CN104625437A - 一种用于激光钻切异形孔精密加工的扫描机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于激光钻切异形孔精密加工的扫描机构，包括有处于同一光路内的第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片；所述第二镜片固定放置，与第一镜片构成动态聚焦系统，将进入第一镜片的平行激光束变为发散或者会聚的光束；所述第三镜片及第四镜片呈90°放置，对透过第二镜片的激光束进行聚焦。应用本发明的扫描机构能够对异型孔实现快速、高效、低成本、高质量加工。

Description

一种用于激光钻切异形孔精密加工的扫描机构
技术领域
本发明属于激光加工领域，具体涉及一种用于激光钻切异形孔精密加工的扫描机构及方法。
背景技术
激光打孔是利用经聚焦的高功率密度激光来照射工件,在超过一定的功率密度的前提下,光束能量以及活性气体辅助切割过程附加的化学反应热能全部被材料吸收,由此引起照射处的材料温度急剧上升,到达沸点后,材料开始汽化,并形成孔洞。随着光束与材料的相对移动,最终使材料形成切缝,切缝处熔渣被具有一定压力的辅助气体吹掉。
传统激光钻或者切割异形孔时，往往采用X-Y-Z平台加旋转台的方式进行加工，速度慢，成本高，加工效率低下。并且在钻切过程中，光束处于移动状态，需要加大喷嘴，并且很难做到同轴吹气，需要加大气压来排除残渣。同时，由于X-Y平台运动中存在换向加减速问题，造成转角的地方被过度烧蚀，影响异形孔加工质量。
发明内容
针对以上问题，本发明采用一种光路扫描技术，可以对异形孔孔型进行X-Y平面内的精确控制，同时采用Z轴光路调焦，实现对异形孔的快速、精密加工。
为了解决上述的技术问题，本发明采取的技术方案是：
一种用于激光钻切异形孔精密加工的扫描机构，包括处于同一光路内的第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片；所述第二镜片固定放置，与第一镜片构成动态聚焦系统，将进入第一镜片的平行激光束变为发散或者会聚的光束；所述第三镜片及第四镜片呈90°放置，对透过第二镜片的激光束进行聚焦。
更优的，还包括一反射镜，所述反射镜设置于第二镜片及第三镜片的光路之间，采用此种方式，可明显减小本扫描机构的体积大小。
进一步阐述，所述第一镜片传动连接有第一振镜电机或音圈电机，第一振镜电机或音圈电机驱动第一镜片沿Z轴方向往返运动。
进一步阐述，所述第三镜片传动连接有第三振镜电机，驱动第三镜片绕X轴往返偏转。
进一步阐述，所述第四镜片传动连接有第四振镜电机，驱动第四镜片绕Y轴往返偏转。
进一步阐述，所述第一振镜电机、第三振镜电机、第四振镜电机采用数字方式进行控制。
本发明的有益效果是：
1、加工速度快。本系统采用光路扫描方式，速度是传统机械运动方式的数十倍。
2、控制精度高。X-Y方向采用数字方式控制的振镜，Z轴方向采用数字方式控制的振镜或音圈电机，通过选配不同焦距的聚焦镜，能在X-Y平面小于1.5mm*1.5mm,Z轴小于10mm的扫描幅面内实现高达16-20位的细分控制。
3、可以实现任意孔型的钻切。通过控制系统的图形编辑，控制X-Y方向的扫描轨迹，能实现如五角形，六角形等任意孔型的钻切。尤其适用于微型孔加工。
4、通过Z轴镜片的运动，可实现分层变焦控制，确保激光聚焦焦点时刻处于加工面上，提升加工效率，可用于加工具有一定厚度的材料。
附图说明
图1为本发明实施例1扫描机构的结构图；
图2为本发明实施例2扫描机构的结构图；
图3为本发明实施例2安装有控制电机的扫描机构的结构图；
图4为本发明扫描机构的控制结构图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明做进一步的说明，但不应以此来限制本发明的保护范围。为了方便说明并且理解本发明的技术方案，以下说明所使用的方位词均以附图所展示的方位为准。
实施例1
结合图1对其光学结构进行详细的阐述：
一种用于激光钻切异形孔精密加工的扫描机构，包括处于同一光路内的第一镜片1、第二镜片2、第三镜片3及第四镜片4。第二镜片2固定放置，与第一镜片1共同构成动态聚焦系统，动态聚焦系统将进入第一镜片1的平行激光束变为发散或者会聚的光束。第三镜片3及第四镜片4呈90°放置，对透过第二镜片2的激光束进行聚焦。动态聚焦系统与第三镜片2及第四镜片4一道放置于同一直线上。
结合图3及图4对其控制结构进行详细的阐述：
如图4所示，扫描系统设有中央控制系统，中央控制系统采用数字方式对第一振镜电机11、第三振镜电机31、第四振镜电机41进行集中控制。第一镜片1与第一振镜电机11（或为音圈电机）传动连接，第一振镜电机11（或为音圈电机）驱使第一镜片1沿Z轴方向往返运动，实现对本系统光路焦点位置的控制；第三镜片3与第三振镜电机31传动连接，第三镜片3由第三振镜电机31带动绕X轴偏转，控制其偏转角度即可实现在Y轴方向进行轨迹扫描；第四镜片4传动连接有第四振镜电机41，第四镜片4由第四振镜电机41带动绕Y轴偏转，控制其偏转角度可在X轴方向进行轨迹扫描。
这样，中央控制系统对第一振镜电机11、第三振镜电机31、第四振镜电机41进行协同集中控制，并结合第一镜片1换用不同焦距的镜片，即可实现在X-Y小于1.5mm*1.5mm,Z轴小于10mm的扫描幅面内实现高达16-20位的细分控制，实现对异形孔的精密加工。
实施例2
本实施方式相对实施例1的改进之处在于，还配置有一反射镜5，动态聚焦系统与第三镜片3、第四镜片4呈90°放置，反射镜5将动态聚焦系统形成的激光束反射进入第三镜片3，这样可将动态聚焦系统外置于扫描机构外，从而减小扫描机构体的体积大小。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (6)

1.一种用于激光钻切异形孔精密加工的扫描机构，其特征在于，包括处于同一光路内的第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片；所述第二镜片固定放置，与第一镜片构成动态聚焦系统，将进入第一镜片的平行激光束变为发散或者会聚的光束；所述第三镜片及第四镜片呈90°放置，对透过第二镜片的激光束进行聚焦。
2.如权利要求1所述的用于激光钻切异形孔精密加工的扫描机构，其特征在于，还包括一反射镜，所述反射镜设置于第二镜片及第三镜片的光路之间。
3.如权利要求1或2所述的用于激光钻切异形孔精密加工的扫描机构，其特征在于，所述第一镜片传动连接有第一振镜电机或音圈电机，第一振镜电机或音圈电机驱动第一镜片沿Z轴方向往返运动。
4.如权利要求1或2所述的用于激光钻切异形孔精密加工的扫描机构，其特征在于，所述第三镜片传动连接有第三振镜电机，驱动第三镜片绕X轴往返偏转。
5.如权利要求1或2所述的用于激光钻切异形孔精密加工的扫描机构，其特征在于，所述第四镜片传动连接有第四振镜电机，驱动第四镜片绕Y轴往返偏转。
6.如权利要求5所述的用于激光钻切异形孔精密加工的扫描机构，其特征在于，所述第一振镜电机、第三振镜电机、第四振镜电机采用数字方式进行控制。
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