CN110449733A - 一种激光加工系统及可调线宽的激光加工方法 - Google Patents

Abstract

一种激光加工系统及可调线宽的激光加工方法。本发明涉及激光加工技术领域，公开了一种激光加工系统，其包括：激光器，用于发射激光光束；扩束镜，用于对所述激光光束进行扩束和准直；光束偏转组件，用于偏转所述激光光束以及使所述激光光束做来回往复的运动；变焦镜片组，用于使所述激光光束在待加工工件上聚焦；以及加工平台，用于承载所述待加工工件以及控制所述待加工工件做定向移动；所述激光器发射的激光光束依次经过所述扩束镜、光束偏转组件、变焦镜片组后在所述待加工工件上形成具有一定线宽宽度的激光扫描轨迹。本发明施提供的激光加工系统可自由调整激光加工线宽的宽度。此外，本发明其他实施例还提供一种可调线宽的激光加工方法。

Description

一种激光加工系统及可调线宽的激光加工方法

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，具体涉及一种激光加工系统及可调线宽的激光加工方法。

背景技术

待加工工件往往由不同的材料制成，各种材料对于不同波长的激光会有相对应的能量吸收范围，只有将激光脉冲能量控制在合适的范围内，才能在待加工材料上得到理想的加工效果。当激光脉冲能量低于或者略高于待加工材料所能吸收的能量的最低值时，激光将无法被待加工材料充分吸收，难以获得理想的激光加工效果；当激光脉冲能量高于待加工材料所能吸收的能量的最高值时，激光会对待加工材料造成过度烧蚀，使待加工材料上出现烧焦、碳化等现象，导致加工失败。

在现有的激光加工技术中，激光的聚焦光斑的直径一般较小(约10‐20um)，为了得到较宽的的激光加工线宽，比如，在待加工材料上加工一条线宽为60um的直线，则需要使激光来回扫描形成多条激光扫描轨迹，通过多条激光扫描轨迹的叠加来得到比单个聚焦光斑直径更宽的扫描轨迹，激光在待加工材料上来回扫描必然造成激光能量的累积，容易造成待加工材料的过度烧蚀；而若直接扩大聚焦光斑(如，通过调节聚焦镜的焦距将聚焦光斑增加到60um)又会因聚焦光斑的面积增大导致激光能量密度降低，激光的脉冲能量很可能不能被待加工材料充分吸收，难以达到预期的加工效果。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种激光加工的线宽宽度可调的激光加工系统及可调线宽的激光加工方法。

一方面，本发明实施例提供了一种激光加工系统，包括：

激光器，用于发射激光光束；

扩束镜，用于对所述激光光束进行扩束和准直；

光束偏转组件，用于偏转所述激光光束以及使所述激光光束做来回往复的运动；

变焦镜片组，用于使所述激光光束在待加工工件上聚焦；以及

加工平台，用于承载所述待加工工件以及控制所述待加工工件做定向移动；

其中，所述光束偏转组件、变焦镜片组还用于调节所述激光光束做来回往复运动时的运动幅度；

所述激光器发射的激光光束依次经过所述扩束镜、光束偏转组件、变焦镜片组后在所述待加工工件上形成具有一定线宽宽度的激光扫描轨迹。

进一步的，所述光束偏转组件包括：

光楔，用于将所述激光光束偏转一定角度后射出；以及

旋转装置，用于控制所述光楔旋转，以使所述激光光束穿过所述光楔、变焦镜片组后在所述待加工工件上形成圆形激光扫描轨迹。

进一步的，所述旋转装置上设有供所述激光光束穿过的通道结构，所述旋转装置安装于所述光楔的上方或者下方。

进一步的，所述光束偏转组件包括：

反射镜，用于反射所述激光光束；以及

摆动装置，用于控制所述反射镜摆动，以使所述激光光束经过所述反射镜反射、变焦镜片组聚焦后在所述待加工工件上形成线形激光扫描轨迹。

进一步的，所述变焦镜片组由至少两个透镜组成，所述透镜包括凸透镜、凹透镜中的一种或两种，且相邻透镜之间的间距可调。

另一方面，本发明实施例还提供一种可调线宽的激光加工方法，包括：

使激光光束依次经过扩束镜的扩束和准直、光束偏转组件的偏转、变焦镜片组的聚焦后在待加工工件上形成聚焦光斑；

通过光束偏转组件使所述聚焦光斑在所述待加工工件上做来回往复的运动，同时控制所述待加工工件做定向移动，使所述待加工工件上的聚焦光斑进一步运动，在所述待加工工件上形成具有一定线宽宽度的激光扫描轨迹；

通过所述光束偏转组件或变焦镜片组调节所述激光光束做来回往复运动时的运动幅度，进而调节所述激光扫描轨迹的线宽宽度。

作为本发明实施例的一种可选方案，所述通过光束偏转组件使所述聚焦光斑在所述待加工工件上做来回往复的运动，同时控制所述待加工工件做定向移动，使所述待加工工件上的聚焦光斑进一步运动，在所述待加工工件上形成具有一定线宽宽度的激光扫描轨迹包括：

通过所述光束偏转组件中的旋转装置控制所述光束偏转组件中的光楔匀速旋转，将经过所述光楔的激光光束偏转一定的角度后由所述变焦镜片组聚焦形成聚焦光斑，所述聚焦光斑在所述待加工工件上运动，形成相互叠加的圆形激光扫描轨迹；同时，控制所述待加工工件做定向移动，使所述聚焦光斑在所述待加工工件上进一步运动，形成一条逐渐延伸的螺旋状激光扫描轨迹。

作为本发明实施例的一种可选方案，所述通过光束偏转组件调节所述激光光束做来回往复运动时的运动幅度，进而调节所述激光扫描轨迹的线宽宽度包括：

通过多个光楔的叠加或者选用楔角不同的光楔调节所述激光光束的偏转角度，以对应调节所述圆形激光扫描轨迹的直径以及所述螺旋状激光扫描轨迹的线宽宽度。

作为本发明实施例的一种可选方案，所述通过光束偏转组件调节所述激光光束做来回往复运动时的运动幅度，进而调节所述激光扫描轨迹的线宽宽度还包括：

通过调整所述光楔的倾斜角度以改变所述激光光束在所述光楔上的入射角度，进而调节所述激光光束在所述光楔上的出射角度，以对应调节所述圆形激光扫描轨迹的直径以及所述螺旋状激光扫描轨迹的线宽宽度。

作为本发明实施例的一种可选方案，

所述通过光束偏转组件使所述聚焦光斑在所述待加工工件上做来回往复的运动，同时控制所述待加工工件做定向移动，使所述待加工工件上的聚焦光斑进一步运动，在所述待加工工件上形成具有一定线宽宽度的激光扫描轨迹包括：

通过所述光束偏转组件中的摆动装置控制所述光束偏转组件中的反射镜以一定的摆角来回摆动，不断改变所述激光光束的反射方向，再通过所述变焦镜片组对所述激光光束聚焦形成聚焦光斑，所述聚焦光斑在所述待加工工件上运动，形成相互叠加的线形激光扫描轨迹；同时，控制所述待加工工件做定向移动，使所述聚焦光斑在所述待加工工件上进一步运动，形成一条逐渐延伸的锯齿状激光扫描轨迹。

进一步的，所述通过光束偏转组件调节所述激光光束做来回往复运动时的运动幅度，进而调节所述激光扫描轨迹的线宽宽度包括：

通过摆动装置控制所述反射镜摆动时的摆角角度来调节所述激光光束的反射角度，以对应调节所述线形激光扫描轨迹的长度以及所述锯齿状激光扫描轨迹的线宽宽度。

进一步的，所述通过变焦镜片组调节所述激光光束做来回往复运动时的运动幅度，进而调节所述激光扫描轨迹的线宽宽度包括：

通过调整所述相邻透镜之间的间距调节所述变焦镜片组的聚焦焦距，进而调节所述激光光束做来回往复运动时的最大运动幅度，以对应调节所述激光扫描轨迹的线宽宽度；其中，所述变焦镜片组由至少两个透镜组成，所述透镜包括凸透镜、凹透镜中的一种或两种，且相邻透镜之间的间距可调。

对比于现有技术，本发明实施例提供的激光加工系统具有以下有益效果：

通过光束偏转组件使激光光束在待加工工件做来回往复的运动，并通过加工平台控制待加工工件做定向移动，使激光器发射的激光光束依次经过扩束镜、光束偏转组件、变焦镜片组后在所述待加工工件上运动形成具有一定线宽宽度的激光扫描轨迹；该激光扫描轨迹的线宽宽度远大于单个激光光斑的直径，且可以通过光束偏转组件、变焦镜片组调节激光光束做来回往复运动时的运动幅度来调节该激光扫描轨迹的线宽宽度，从而在不改变激光光束的脉冲能量和聚焦光斑的直径大小的前提下，实现了激光加工的线宽宽度的自由调节，适用性广。

附图说明

图1为本发明实施例提供的激光加工系统的第一结构示意图；

图2为本发明实施例提供的激光加工系统的第二结构示意图；

图3为本发明实施例提供的光楔和旋转装置的一种可选结构的示意图；

图4为本发明实施例提供的激光加工系统的第三结构示意图；

图5为本发明实施例提供的可变线宽的激光加工方法的步骤流程图；

图6为本发明实施例提供的螺旋状激光扫描轨迹的形成示意图；

图7为本发明实施例提供的光楔对激光光束进行偏转的第一示意图；

图8为本发明实施例提供的光楔对激光光束进行偏转的第二示意图；

图9为本发明实施例提供的锯齿状激光扫描轨迹的形成示意图；

图10为本发明实施例提供的反射镜对激光光束进行反射的示意图；

图11为本发明实施例提供的变焦镜片组与聚焦镜片的配合示意图。

附图标记说明：

1‐激光器；

2‐扩束镜；

3‐光束偏转组件；

31‐光楔；

32‐旋转装置；

33‐反射镜；

34‐摆动装置；

4‐变焦镜片组；

5‐加工平台；

6‐待加工工件。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行全面描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以有许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供给这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的属于是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

参阅图1，本发明实施提供了一种激光加工系统，包括：激光器1，用于发射激光光束；扩束镜2，用于对激光光束进行扩束和准直；光束偏转组件3，用于偏转激光光束以及使激光光束做来回往复的运动；变焦镜片组4，用于使激光光束在待加工工件6上聚焦；以及加工平台5，用于承载待加工工件6以及控制待加工工件6做定向移动；其中，光束偏转组件3、变焦镜片组4还用于调节激光光束做来回往复运动时的运动幅度；激光器1发射的激光光束依次经过扩束镜2、光束偏转组件3、变焦镜片组4后在待加工工件6上形成具有一定线宽宽度的激光扫描轨迹。

具体的，本实施中的激光器1指激光加工技术领域中常见的用于发射激光光束或激光脉冲的激光器；扩束镜2指常见的能对激光光束进行扩束、准直以及改变激光光束的聚焦光斑的光学镜片，且本技术领域的技术人员应当了解，扩束镜2可以替换成任意对激光光束进行扩束和准直的光学元件或光学系统；变焦镜片组4指常见的凸透镜、凹透镜及其组合，为使激光光束最终能在待加工工件6上形成聚焦光斑，需在光束偏转组件3与待加工工件6之间设置至少一面凸透镜，除该凸透镜之外的其他透镜可以设置在扩束镜2与待加工工件6之间的任意位置，只需使各透镜位于激光光束的传播光路中即可；光束偏转组件3指能改变激光光束传播方向或路径的光学元件或光学系统，旨在使经过光束偏转组件3的激光光束能发生一定角度的偏转后射出；待加工工件6指常见的会通过激光来加工的材料、元器件等；加工平台5指用于放置和定位待加工工件6的激光工作平台，该激光工作平台本身可以移动，进而带动待加工工件6移动或者该激光工作平台上设有可控制待加工工件6移动的移动控制装置，用于控制待加工工件6的移动。

本实施中的激光加工系统的激光加工过程为：

1、调整激光器1、扩束镜2、光束偏转组件3、变焦镜片组4以及加工平台5的位置，使激光器1发射的激光光束依次经过扩束镜2扩束和准直、光束偏转组件3偏转、变焦镜片组4聚焦后在待加工工件6上形成聚焦光斑；

2、通过光光束偏转组件3使所述聚焦光斑在待加工工件6上做来回往复的运动，形成相互叠加的激光扫描轨迹；

3、通过加工平台5控制待加工工件6做定向移动，使所述聚焦光斑在待加工工件6进一步运动，形成一条逐渐延伸的、具有一定线宽宽度的激光扫描轨迹，且该激光扫描轨迹的线宽宽度远大于单个所述聚焦光斑的直径；

4、通过光束偏转组件3、变焦镜片组4调节所述激光光束做来回往复运动时的运动幅度，进而调节所述聚焦光斑在待加工工件6上的激光扫描轨迹的线宽宽度。

本实施中的激光加工系统通过上述激光加工过程实现了在不改变激光光束的脉冲能量和聚焦光斑的直径的前提下，对激光加工的线宽宽度的自由调节。

继续参阅图1，在本实施例中，变焦镜片组4由至少两个透镜组成，所述透镜包括凸透镜、凹透镜中的一种或两种，且相邻透镜之间的间距可调。具体的，凸透镜与凹透镜可设置在扩束镜2与待加工工件6之间的任意位置上，但是在待加工工件6与光束偏转组件3之间需设置至少一面凸透镜，以使激光光束能通过该面凸透镜聚焦至待加工工件6上。调节相邻透镜之间间距的目的是对应改变整个变焦镜片的聚焦焦距，从而一方面，便于将激光光束聚焦至待加工工件6上；另一方面，能够对应调节激光光束在待加工工件6上形成的扫描轨迹的线宽宽度。

进一步参阅图2，在一些实施例中，前述实施例中的光束偏转组件3包括：光楔31，用于将激光光束偏转一定角度后射出；以及旋转装置32，用于控制光楔31旋转，以使激光光束穿过光楔31、变焦镜片组4后在待加工工件6上形成圆形激光扫描轨迹。

具体的，在本实施例中，光楔31两端的端面分别为平面和斜面，激光光束从光楔31上端面为平面的一端射入，并由光楔31上端面为斜面的一端射出；旋转装置32用于使入射至光楔31内的激光光束能随光楔31的旋转发生持续性的偏转，进而在待加工工件6上形成圆形激光扫描轨迹；本领域技术人员应当了解，旋转装置32可以是任意由马达、电机、凸轮分割器等驱动机构以及相应的传动器件组成的，对光楔31的旋转提供驱动力的装置。当旋转装置32控制光楔31绕轴心旋转一周时，经过光楔31偏转的激光光束恰好在待加工工件6上形成一个完整的圆形激光扫描轨迹；当旋转装置32控制光楔31绕轴心旋转大于一周时，经过光楔31偏转的激光光束在待加工工件6上形成的扫描轨迹会存在相重合的部分。

进一步参阅3，在一些实施例中，旋转装置32上设有供激光光束穿过的通道结构，旋转装置32安装于光楔31的上方或者下方。在本实施例中，通道结构的设置旨在不阻挡激光光束的传播，尤其是阻挡激光光束使激光光束无法入射至光楔31上或者阻挡穿过光楔31后射出的激光光束的继续传播，使旋转装置32能够与光楔31并列设置，节省设备空间。这种光楔31和旋转装置32上下并列设置、整体配合的工作方式比旋转装置32从光楔31的一侧去控制光楔31旋转的控制精度更高。在本实施例中，旋转装置32为一中空旋转平台，光楔31安装在该中空旋转平台上，激光光束穿过该中空旋转平台上的通道结构射入光楔31内；当然，本领域技术人员应该了解，旋转装置32并不只限于为中空旋转平台，还可以是设有供激光光束穿过的通道结构以及从光楔31上方或下方驱动光楔31旋转的任意装置。

继续参阅图4，在一些实例中，光束偏转组件3包括：反射镜33，用于反射激光光束；以及摆动装置34，用于控制反射镜33摆动，以使激光光束经过反射镜33反射、变焦镜片组4聚焦后在待加工工件6上形成线形激光扫描轨迹。具体的，鉴于曲面反射镜33对激光光束的反射角度及反射效果难以控制，本实施例中的反射镜33主要指常见的平面反射镜33；摆动装置34指由马达、电机、气缸等驱动机构以及相应的传动器件组成的，对反射镜33的摆动提供驱动力的装置；在本实施例中，反射镜33绕镜面中心以一定的摆角来回摆动，且摆动时能将激光光束反射至变焦镜片组4或者光束偏转组件3上。反射镜33来回摆动使激光光束的反射角度变化，从而使激光光束以不同的入射角入射至变焦镜片组4或者光束偏转组件3上，最终在待加工工件6上形成线形激光扫描轨迹。当反射镜33只做一次来回摆动时，激光光束在待加工工件6上形成一条完整的线形激光扫描轨迹；当反射镜33做多次来回摆动时，激光光束在待加工工件6上形成相重合的多条线形激光扫描轨迹。

进一步参阅图5，本实施例还提一种可调线宽的激光加工方法，包括：

S1、使激光光束依次经过扩束镜2的扩束和准直、光束偏转组件3的偏转、变焦镜片组4的聚焦后在待加工工件6上形成聚焦光斑；

S2、通过光束偏转组件3使聚焦光斑在待加工工件6上做来回往复的运动，同时控制待加工工件6做定向移动，使待加工工件6上的聚焦光斑进一步运动，在待加工工件6上形成具有一定线宽宽度的激光扫描轨迹；

S3、通过光束偏转组件3或变焦镜片组4调节激光光束做来回往复运动时的运动幅度，进而调节激光扫描轨迹的线宽宽度。

在现有技术中，单个聚焦光斑移动所形成的扫描轨迹的宽度等于其光斑直径，在加工宽度大于聚焦光斑的直径的线条时会采用两种方案：一是，聚焦光斑移动形成多条扫描轨迹，通过多条扫描轨迹的简单叠加来得到宽度更宽的扫描轨迹，这种方案会因激光脉冲能量在待加工工件6上累积而造成对待加工工件6的过度烧蚀，导致加工失败；二是，直接扩大聚焦光斑直径，这种方案会因激光聚焦后的能量降低而对待加工工件6加工不充分，导致加工失败。

本实施例所述的可调线宽的激光加工方法通过光束偏转组件3控制激光光束在待加工工件6上做来回往复的运动，使激光光束的聚焦光斑运动形成相叠加的运动轨迹，同时再通过加工平台5控制待加工工件6定向移动，使激光光束的聚焦光斑进一步运动，形成具有一定宽度的线宽宽度的激光扫描轨迹，并且该激光扫描轨迹的线宽宽度可以由光束偏转组件3或变焦镜片组4调节来进行调节，规避了上述的通过简单的扫描轨迹的叠加或者直接扩大聚焦光斑直径可能导致的激光加工失败的问题。

进一步参阅图6，在一些实施例中，前述实施例中的光束偏转组件3包括：光楔31，用于将激光光束偏转一定角度后射出；以及旋转装置32，用于控制光楔31匀速旋转；前述实施例中的S2包括：通过旋转装置32控制光楔31匀速旋转，将经过光楔31的激光光束偏转一定的角度后由变焦镜片组4聚焦，在待加工工件6上形成相互叠加的圆形激光扫描轨迹；同时，控制待加工工件6做定向移动，使激光光束的聚焦光斑在待加工工件6上进一步运动，形成一条逐渐延伸的螺旋状激光扫描轨迹。

具体的，旋转装置32控制光楔31持续旋转，使激光光束的聚焦光斑持续运动，在待加工工件6上形成相重合的圆形激光扫描轨迹，待加工工件6做定向移动后，各圆形激光扫描轨迹不再重合，而是向待加工工件6的移动方向延展，变成一逐渐延伸的螺旋状激光扫描轨迹，该螺旋状激光扫描轨迹的线宽宽度d2远大于单个聚焦光斑直径d1，故而实现了在不改变激光光束的脉冲能量和聚焦光斑的直径大小的前提下，获得较宽的激光加工的线宽。此外，通过旋转装置32调节光楔31的旋转速度，可以对应调节相邻激光光束的聚焦光斑的间距；通过加工平台5调节待加工工件6做定向移动时的速度，可对应调节所述螺旋状激光扫描轨迹中相邻螺环之间的距离以及每个螺环的横向宽度；因此，可以通过调节光楔31的旋转速度和待加工工件6做定向移动时的速度，来对应调节所述螺旋状激光扫描轨迹的密度即激光光束在待加工工件6上的加工密度，以满足不同的加工精度需要或在不同待加工工件6上获得较佳的激光加工效果，比较灵活且适用性广。

进一步参阅图7，在一些实施例中，所述的S3包括：通过多个光楔31的叠加或者选用楔角不同的光楔31调节激光光束的偏转角度，以对应调节圆形激光扫描轨迹的直径以及螺旋状激光扫描轨迹的线宽宽度。具体的，无论是选用不同楔角的光楔31还是通过多个光楔31的叠加，其目的都是使激光光束通过光楔31时的偏转角度发生改变。以两个相同的光楔31叠加来作用于激光光束为例：因为相同光楔31的楔角相同，激光光束经过一个光楔31后的偏转角度与经过两个相同的光楔31后的偏转角度成正相关；在本实施例中，设激光光束经过一个光楔31后的偏转角度为θ，经过两个相同的光楔31后的偏转角度为2θ，并设光楔31上激光出射点距离待加工工件6的垂直距离为H，则激光光束经过单个光楔31偏转后能在待加工工件6上形成的圆形激光扫描轨迹的半径为R＝H*tanθ，而根据本领域公知常识可知，光楔31的楔角β越大，激光光束经过光楔31后的偏转角度θ也越大，所以当H一定时，选用楔角越大的光楔31可以使获得的圆形激光扫描轨迹的半径越大，而通过多个光楔31叠加能获得比通过其中一个光楔31对激光光束进行偏转更大的偏转角度，也能对应获得半径更大的圆形激光扫描轨迹，进而获得线宽宽度更宽的螺旋状激光扫描轨迹。通过多个光楔31的叠加或者选用楔角不同的光楔31来对应调节激光光束的扫描线宽的宽度的方案实施容易，效果直接。

进一步参阅图8，在一些实施例中，所述的S3包括：通过调整光楔31的倾斜角度以改变激光光束在光楔31上的入射角度，进而调节激光光束在光楔31上的出射角度，以对应调节圆形激光扫描轨迹的直径以及螺旋状激光扫描轨迹的线宽宽度。具体的，使光楔31倾斜一定角度，可以使激光光束经过光楔31后获得与光楔31倾斜前不相同的偏转角度，故而可以对应获得不同半径的圆形激光扫描轨迹以及不同线宽宽度的螺旋状激光扫描轨迹，激光扫描轨迹的线宽宽度的调节十分方便。

进一步参阅图9，在一些实施例中，光束偏转组件3包括：反射镜33，用于反射激光光束；以及摆动装置34，用于控制反射镜33摆动；所述的S2包括：通过摆动装置34控制反射镜33以一定的摆角来回摆动，改变激光光束的反射方向，再通过变焦镜片组4聚焦，在待加工工件6上形成相互叠加的线形激光扫描轨迹；同时，控制待加工工件6做定向移动，使激光光束的聚焦光斑在待加工工件6上进一步运动，形成一条逐渐延伸的锯齿状激光扫描轨迹。

具体的，摆动装置34控制反射镜33持续摆动，使激光光束的聚焦光斑持续运动，在待加工工件6上形成相重合的线形激光扫描轨迹，待加工工件6做定向移动后，各线形激光扫描轨迹不再重合，而是向待加工工件6的移动方向延展，变成一逐渐延伸的锯齿状激光扫描轨迹，该锯齿状激光扫描轨迹的线宽宽度d4远大于单个聚焦光斑直径d3，故而实现了在不改变激光光束的脉冲能量和聚焦光斑的直径大小的前提下，获得较宽的激光加工的线宽。

此外，通过摆动装置34调节反射镜33的摆动速度，可以对应调节相邻聚焦光斑的间距；通过加工平台5调节待加工工件6做定向移动时的速度，可对应调节所述锯齿状激光扫描轨迹中相邻扫描线段之间的距离；因此，可以通过调节反射镜33的摆动速度和待加工工件6做定向移动时的速度，来对应调节所述锯齿状激光扫描轨迹的密度即激光光束在待加工工件6上的加工密度，以满足不同的加工精度需要或在不同待加工工件6上获得预较佳的激光加工效果，比较灵活且适用性广。

进一步参阅图10，所述的S3包括：通过摆动装置34控制反射镜33摆动时的摆角角度来调节激光光束的反射角度，以对应调节线形激光扫描轨迹的长度以及锯齿状激光扫描轨迹的线宽宽度。具体的，反射镜33在摆动装置34控制下以固定的摆角α来回摆动，则激光经过反射镜33反射后能够形成长度为L的线形扫描轨迹，且摆角α越大L越大，即反射镜33的摆角越大时，所述线形激光扫描轨迹的长度越长，对应的锯齿状激光扫描轨迹的线宽宽度越宽，故而可通过摆动装置34控制反射镜33摆动时的摆角角度对应调节激光光束在待加工材料上形成的扫描轨迹的宽度，非常方便。

进一步参阅图11，在本实施例中，所述的变焦镜片组4由至少两个透镜组成，所述透镜包括凸透镜、凹透镜中的一种或两种，且相邻透镜之间的间距可调；所述的S3包括：通过调整相邻透镜之间的间距调节变焦镜片组4的聚焦焦距，进而调节激光光束做来回往复运动时的最大运动幅度，以对应调节激光扫描轨迹的线宽宽度。具体的，以激光光束依次穿过一面凹透镜、一面凸透镜、光束偏转组件3以及聚焦镜片在待加工工件6上聚焦为例，将相邻凹透镜与凸透镜之间的间距D1调节至D2后，在保证激光光束依然在待加工工件6上保持聚焦的前提下，需要将聚焦镜片的位置向上调整，现有中的聚焦镜片一般安装在激光加工头上，可以通过升降机构驱动激光加工头在Z轴方向上移动，进而调整聚焦镜片的位置。因为各透镜以及光束偏转组件3对激光光束的偏转角度是固定的，所以在激光光束脉冲能量不变的情况下，相邻透镜之间的距离改变后，会对应改变激光光束的传播光路，根据如前所述的通过光楔所能形成的圆形激光扫描轨迹的半径R＝H*tanθ，此处即为改变了H的值，进而改变所述激光扫描轨迹的线宽宽度。本实施例中通过调节透镜之间的间距来调节激光扫描轨迹的线宽宽度的方式，操作方便且易于实施，例如，通过包含多个透镜的调焦镜头即可实现透镜之间距离的改变和变焦。

对比于现有技术，本发明实施例提供的激光加工系统及可变线宽的激光加工方法具有以下进步：

通过光束偏转组件3使激光光束在待加工工件6做来回往复的运动，并通过加工平台5控制待加工工件6做定向移动，使激光器1发射的激光光束依次经过扩束镜2、光束偏转组件3、变焦镜片组4后在所述待加工工件6上运动形成具有一定线宽宽度的激光扫描轨迹；该激光扫描轨迹的线宽宽度远大于单个激光光斑的直径，且可以通过光束偏转组件3、变焦镜片组4调节激光光束做来回往复运动时的运动幅度来调节该激光扫描轨迹的线宽宽度，从而在不改变激光光束的脉冲能量和聚焦光斑的直径大小的前提下，实现了激光加工的线宽宽度的自由调节，适用性广。

本发明不局限于上述实施方式和实施例，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种激光加工系统，其特征在于，包括：

激光器，用于发射激光光束；

扩束镜，用于对所述激光光束进行扩束和准直；

光束偏转组件，用于偏转所述激光光束以及使所述激光光束做来回往复的运动；

变焦镜片组，用于使所述激光光束在待加工工件上聚焦；以及

加工平台，用于承载所述待加工工件以及控制所述待加工工件做定向移动；

其中，所述光束偏转组件、变焦镜片组还用于调节所述激光光束做来回往复运动时的运动幅度；

所述激光器发射的激光光束依次经过所述扩束镜、光束偏转组件、变焦镜片组后在所述待加工工件上形成具有一定线宽宽度的激光扫描轨迹。

2.如权利要求1所述的激光加工系统，其特征在于，所述光束偏转组件包括：

光楔，用于将所述激光光束偏转一定角度后射出；以及

旋转装置，用于控制所述光楔旋转，以使所述激光光束穿过所述光楔、变焦镜片组后在所述待加工工件上形成圆形激光扫描轨迹。

3.如权利要求2所述的激光加工系统，其特征在于，所述旋转装置上设有供所述激光光束穿过的通道结构，所述旋转装置安装于所述光楔的上方或者下方。

4.如权利要求1所述的激光加工系统，其特征在于，所述光束偏转组件包括：

反射镜，用于反射所述激光光束；以及

摆动装置，用于控制所述反射镜摆动，以使所述激光光束经过所述反射镜反射、变焦镜片组聚焦后在所述待加工工件上形成线形激光扫描轨迹。

5.如权利要求1所述的激光加工系统，其特征在于，所述变焦镜片组由至少两个透镜组成，所述透镜包括凸透镜、凹透镜中的一种或两种，且相邻透镜之间的间距可调。

6.一种可调线宽的激光加工方法，其特征在于，包括：

使激光光束依次经过扩束镜的扩束和准直、光束偏转组件的偏转、变焦镜片组的聚焦后在待加工工件上形成聚焦光斑；

通过光束偏转组件使所述聚焦光斑在所述待加工工件上做来回往复的运动，同时控制所述待加工工件做定向移动，使所述待加工工件上的聚焦光斑进一步运动，在所述待加工工件上形成具有一定线宽宽度的激光扫描轨迹；

通过所述光束偏转组件或变焦镜片组调节所述激光光束做来回往复运动时的运动幅度，进而调节所述激光扫描轨迹的线宽宽度。

7.如权利要求6所述的可调线宽的激光加工方法，其特征在于，所述通过光束偏转组件使所述聚焦光斑在所述待加工工件上做来回往复的运动，同时控制所述待加工工件做定向移动，使所述待加工工件上的聚焦光斑进一步运动，在所述待加工工件上形成具有一定线宽宽度的激光扫描轨迹包括：

通过所述光束偏转组件中的旋转装置控制所述光束偏转组件中的光楔匀速旋转，将经过所述光楔的激光光束偏转一定的角度后由所述变焦镜片组聚焦形成聚焦光斑，所述聚焦光斑在所述待加工工件上运动，形成相互叠加的圆形激光扫描轨迹；同时，控制所述待加工工件做定向移动，使所述聚焦光斑在所述待加工工件上进一步运动，形成一条逐渐延伸的螺旋状激光扫描轨迹。

8.如权利要求7所述的可调线宽的激光加工方法，其特征在于，

所述通过光束偏转组件调节所述激光光束做来回往复运动时的运动幅度，进而调节所述激光扫描轨迹的线宽宽度包括：

通过多个光楔的叠加或者选用楔角不同的光楔调节所述激光光束的偏转角度，以对应调节所述圆形激光扫描轨迹的直径以及所述螺旋状激光扫描轨迹的线宽宽度。

9.如权利要求7所述的可调线宽的激光加工方法，其特征在于，

所述通过光束偏转组件调节所述激光光束做来回往复运动时的运动幅度，进而调节所述激光扫描轨迹的线宽宽度还包括：

通过调整所述光楔的倾斜角度以改变所述激光光束在所述光楔上的入射角度，进而调节所述激光光束在所述光楔上的出射角度，以对应调节所述圆形激光扫描轨迹的直径以及所述螺旋状激光扫描轨迹的线宽宽度。

10.如权利要求6所述的可调线宽的激光加工方法，其特征在于，所述通过光束偏转组件使所述聚焦光斑在所述待加工工件上做来回往复的运动，同时控制所述待加工工件做定向移动，使所述待加工工件上的聚焦光斑进一步运动，在所述待加工工件上形成具有一定线宽宽度的激光扫描轨迹包括：

通过所述光束偏转组件中的摆动装置控制所述光束偏转组件中的反射镜以一定的摆角来回摆动，不断改变所述激光光束的反射方向，再通过所述变焦镜片组对所述激光光束聚焦形成聚焦光斑，所述聚焦光斑在所述待加工工件上运动，形成相互叠加的线形激光扫描轨迹；同时，控制所述待加工工件做定向移动，使所述聚焦光斑在所述待加工工件上进一步运动，形成一条逐渐延伸的锯齿状激光扫描轨迹。

11.如权利要求10所述的可调线宽的激光加工方法，其特征在于，

所述通过光束偏转组件调节所述激光光束做来回往复运动时的运动幅度，进而调节所述激光扫描轨迹的线宽宽度包括：

通过摆动装置控制所述反射镜摆动时的摆角角度来调节所述激光光束的反射角度，以对应调节所述线形激光扫描轨迹的长度以及所述锯齿状激光扫描轨迹的线宽宽度。

12.如权利要求6所述的可调线宽的激光加工方法，其特征在于，所述通过变焦镜片组调节所述激光光束做来回往复运动时的运动幅度，进而调节所述激光扫描轨迹的线宽宽度包括：

通过调整所述相邻透镜之间的间距调节所述变焦镜片组的聚焦焦距，进而调节所述激光光束做来回往复运动时的最大运动幅度，以对应调节所述激光扫描轨迹的线宽宽度；其中，所述变焦镜片组由至少两个透镜组成，所述透镜包括凸透镜、凹透镜中的一种或两种，且相邻透镜之间的间距可调。