CN110026694A - 双束双面激光加工系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了双束双面激光加工系统及方法，包括激光器、分光器、第一加工单元、第二加工单元和机台，所述激光器发出的激光经过分光器分为第一光路和第二光路，所述第一加工单元沿所述第一光路设置，所述第一加工单元沿所述第二光路设置，其中，所述第一加工单元设置于机台的一侧，所述第二加工单元设置于机台相对的一侧，所述第一加工单元的加工方向与所述第二加工单元的加工方向相向。本发明的有益效果在于：提供了一种能够在待加工器件两侧同时对待加工器件加工的双束双面激光加工系统，该加工系统无需专用模组，易于搭建，成本低，可有效减小激光钻孔的钻孔锥度，提高加工速度，及实现多波长激光同时加工，大大方便了激光加工。

Description

双束双面激光加工系统及方法
技术领域
本发明涉及激光加工装置技术领域，尤其是指一种双束双面激光加工系统及方法。
背景技术
激光加工广泛应用于材料的切割和钻孔，通常激光切割是光束由上到下垂直聚焦在工件表面，通过光束的运动或者机台的运动来完成切割加工，由于焦点处的激光光斑强度成高斯分布，导致材料去除不均匀，孔洞剖面形成锥度，锥度的形成会降低材料去除效率，进而影响切割速度，而且随着加工深度的增加，加工速度越来越慢，当然，也无法实现垂直孔和倒锥孔的加工，想要控制锥度，就需要将入射光倾斜入射到工件表面，通过控制入射光的偏转角度来实现孔锥度的控制，目前市场上已有专门的模组来实现锥度可控，但是这种模组价格昂贵，不宜集成在常规的系统中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种易于搭建的低成本双面激光加工系统及方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种双束双面激光加工系统，包括激光器、分光器、第一加工单元、第二加工单元和机台，所述激光器发出的激光经过分光器分为第一光路和第二光路，所述第一加工单元沿所述第一光路设置，所述第一加工单元沿所述第二光路设置，其中，所述第一加工单元设置于机台的一侧，所述第二加工单元设置于机台相对的一侧，所述第一加工单元的加工方向与所述第二加工单元的加工方向相向。
进一步的，所述第一加工单元包括沿第一光路依次设置的第一扩束器、第一振镜和第一场镜；所述第二加工单元包括沿第二光路依次设置的反射镜、第二扩束器、第二振镜、第二场镜。
进一步的，所述激光器为红外激光、绿色激光、紫外激光或深紫外激光中的一种。
进一步的，所述激光器的工作脉冲为纳秒脉冲、皮秒脉冲或飞秒脉冲中的一种。
进一步的，所述机台为X-Y-Z三轴机台。
进一步的，所述机台设有双面加工夹具。
进一步的，所述双面加工夹具可沿水平方向旋转。
进一步的，所述分光器的工作波长为213-1064nm。
本发明还涉及一种双束双面激光加工方法，包括：
S1、将待加工器件放在机台上，用双面加工夹具固定；
S2、获取待加工器件的钻孔位置信息；
S3、调整第一加工单元和第二加工单元的激光出射角度；
S4、开启激光，进行钻孔处理。
进一步的，在步骤S4之中，还包括暂停钻孔处理，将待加工器件旋转180度后再开启激光，进行再钻孔处理的步骤。
本发明的有益效果在于：提供了一种能够在待加工器件两侧同时对待加工器件加工的双束双面激光加工系统，该加工系统无需专用模组，易于搭建，成本低，可有效减小激光钻孔的钻孔锥度，提高加工速度，及实现多波长激光同时加工，大大方便了激光加工。
附图说明
下面结合附图详述本发明的具体结构及流程：
图1为本发明的双束双面激光加工系统的整体结构示意图；
10-激光器；
20-分光器；201-第一反光镜；202-第一扩束器；203-第二反光镜；204-第一振镜；205-第一场镜；
211-第三反光镜；212-第四反光镜；213-第二扩束器；214-第五反光镜；215-第二振镜；216-第二场镜；
30-机台；40-双面加工夹具；50-待加工器件。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
请参阅图1，一种双束双面激光加工系统，包括多波长的脉冲激光器10、多波长分光器20、第一加工单元、第二加工单元和X-Y-Z三轴机台30，机台30上设有双面加工夹具40，所述双面加工夹具40可沿水平方向旋转，所述激光器为红外激光、绿色激光、紫外激光或深紫外激光中的一种或几种的组合，所述激光器的工作脉冲为纳秒脉冲、皮秒脉冲或飞秒脉冲中的一种或几种的组合，所述激光器发出的激光经过分光器分为第一光路和第二光路，所述第一加工单元沿所述第一光路设置，所述第一加工单元沿所述第二光路设置，其中，所述第一加工单元设置于机台的一侧，所述第二加工单元设置于机台相对的一侧，所述第一加工单元的加工方向与所述第二加工单元的加工方向相向。
所述第一加工单元包括沿第一光路依次设置的第一反光镜201、第一扩束器202、第二反光镜203、第一振镜204和第一场镜205；所述第二加工单元包括沿第二光路依次设置的第三反射镜211、第四反光镜212、第二扩束器213、第五反光镜214、第二振镜215和第二场镜216，选用第一反光镜201、第二反光镜203、第四反光镜212和第五反光镜214是为了保证光路长度一致，及将两束激光导向待加工器件的两侧。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：提供了一种能够在待加工器件两侧同时对待加工器件加工的双束双面激光加工系统，该加工系统无需专用模组，易于搭建，成本低，可有效减小激光钻孔的钻孔锥度，提高加工速度，及实现多波长激光同时加工，大大方便了激光加工。
本发明还涉及一种双束双面激光加工方法，包括：
S1、将待加工器件50放在机台30上，用双面加工夹具40固定，所述双面加工夹具可沿水平方向旋转，方便翻转待加工器件；
S2、获取待加工器件的钻孔位置信息，第一加工单元和第二加工单元分别获取各自加工面的钻孔位置信息；
S3、通过调整振镜的反射角度，达到控制第一加工单元和第二加工单元的激光出射角度；
S4、开启激光，对待加工器件进行钻孔处理。
实施例1
在步骤S3之中，调整第一加工单元和第二加工单元的激光出射角度，使第一加工单元的加工激光束与第二加工单元的加工激光束的在同一轴线上。
本实施例中，采用双光束对待加工器件的两面同时进行钻工加工，可增加钻孔加工效率，双面同时加工也可保证孔锥度的控制。
实施例2
在步骤S3之中，调整第一加工单元和第二加工单元的激光出射角度，使第一加工单元的加工激光束与第二加工单元的加工激光束的不在同一轴线上，在步骤S4之中，暂停钻孔处理，将待加工器件旋转180度后再开启激光，进行再钻孔处理。
本实施例中，第一加工单元的加工激光束射到待加工器件的正面，第二加工单元的加工激光束射到待加工器件的反面，开始钻孔，加工到一半时，关闭激光器，双面加工夹具旋转使待加工器件翻转，调整待加工器件的位置，开启激光器，使第一加工单元的加工激光束射到待加工器件的反面，继续加工第二加工单元未完成的孔，而使第二加工单元的加工激光束射到待加工器件的正面，继续加工第一加工单元未完成的孔，最后完成两个通孔的加工。
实施例3
激光器发出激光，在待加工器件的正面进行钻盲孔处理，加工完成后，关闭激光器，双面加工夹具旋转使待加工器件翻转，调整待加工器件的位置，开启激光器，采用同样波长或者短波长的激光对盲孔进行修饰处理，从而提升盲孔品质。
上述中，第一、第二……只代表其名称的区分，不代表它们的重要程度和位置有什么不同。
上述中，上、下、左、右、前、后、正面、反面只代表其相对位置而不表示其绝对位置。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种双束双面激光加工系统，其特征在于：包括激光器、分光器、第一加工单元、第二加工单元和机台，所述激光器发出的激光经过分光器分为第一光路和第二光路，所述第一加工单元沿所述第一光路设置，所述第一加工单元沿所述第二光路设置，其中，所述第一加工单元设置于机台的一侧，所述第二加工单元设置于机台相对的一侧，所述第一加工单元的加工方向与所述第二加工单元的加工方向相向。
2.如权利要求1所述的双束双面激光加工系统，其特征在于：所述第一加工单元包括沿第一光路依次设置的第一扩束器、第一振镜和第一场镜；所述第二加工单元包括沿第二光路依次设置的反射镜、第二扩束器、第二振镜、第二场镜。
3.如权利要求2所述的双束双面激光加工系统，其特征在于：所述激光器为红外激光、绿色激光、紫外激光或深紫外激光中的一种。
4.如权利要求3所述的双束双面激光加工系统，其特征在于：所述激光器的工作脉冲为纳秒脉冲、皮秒脉冲或飞秒脉冲中的一种。
5.如权利要求4所述的双束双面激光加工系统，其特征在于：所述机台为X-Y-Z三轴机台。
6.如权利要求5所述的双束双面激光加工系统，其特征在于：所述机台设有双面加工夹具。
7.如权利要求6所述的双束双面激光加工系统，其特征在于：所述双面加工夹具可沿水平方向旋转。
8.如权利要求7所述的双束双面激光加工系统，其特征在于：所述分光器的工作波长为213-1064nm。
9.一种双束双面激光加工方法，包括：
S1、将待加工器件放在机台上，用双面加工夹具固定；
S2、获取待加工器件的钻孔位置信息；
S3、调整第一加工单元和第二加工单元的激光出射角度；
S4、开启激光，进行钻孔处理。
10.如权利要求9所述的双束双面激光加工方法，其特征在于：在步骤S4之中，还包括暂停钻孔处理，将待加工器件旋转180度后再开启激光，进行再钻孔处理的步骤。
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