CN210649092U - 多形状深微孔激光加工系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种多形状深微孔激光加工系统，本多形状深微孔激光加工系统包括：激光器、激光能量切换单元和激光扫描模块；其中所述激光能量切换单元适于将激光器发出激光反复切换成两种能量激光输出；即第一种能量激光通过激光扫描模块对位于基板上的待加工零件进行逐层堆积；以及第二种能量激光通过激光扫描模块在待加工零件逐层堆积过程中烧蚀微孔；本实用新型通过反复切换成两种能量激光输出对待加工零件进行逐层堆积烧蚀微孔，并通过控制脉冲激光的脉宽、峰值功率以将深微孔分成若干浅微孔进行增、减材加工，可实现各种形状的深微孔加工，深径比不受限制，加工效率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种激光打孔领域，尤其涉及一种多形状深微孔激光加工系统。
背景技术
零件的深微孔加工技术，一直以来是制造加工的难点，设所需加工的孔的直径为D，深度为H，空的深径比λ=H/D，目前的深微孔加工技术有：通过车、铣、钻等机加工模式加工深微孔，考虑到加工所需刀具的刚性、刀具的深径比限制，该种方式只能加工直径≥0.5mm，深度≤5mm的微孔，无法实现微米、纳米级别的深微孔加工；通过超短脉冲激光烧蚀技术加工深微孔，由于衍射规律的限制，聚焦光斑尺寸不可能小于半个波长，但是，超短脉冲激光具有极高的峰值能量，和物质相互作用可诱发多光子吸收，达到亚衍射极限，加工尺度可远小于聚焦光斑，微孔直径达到亚微米、纳米量级，该种加工方式的缺陷在于对于加工D≤300um的孔，其λ一般≤20，很难实现深孔加工；通过激光3D打印+机加工的方式制造深微孔，其原理是：将所需零件根据切片软件按一定厚度（10um-40um）切片，然后在基板上按零件切片厚度逐层熔融堆积，在堆积一定厚度（1mm-3mm）后，利用铣削、钻孔等加工模式加工所需微孔，然后再熔融堆积，如此反复直至完成加工，该种方式将所需的深微孔分解成λ较小的“浅”微孔加工，是一种复合加工模式；该种方式虽然能很好地完成深微孔加工，但是将激光增材制造设备与传统机加工模式相结合，整个加工过程工艺繁琐复杂，加工效率低下，且对设备的集成度要求很高，增材制造设备集成机加工设备成本较高。
因此，亟需开发一种新的多形状深微孔激光加工系统，以解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种多形状深微孔激光加工系统，以解决如何反复切换成两种能量激光输出将待加工零件逐层堆积烧蚀微孔的问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种多形状深微孔激光加工系统，其包括：激光器、激光能量切换单元和激光扫描模块；其中所述激光能量切换单元适于将激光器发出激光反复切换成两种能量激光输出；即第一种能量激光通过激光扫描模块对位于基板上的待加工零件进行逐层堆积；以及第二种能量激光通过激光扫描模块在待加工零件逐层堆积过程中烧蚀微孔。
进一步，所述第一种能量激光的平均功率范围为18W-30W；所述第一种能量激光的频率范围为65 kHz -180 kHz；所述第一种能量激光的脉宽范围为30ns-200ns。
进一步，所述第二种能量激光的平均功率范围为20W-30W；所述第二种能量激光的频率范围为30 kHz -100 kHz；所述第二种能量激光的脉宽范围不大于100ns。
进一步，所述激光能量切换单元包括：普克尔盒；所述激光器发出的激光经过通电状态下的普克尔盒时，激光离散以形成第一种能量激光；所述激光器发出的激光经过断电状态下的普克尔盒时，激光正常通过形成第二种能量激光。
进一步，所述激光扫描模块包括：场镜和振镜；所述场镜适于将通过的激光进行聚焦，并通过振镜将两种能量激光分别打在基板上相应位置。
进一步，所述激光器采用脉冲激光器。
本实用新型的有益效果是，本实用新型通过反复切换成两种能量激光输出对待加工零件进行逐层堆积烧蚀微孔，并通过控制脉冲激光的脉宽、峰值功率以将深微孔分成若干浅微孔进行增、减材加工，可实现各种形状的深微孔加工，深径比不受限制，加工效率高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的多形状深微孔激光加工系统的结构框图；
图2是本实用新型的多形状深微孔激光加工系统的结构图。
图中：支撑架1、普克尔盒2、激光扫描模块3、激光器4、反射镜5、密封腔6、保护镜窗7。
具体实施方式
现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
实施例1
图1是本实用新型的多形状深微孔激光加工系统的结构框图；
图2是本实用新型的多形状深微孔激光加工系统的结构图。
在本实施例中，如图1、图2所示，本实施例提供了一种多形状深微孔激光加工系统，其包括：激光器4、激光能量切换单元和激光扫描模块3；其中所述激光能量切换单元适于将激光器4发出激光反复切换成两种能量激光输出；即第一种能量激光通过激光扫描模块3对位于基板上的待加工零件进行逐层堆积；以及第二种能量激光通过激光扫描模块3在待加工零件逐层堆积过程中烧蚀微孔。
在本实施例中，本实施例通过反复切换成两种能量激光输出对待加工零件进行逐层堆积烧蚀微孔，并通过控制脉冲激光的脉宽、峰值功率以将深微孔分成若干浅微孔进行增、减材加工，可实现各种形状的深微孔加工，深径比不受限制，加工效率高。
在本实施例中，如图2所示，普克尔盒2、激光扫描模块3、激光器4、反射镜5均设置在支撑架1上；反射镜5适于调整激光器4射入普克尔盒2的角度。
在本实施例中，作为一种可选实施方式，对待加工零件逐层堆积烧蚀微孔的过程可在密封腔6中进行，且通过保护镜窗7可以根据实际的实验或加工要求更换保护镜窗7的透射波段。
在本实施例中，所述第一种能量激光的平均功率范围为18W-30W，优选为18W；所述第一种能量激光的频率范围为65 kHz -180 kHz，优选为120 kHz；所述第一种能量激光的脉宽范围为30ns-200ns，优选为120ns。
在本实施例中，所述第二种能量激光的平均功率范围为20W-30W，优选为25W；所述第二种能量激光的频率范围为30 kHz -100 kHz，优选为70 kHz；所述第二种能量激光的脉宽范围不大于100ns，优选为50ns。
为了将激光器4发出激光反复切换成两种能量激光输出，所述激光能量切换单元包括：普克尔盒2；所述激光器4发出的激光经过通电状态下的普克尔盒2时，激光离散以形成第一种能量激光；所述激光器4发出的激光经过断电状态下的普克尔盒2时，激光正常通过形成第二种能量激光。
在本实施例中，激光器4发出脉宽短、峰值功率高的超短脉冲激光，超短脉冲激光经过通电状态下的普克尔盒2离散成用于激光3D打印的脉冲串，该脉冲串经过激光扫描模块3进行所需零件的选择性激光熔融/烧结，在基板上熔融/烧结一定的厚度（1mm-3mm）后，控制普克尔盒2断电，通过激光扫描模块3将超短脉冲激光在熔融/烧结的零件上烧蚀微孔；普克尔盒2通电，脉冲串激光对熔融/烧结的零件进行再堆积，如此反复直至完成加工，通过控制脉冲激光的脉宽、峰值功率，将深微孔分成若干浅微孔进行增、减材加工。
为了能将两种能量激光分别打在基板上相应位置，所述激光扫描模块3包括：场镜和振镜；所述场镜适于将通过的激光进行聚焦，并通过振镜将两种能量激光分别打在基板上相应位置。
在本实施例中，依据零件的切片信息，并通过振镜中XY扫描镜控制激光光路轨迹；场镜主要用于对进入场镜的激光进行聚焦。
具体的，所述激光器4采用脉冲激光器4。
综上所述，本实用新型通过反复切换成两种能量激光输出对待加工零件进行逐层堆积烧蚀微孔，并通过控制脉冲激光的脉宽、峰值功率以将深微孔分成若干浅微孔进行增、减材加工，可实现各种形状的深微孔加工，深径比不受限制，加工效率高。
以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (6)
1.一种多形状深微孔激光加工系统，其特征在于，包括：
激光器、激光能量切换单元和激光扫描模块；其中
所述激光能量切换单元适于将激光器发出激光反复切换成两种能量激光输出；即
第一种能量激光通过激光扫描模块对位于基板上的待加工零件进行逐层堆积；以及
第二种能量激光通过激光扫描模块在待加工零件逐层堆积过程中烧蚀微孔。
2.如权利要求1所述的多形状深微孔激光加工系统，其特征在于，
所述第一种能量激光的平均功率范围为18W-30W；
所述第一种能量激光的频率范围为65kHz-180kHz；
所述第一种能量激光的脉宽范围为30ns-200ns。
3.如权利要求1所述的多形状深微孔激光加工系统，其特征在于，
所述第二种能量激光的平均功率范围为20W-30W；
所述第二种能量激光的频率范围为30 kHz -100 kHz；
所述第二种能量激光的脉宽范围不大于100ns。
4.如权利要求1所述的多形状深微孔激光加工系统，其特征在于，
所述激光能量切换单元包括：普克尔盒；
所述激光器发出的激光经过通电状态下的普克尔盒时，激光离散以形成第一种能量激光；
所述激光器发出的激光经过断电状态下的普克尔盒时，激光正常通过形成第二种能量激光。
5.如权利要求1所述的多形状深微孔激光加工系统，其特征在于，
所述激光扫描模块包括：场镜和振镜；
所述场镜适于将通过的激光进行聚焦，并通过振镜将两种能量激光分别打在基板上相应位置。
6.如权利要求1所述的多形状深微孔激光加工系统，其特征在于，
所述激光器采用脉冲激光器。
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Publications (1)
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| CN201921826451.5U Active CN210649092U (zh) | 2019-10-28 | 2019-10-28 | 多形状深微孔激光加工系统 |
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2019
- 2019-10-28 CN CN201921826451.5U patent/CN210649092U/zh active Active
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