CN212470238U - 一种激光加工设备 - Google Patents
一种激光加工设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN212470238U CN212470238U CN202021660584.2U CN202021660584U CN212470238U CN 212470238 U CN212470238 U CN 212470238U CN 202021660584 U CN202021660584 U CN 202021660584U CN 212470238 U CN212470238 U CN 212470238U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser
- module
- scanning
- laser beam
- motion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种激光加工设备,包括激光器模块、光路模块、激光扫描模块、精密运动平台、对准模块和控制单元。本实用新型可对激光加工工艺进行优化,有效改善激光加工中的锥度问题,提高待加工物料的加工质量,和通过光路优化,改变光斑特性的方案相比,可以减小系统设计的复杂度,降低系统开发成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种激光加工设备,属于激光加工技术领域。
背景技术
激光加工是利用高功率密度激光束照射被切割材料,使材料很快被加热至汽化温度,蒸发形成孔洞,随着光束对材料的移动,孔洞连续形成宽度很窄的切缝,完成对材料的切割。
结合图4所示,针对现有的激光加工工艺,能量分布为高斯分布的激光束,在到达工作面后,由于其光斑特性,激光束对待加工物料的加工剖面进行切割后,在加工剖面容易形成一定的加工锥度,造成被加工物料的上下加工面的切割深度不一致,影响了加工质量。现有技术多采用优化光路,改变光斑特性的方法改善加工面的锥度,需要增加部件,开发成本高也增加了系统的复杂度。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种激光加工设备,能够用于改善物料加工面的锥度,提高物料的加工质量。
为了解决上述问题,本实用新型采用的技术方案如下:
一种激光加工设备,它包括:
激光器模块,产生加工所用的激光束;
光路模块,用于对激光束进行整形以及改变激光束的传播路径,所述激光束经过所述光路模块后入射至激光扫描模块;
激光扫描模块,用于按照待加工物料的扫描路径调整所述激光束,使得所述激光束按照扫描路径对待加工物料进行扫描;
精密运动平台,包括运动控制器和运动台,所述运动控制器用于控制运动台在竖直平面内的弧摆运动,所述运动台用于放置待加工物料;
对准模块,用于观测所述运动台竖直面内的弧摆运动位置;
控制单元,包括上位机和与它连接的扫描控制器,所述上位机分别与对准模块及运动控制器相连接,所述扫描控制器分别与激光器模块及激光扫描模块相连接,用于控制激光器模块及激光扫描模块。
进一步,所述激光器模块为飞秒激光器,所述激光束为高斯激光。
进一步,所述光路模块包括整形扩束单元和光束切换单元,所述整形扩束单元用于调节所述激光束的平行度和光斑大小,所述光束切换单元用于改变所述激光束的传播路径。
进一步,所述光束切换单元包括沿依次布设的第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜。
进一步,所述激光扫描模块包括扫描振镜和聚焦透镜,用于将所述激光束聚焦到待加工物料表面。
进一步,所述对准模块为相机检测单元。
进一步,所述运动台在竖直面内弧摆运动的行程为±10°,定位精度为±30urad,双向重复定位精度为±5urad。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果在于:
1、本实用新型的激光加工设备可对激光的加工工艺进行优化,有效改善激光加工中的锥度问题,提高待加工物料的加工质量,和通过光路优化,改变光斑特性的方法相比,可以减小系统设计的复杂度,降低系统开发成本。
2、本实用新型激光加工设备中的对准模块,可将观测到的运动台的弧摆运动位置传输给上位机,接着上位机对运动控制器发出指令,由运动控制器实现对运动台的位置进行微调。
附图说明
图1为本实用新型激光加工设备一实施例的结构示意图;
图2为本实用新型所涉及的光路模块的结构示意图;
图3为本实用新型所涉及的运动台弧摆运动示意图;
图4为现有技术加工物料的激光切割剖面图;
图5为本实用新型所涉及的待加工物料在竖直面内的正向加工剖面图;
图6为本实用新型所涉及的待加工物料在竖直面内的负向加工剖面图;
图7为本实用新型所涉及的待加工物料在锥度改善后的加工剖面图;
图8为本实用新型所涉及的待加工物料沿周线进行双侧扫描的示意图;
图9为本实用新型所涉及的待加工物料沿圆弧进行双侧扫描的示意图;
图10为本实用新型所涉及的待加工物料沿周线进行单侧扫描的示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的详细说明。根据下面的说明,本实用新型的目的、技术方案和优点将更加清楚。需要说明的是,所描述的实施例是本实用新型的优选实施例,而不是全部的实施例。
结合图1所示,一种激光加工设备,包括激光器模块130、光路模块200、激光扫描模块140、精密运动平台、对准模块400和控制单元。
所述激光器模块130产生加工所用的激光束,激光器模块130优选为飞秒激光器,所述激光束为高斯激光。所述光路模块200用于对激光束进行整形以及改变激光束的传播路径,所述激光束经过所述光路模块200后入射至激光扫描模块。所述激光扫描模块140用于按照待加工物料的扫描路径调整所述激光束,使得所述激光束按照扫描路径对待加工物料进行扫描。所述精密运动平台包括运动控制器150和运动台500,所述运动控制器150用于控制运动台500在竖直平面内的弧摆运动,所述运动台500用于放置待加工物料。所述对准模块400用于观测所述运动台500竖直面内的弧摆运动位置,对准模块400优选为相机检测单元。所述控制单元包括上位机110和与它连接的扫描控制器120,所述上位机110分别与对准模块400及运动控制器150相连接,所述扫描控制器120分别与激光器模块130及激光扫描模块140相连接,用于控制激光器模块130及激光扫描模块140。
如图2所示,所述光路模块200包括整形扩束单元201和光束切换单元A,所述整形扩束单元201用于调节所述激光束的平行度和光斑大小,所述光束切换单元A用于改变所述激光束的传播路径。所述光束切换单元A包括沿依次布设的第一反射镜202、第二反射镜203、第三反射镜204和第四反射镜205。
继续参考图1,所述激光扫描模块140包括扫描振镜141和聚焦透镜142,用于将所述激光束聚焦到待加工物料表面。
基于上述激光加工设备的锥度改善方法,包括以下步骤:
S1、激光器模块130发射出激光束,激光束进入光路模块200中的整形扩束单元201,整形扩束单元201将激光束调整到加工所需直径后进入光束切换单元;
S2、激光束经过光束切换单元中的多个反射镜反射后进入激光扫描模块140中;
S3、所述激光扫描模块140按照待加工物料的扫描路径调整激光束,所述激光束按照扫描路径对待加工物料进行扫描。
步骤S3具体包括步骤S31和步骤S32:
S31、首先将运动台500调整到竖直面内的正向指定位置,通过对准模块400的观测,对运动台500的垂向自由度位置和竖直面内的正向弧摆位置进行微调,在所述运动台500到达理想位置后,所述激光扫描模块140按照待加工物料的扫描路径,完成对待加工物料的首次扫描;
S32、完成首次扫描后,再将运动台500调整到竖直面内的负向指定位置,通过对准模块400的观测,对运动台的垂向自由度位置和竖直面内的负向弧摆位置进行微调,在所述运动台500到达理想位置后,所述激光扫描模块140按照待加工物料的扫描路径,完成对待加工物料的二次扫描。
首次扫描和步骤S32的二次扫描,分别对应待加工物料的不同扫描区域。
图4为传统工艺加工物料激光切割剖面图,加工物料600在经过加工后会在加工剖面形成一定角度的锥度面700。
图5和图6分别为加工物料的正向加工及负向加工剖面示意图,运动台500的弧摆运动角度为θ,该角度下,运动台工作面内的光斑处于焦面位置。运动台处于竖直面内的正向加工位置时,加工物料的左剖面610处的锥度会增大,右剖面620处的锥度得到了有效的改善。运动台处于竖直面内的负向位置时,加工物料的右剖面620处的锥度会增大,左剖面610处的锥度得到了有效的改善。
如图7所示,在完成待加工物料的首次扫描和二次扫描后,加工物料的剖面的正向和负向锥度都得到了有效的改善。
如图8和9所示,分别对应待加工物料沿直线和沿圆弧进行双侧扫描,所述加工物料的线宽为d,光斑直径为n,相邻两光斑的圆心距离为f,加工过程中,首次扫描和二次扫描的光斑的重叠率为m,光斑直径和加工物料切割的最小线宽之间存在以下关系:
d≥2n-f
以上所述,仅是本实用新型优选实施例的描述说明,并非对本实用新型保护范围的限定,显然,任何熟悉本领域的技术人员基于上述实施例,可轻易想到替换或变化以获得其他实施例,这些均应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种激光加工设备,其特征在于,它包括:
激光器模块,产生加工所用的激光束;
光路模块,用于对激光束进行整形以及改变激光束的传播路径,所述激光束经过所述光路模块后入射至激光扫描模块;
激光扫描模块,用于按照待加工物料的扫描路径调整所述激光束,使得所述激光束按照扫描路径对待加工物料进行扫描;
精密运动平台,包括运动控制器和运动台,所述运动控制器用于控制运动台在竖直平面内的弧摆运动,所述运动台用于放置待加工物料;
对准模块,用于观测所述运动台竖直面内的弧摆运动位置;
控制单元,包括上位机和与它连接的扫描控制器,所述上位机分别与对准模块及运动控制器相连接,所述扫描控制器分别与激光器模块及激光扫描模块相连接,用于控制激光器模块及激光扫描模块。
2.根据权利要求1所述的激光加工设备,其特征在于:
所述激光器模块为飞秒激光器,所述激光束为高斯激光。
3.根据权利要求1所述的激光加工设备,其特征在于:
所述光路模块包括整形扩束单元和光束切换单元,所述整形扩束单元用于调节所述激光束的平行度和光斑大小,所述光束切换单元用于改变所述激光束的传播路径。
4.根据权利要求3所述的激光加工设备,其特征在于:
所述光束切换单元包括沿依次布设的第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜。
5.根据权利要求1所述的激光加工设备,其特征在于:
所述激光扫描模块包括扫描振镜和聚焦透镜,用于将所述激光束聚焦到待加工物料表面。
6.根据权利要求1所述的激光加工设备,其特征在于:
所述对准模块为相机检测单元。
7.根据权利要求1所述的激光加工设备,其特征在于:
所述运动台在竖直面内弧摆运动的行程为±10°,定位精度为±30urad,双向重复定位精度为±5urad。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202021660584.2U CN212470238U (zh) | 2020-08-11 | 2020-08-11 | 一种激光加工设备 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202021660584.2U CN212470238U (zh) | 2020-08-11 | 2020-08-11 | 一种激光加工设备 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN212470238U true CN212470238U (zh) | 2021-02-05 |
Family
ID=74452062
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202021660584.2U Active CN212470238U (zh) | 2020-08-11 | 2020-08-11 | 一种激光加工设备 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN212470238U (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114200890A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-03-18 | 广东工业大学 | 一种激光加工装置及方法 |
-
2020
- 2020-08-11 CN CN202021660584.2U patent/CN212470238U/zh active Active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114200890A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-03-18 | 广东工业大学 | 一种激光加工装置及方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104570363B (zh) | 一种高斯激光束整形方法和装置及精密激光微孔加工装置 | |
CN101868321B (zh) | 用于激光加工的装置和方法 | |
EP2716397A1 (en) | Laser working head, laser working device, optical system for laser working device, laser working method, and laser focusing method | |
US20090320524A1 (en) | Glass sheet cutting by laser-guided gyrotron beam | |
CN113579517B (zh) | 一种四振镜群孔加工方法 | |
CN108890138A (zh) | 一种用于陶瓷基复合材料的超快激光抛光加工方法 | |
CN111618424B (zh) | 一种三轴振镜共轴调节装置及焦距确认方法 | |
CN113634769B (zh) | 基于高斯光束、光束整形复合光束的金属slm打印系统 | |
CN110681992A (zh) | 一种可调变的宽带激光加工光学系统及加工方法 | |
CN212470238U (zh) | 一种激光加工设备 | |
WO2021053105A4 (en) | Machining apparatus for laser machining a workpiece, method for laser machining a workpiece | |
CN217142702U (zh) | 一种表面结构激光加工装置 | |
CN111037115A (zh) | 一种雾面玻璃的激光切割方法及装置 | |
CN111375902A (zh) | 基于扫描振镜的激光加工小孔装置 | |
CN115453767A (zh) | 一种点环分布激光光学系统及使用方法 | |
CN215393264U (zh) | 一种五轴四联动打孔装置 | |
CN115351439B (zh) | 一种基于激光角度控制的激光切割装置及快速切割方法 | |
CN116475589A (zh) | 一种基于旋光系统的摆动式切割-测量一体化方法 | |
KR20220032862A (ko) | 레이저 가공 시스템 및 방법 | |
CN112059434A (zh) | 一种激光加工设备及锥度改善方法 | |
KR20130138575A (ko) | 레이저 가공방법 | |
CN207888077U (zh) | 一种1064nm红外皮秒激光钻石切割设备 | |
CN214134538U (zh) | 一种激光打孔设备 | |
EP4035820A1 (en) | Laser processing head having a diaphragm to increase scan field of the laser beam | |
CN111843246B (zh) | 一种基于离焦控制技术的激光纵向钻孔方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 200233 No. 770, Xuhui District, Shanghai, Yishan Road Patentee after: Shanghai Laser Technology Research Institute Co.,Ltd. Address before: 200233 No. 770, Xuhui District, Shanghai, Yishan Road Patentee before: Shanghai Institute of Laser Technology |