进路径）。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明

参照附图：

本发明所述的聚晶金刚石复合片激光切割系统，包括激光器1、反射光路系统2、放大光路系统3和切割光路系统4，所述的反射光路系统2包括至少一个第一反射镜21、全反镜22、腔内望远镜23，所述的全反镜22和所述的腔内望远镜23同轴安装，并且经所有的第一反射镜21反射出的光线与所述的全反镜22的轴线重合形成第一反射光束；

所述放大光路系统3包括震荡YAG激光器31、输出镜32、耦合镜33、放大YAG激光器34、扩束镜35和激光电源36，所述的震荡YAG激光器31、输出镜32、耦合镜33、放大YAG激光器34、扩束镜35依次同轴安装在所述的腔内望远镜23的光线穿出的一侧构成放大光路路径；上述的第一反射光束透过所述的放大光路径后形成放大光束；所述的震荡YAG激光器31、所述的放大YAG激光器34均与所述的激光电源36电连接；

所述的切割光路系统4包括第二反射镜41、聚焦镜42、保护镜43，所述的聚焦镜42、所述的保护镜43依次同轴安装，并且所述的聚焦镜42的轴线与经第二反射镜43反射光线方向一致；所述的第二反射镜43以上述的放大光束为入射光获得的第二反射光束依次穿过所述的聚焦镜42、保护镜43成为输入切割头的切割光束。

整个所述的聚晶金刚石复合片激光切割系统增设在线监控系统5，所述的在线监控系统5包括物镜51、带有显示屏的CCD装置52、上述的第二反射镜41、聚焦镜42、保护镜43，待切割的工件表面反射的可见光依次透过保护镜43、聚焦镜42、第二反射镜41、物镜51形成的检测光线射到所述的CCD装置52的镜头上。

所述的激光切割系统的切割头位置配置冷却装置6。

所述的第一反射镜21个数为2个，并且进入第一个第一反射镜的入射光与第二个第一反射镜形成的反射光方向相反。

所述的激光器1为He-Ne激光器。

使用时，先开启激光器1，激光器1发射的激光依次经过两个第一反射镜21之后从全反镜22中穿出后进入腔内望远镜23获得第一反射光束，第一反射光束到达震荡YAG激光器31之后进行整合放大之后调整激光光束脉冲宽度，经调整后的放大光束从输出镜32输出，输出的光束透过耦合镜33进入放大YAG激光器34，通过放大YAG激光器34提高激光光束的功率，功率提高后的激光光束进入扩束镜35形成放大光束，而此时获得的直径已经放大的放大光束发射到第二反射镜41，第二反射镜41反射的光线进入聚焦镜42进行聚焦之后透射到保护镜43上并从切割头中穿出形成切割光束，对工件进行切割的同时，工件表面反射的可见光通过保护镜43、聚焦镜42和第二反射镜41反射到物镜51上，并透过物镜照射到CCD装置52的镜头上，通过观察与CCD装置52连接的屏幕，实现对聚晶金刚石复合片激光切割的过程在线观测，及时进行校正；在切割的同时，切割头处安装的冷却装置6对切割的工件进行降温。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims

1.聚晶金刚石复合片激光切割系统，其特征在于：包括激光器、反射光路系统、放大光路系统和切割光路系统，所述的反射光路系统包括至少一个第一反射镜、全反镜、腔内望远镜，所述的全反镜和所述的腔内望远镜同轴安装，并且经所有的第一反射镜反射出的光线与所述的全反镜的轴线重合形成第一反射光束；

2.如权利要求1所述的聚晶金刚石复合片激光切割系统，其特征在于：整个所述的聚晶金刚石复合片激光切割系统增设在线监控系统，所述的在线监控系统包括物镜、带有显示屏的CCD装置、上述的第二反射镜、聚焦镜、保护镜，待切割的工件表面反射的可见光依次透过保护镜、聚焦镜、第二反射镜、物镜形成的检测光线射到所述的CCD装置的镜头上。

3.如权利要求2所述的聚晶金刚石复合片激光切割系统，其特征在于：所述的激光切割系统的切割头位置配置冷却装置。

4.如权利要求3所述的聚晶金刚石复合片激光切割系统，其特征在于：所述的第一反射镜个数为2个，并且进入第一个第一反射镜的入射光与第二个第一反射镜形成的反射光方向相反。

5.如权利要求4所述的聚晶金刚石复合片激光切割系统，其特征在于：所述的激光器为He-Ne激光器。