CN110893519A - 一种双光源四工位的激光加工设备及加工方法 - Google Patents

一种双光源四工位的激光加工设备及加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双光源四工位的激光加工设备及加工方法，包括：激光发生模块，所述激光发生模块用于发射激光束，所述激光发生模块包括第一激光器和第二激光器；扩束模块，所述扩束模块用于调节激光束的光斑大小，所述扩束模块包括第一扩束镜和第二扩束镜；光路切换模块，所述光路切换模块用于控制激光束的传播路径，所述光路切换模块至少为四个；加工模块，所述加工模块将激光束进行聚焦加工，所述聚焦加工模块包括第一加工模块和第二加工模块。本发明通过光路切换模块改变光束的传播方向选择加工模式，使一种光源能够对应多种加工模式。

Description

一种双光源四工位的激光加工设备及加工方法
技术领域
本发明涉及激光加工领域，具体地涉及一种双光源四工位的激光加工设备及加工方法。
背景技术
在激光加工中，根据加工工艺的要求，需要对飞秒、皮秒激光器进行一些高要求的产品进行精密加工，在能够达到技术要求的前提下，选择最实惠的激光器类型。目前的激光加工系统，一台设备平台上一般只有一种光源，和一种加工模式。如果想要对不同的激光光源进行不同加工方式的测试，就会增加很多成本。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
本发明提供一种双光源四工位的激光加工设备，能够在一个设备平台上通过设置多种光源和加工模式，可以通过改变光束的传播路径实现不同的加工模式，减少成本。
为了实现根据本发明的这些目的和其他优点，提供了一种双光源四工位的激光加工设备，包括：
激光发生模块，所述激光发生模块用于发射激光束，所述激光发生模块包括第一激光器和第二激光器；
扩束模块，所述扩束模块用于调节激光束的光斑大小，所述扩束模块包括第一扩束镜和第二扩束镜；
光路切换模块，所述光路切换模块用于控制激光束的传播路径，所述光路切换模块至少为四个；
加工模块，所述加工模块将激光束进行聚焦加工，所述聚焦加工模块包括第一加工模块和第二加工模块。
优选的是，所述第一激光器为飞秒激光器，所述第二激光器为皮秒激光器。
优选的是，所述扩束模块还包括用于调整激光束偏振状态的波片，所述波片为四分之一波片。
优选的是，所述光路切换模块包括用于控制光路反射镜位置的气动滑台和用于改变激光束传播路径的光路反射镜。
优选的是，所述第一加工模块为振镜加工模块，所述第二加工模块为切割头加工模块。
优选的是，还包括反射镜组。
优选的是，还包括控制加工模式的PLC控制系统，所述PLC控制系统连接激光发生模块和光路切换模块。
本发明的另一个目的是提供一种双光源四工位的激光加工设备的加工方法，包括以下步骤：
S1、根据实际需求通过PLC控制系统控制激光发生模块发射皮秒或飞秒激光束，所述激光束经反射镜进入扩束镜，根据实际需求选择合适的扩束镜改变激光束的光斑大小；
S2、将经扩束镜改变的激光束射向波片调整激光束的偏振状态；
S3、根据实际需求通过PLC控制系统控制光路切换模块调整激光束的传播路径并经反射镜反射至加工模块中，选择振镜加工模块或切割头加工模块进行加工；
S4，最后加工模块对产品进行切割加工。
优选的是，加工模块加工切割时，由运动平台带动产品运动完成加工切割。
本发明与现有技术相比，有益效果为：通过在同一平台上设立多个光源和多种加工模式，根据实际需求通过光路切换模块改变光束的传播方向选择加工模式，使一种光源能够对应多种加工模式。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的光路结构示意图。
图2为本发明实施例的飞秒振镜加工光路结构示意图。
图3为本发明实施例的飞秒切割头加工光路结构示意图。
图4为本发明实施例的皮秒振镜加工光路结构示意图。
图5为本发明实施例的皮秒切割头加工光路结构示意图。
图6为本发明实施例的光路切换模块结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
本发明实施例的说明书和权利要求书中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述对象的特定顺序。
在本发明实施例的描述中，除非另有说明，“多个”“多种”的含义是指两个或两个以上。
本发明提供一种双光源四工位的激光加工设备，包括：激光发生模块，所述激光发生模块用于发射激光束，所述激光发生模块包括第一激光器和第二激光器；扩束模块，所述扩束模块用于调节激光束的光斑大小，所述扩束模块包括第一扩束镜和第二扩束镜；光路切换模块，所述光路切换模块用于控制激光束的传播路径，所述光路切换模块至少为四个；加工模块，所述加工模块将激光束进行聚焦加工，所述聚焦加工模块包括第一加工模块和第二加工模块。本发明通过在同一平台上设立多个光源和多种加工模式，根据实际需求通过光路切换模块改变光束的传播方向选择加工模式，使一种光源能够对应多种加工模式。
本发明提供的激光加工设备，主要应用在激光切割工艺中，
下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本发明实施例提供的加工设备进行详细地说明。
在本发明提供一种双光源四工位的激光加工设备，如图1所示，该加工设备包括：激光发生模块，所述激光发生模块用于发射激光束；扩束模块，所述扩束模块用于调节激光束的光斑大小；光路切换模块，所述光路切换模块用于控制激光束的传播路径；加工模块，所述加工模块将激光束进行聚焦加工。
在本发明的实施例中，所述激光发生模块包括第一激光器和第二激光器；所述扩束模块包括第一扩束镜和第二扩束镜；所述光路切换模块至少为四个；所述聚焦加工模块包括第一加工模块和第二加工模块。
可以理解，在实际需求中，工作人员可以根据不同的加工产品选择不同的激光器以适应各类情况，本发明在此不做任何限制。
可选的，为了便于理解本发明的技术方案，在本发明提供的实施例中，所述第一激光器为飞秒激光器，所述第二激光器为皮秒激光器。
可以理解，根据两种激光器本身出射的激光光斑大小选择合适倍数的扩束器，使的扩束后的光斑直径一样。
可选的，为了改变激光束的偏振状态，在本发明的实施例中，所述扩束模块还包括用于调整激光束偏振状态的波片。
可选的，所述波片为四分之一波片。
如图6所示，可以理解，在本发明的技术方案中，是通过改变激光束的传播方向实现多种加工模式的，那么需要光路切换模块能够灵活的改变光路，因此，在本发明的实施例中，所述光路切换模块包括用于控制光路反射镜2位置的气动滑台1和用于改变激光束传播路径的光路反射镜2。
可以理解，在本发明的技术方案中，是通过切换光路选择不同的加工模式实现多工位加工的，因此，在本发明的实施例中，所述第一加工模块为振镜加工模块，所述第二加工模块为切割头加工模块。
可以理解，本发明的实施例还包括反射镜组。
可以理解，为了能够根据实际需求选择不同的激光束和加工模式，需要控制系统进行控制，以便于快速实现，因此，在本发明的实施例中，还包括控制加工模式的PLC控制系统，所述PLC控制系统连接激光发生模块和光路切换模块。
本发明还提供了一种双光源四工位的激光加工设备的加工方法，包括以下步骤：
S1、根据实际需求通过PLC控制系统控制激光发生模块发射皮秒或飞秒激光束，所述激光束经反射镜进入扩束镜，根据实际需求选择合适的扩束镜改变激光束的光斑大小；
S2、将经扩束镜改变的激光束射向波片调整激光束的偏振状态；
S3、根据实际需求通过PLC控制系统控制光路切换模块调整激光束的传播路径并经反射镜反射至加工模块中，选择振镜加工模块或切割头加工模块进行加工；
S4、最后加工模块对产品进行切割加工。
可以理解，为了便于加工，加工模块加工切割时，由运动平台带动产品运动完成加工切割。
实施例1：飞秒振镜加工模式
如图2所示，本发明提供一种飞秒振镜加工模式，由飞秒激光器发射飞秒激光束，经反射镜M2反射依次进入第一扩束镜中调整飞秒激光束的光斑大小、第一波片B1中调整飞秒激光束的偏振状态，再经过反射镜M7、M8反射进入振镜加工模块中，最后振镜加工模块对运动平台上的产品进行加工。
实施例2：飞秒切割头加工模式
如图3所示，本发明提供一种飞秒切割头加工模式，由飞秒激光器发射飞秒激光束，经反射镜M2反射依次进入第一扩束镜中调整飞秒激光束的光斑大小、第一波片B1中调整飞秒激光束的偏振状态，再依次通过第三光路切换模块G3中的光路反射镜2反射、第四光路切换模块G4中的光路反射镜2反射，改变飞秒激光束的传播方向，然后经反射镜M5、M6反射进入切割头加工模块中，最后切割头加工模块对运动平台上的产品进行加工。
实施例3：皮秒振镜加工模式
如图4所示，本发明提供一种皮秒振镜加工模式，由皮秒激光器发射皮秒激光束，经反射镜M1反射一次进入第二扩束镜中调整皮秒激光束的光斑大小、第二波片B2中调整皮秒激光束的偏振状态，再经过反射镜M3反射只第二光路切换模块G2中，经第二光路切换模块G2中的光路反射镜2反射，改变皮秒激光束的传播方向，然后经反射镜M7、M8反射进入振镜加工模块中，最后振镜加工模块对运动平台上的产品进行加工。
实施例4：皮秒切割头加工模块
如图5所示，本发明提供一种皮秒切割头加工模式，由皮秒激光器发射皮秒激光束，经反射镜M1反射一次进入第二扩束镜中调整皮秒激光束的光斑大小、第二波片B2中调整皮秒激光束的偏振状态，经第一光路切换模块G1中的光路反射镜2反射改变皮秒激光束的传播方向，然后经反射镜M4、M5、M6反射进入切割头加工模块中，最后切割头加工模块对运动平台上的产品进行加工。
在本发明的技术方案中，通过对光束传输路径的改变，使两种光束都能传输到不同的聚焦模块，来达到切换不同光源不同加工模式的效果。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种双光源四工位的激光加工设备，其特征在于，包括：
激光发生模块，所述激光发生模块用于发射激光束，所述激光发生模块包括第一激光器和第二激光器；
扩束模块，所述扩束模块用于调节激光束的光斑大小，所述扩束模块包括第一扩束镜和第二扩束镜；
光路切换模块，所述光路切换模块用于控制激光束的传播路径，所述光路切换模块至少为四个；
加工模块，所述加工模块将激光束进行聚焦加工，所述聚焦加工模块包括第一加工模块和第二加工模块。
2.如权利要求1所述的一种双光源四工位的激光加工设备，其特征在于，所述第一激光器为飞秒激光器，所述第二激光器为皮秒激光器。
3.如权利要求1所述的一种双光源四工位的激光加工设备，其特征在于，所述扩束模块还包括用于调整激光束偏振状态的波片，所述波片为四分之一波片。
4.如权利要求1所述的一种双光源四工位的激光加工设备，其特征在于，所述光路切换模块包括用于控制光路反射镜位置的气动滑台和用于改变激光束传播路径的光路反射镜。
5.如权利要求1所述的一种双光源四工位的激光加工设备，其特征在于，所述第一加工模块为振镜加工模块，所述第二加工模块为切割头加工模块。
6.如权利要求1所述的一种双光源四工位的激光加工设备，其特征在于，还包括反射镜组。
7.如权利要求1所述的一种双光源四工位的激光加工设备，其特征在于，还包括控制加工模式的PLC控制系统，所述PLC控制系统连接激光发生模块和光路切换模块。
8.一种双光源四工位的激光加工设备的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据实际需求通过PLC控制系统控制激光发生模块发射皮秒或飞秒激光束，所述激光束经反射镜进入扩束镜，根据实际需求选择合适的扩束镜改变激光束的光斑大小；
S2、将经扩束镜改变的激光束射向波片调整激光束的偏振状态；
S3、根据实际需求通过PLC控制系统控制光路切换模块调整激光束的传播路径并经反射镜反射至加工模块中，选择振镜加工模块或切割头加工模块进行加工；
S4、最后加工模块对产品进行切割加工。
9.如权利要求8所述的一种双光源四工位的激光加工设备的加工方法，其特征在于，加工模块加工切割时，由运动平台带动产品运动完成加工切割。
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