CN213969515U - 激光加工装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种激光加工装置，包括载物平台、激光系统和升降装置，载物平台用于放置待加工的工件；激光系统包括激光头、振镜和调焦模组，调焦模组包括聚焦镜和调节机构，聚焦镜设置在调节机构的输出端上，调节机构用于驱使聚焦镜靠近或远离载物平台，激光头用于产生激光束，激光束的光路经过振镜和聚焦镜；调节机构设置在升降装置的输出端上，升降装置用于驱使振镜和调节机构靠近或远离载物平台。本实用新型的激光加工装置能够灵活地调整光斑的大小和位置。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光加工技术领域，尤其是涉及一种激光加工装置。
背景技术
近年来，激光加工技术被广泛应用于硬质材料(如金刚石)的切割。激光加工技术是利用高功率密度激光束照射工件，使激光作用区内的材料融化或汽化蒸发，以形成孔洞的加工过程。
现有的激光加工装置，由于本身结构的限制，光斑无法灵活调整，难以加工微孔和形状各异的孔，无法满足日益增长的需求。
实用新型内容
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种激光加工装置，能够灵活地调整光斑的大小和位置。
根据本实用新型的第一方面实施例的激光加工装置，包括：载物平台，所述载物平台用于放置待加工的工件；激光系统，所述激光系统包括激光头、振镜和调焦模组，所述调焦模组包括聚焦镜和调节机构，所述聚焦镜设置在所述调节机构的输出端上，所述调节机构用于驱使所述聚焦镜靠近或远离所述载物平台，所述激光头用于产生激光束，所述激光束的光路经过所述振镜和所述聚焦镜；升降装置，所述调节机构设置在所述升降装置的输出端上，所述升降装置用于驱使所述振镜和所述调节机构靠近或远离所述载物平台。
根据本实用新型实施例的激光加工装置，至少具有如下有益效果：激光头发出的激光束会经过振镜和聚焦镜，振镜可快速改变激光束的方向，聚焦镜可聚焦激光束，而调节机构可单独调节聚焦镜与载物平台之间的距离，升降装置可整体调节振镜和调节机构的位置，使振镜和调节机构靠近或远离载物平台；调节机构和升降装置相互配合，可灵活调整聚焦在工件上的光斑的大小和位置，实现微孔和形状各异的孔的加工，满足日益增长的需求。
根据本实用新型的一些实施例，所述升降装置的行程大于所述调节机构的行程。
根据本实用新型的一些实施例，所述调节机构包括导向座、安装环和调节环，所述导向座固定于所述升降装置的输出端，所述聚焦镜固定于所述安装环，所述安装环与所述导向座滑动连接，所述安装环与所述调节环螺纹连接，所述调节环与所述导向座转动连接。
根据本实用新型的一些实施例，还包括吹气装置，所述吹气装置包括气嘴，所述气嘴固定于所述升降装置的输出端，所述气嘴中设置有出气孔，所述激光束的光路经过所述出气孔。
根据本实用新型的一些实施例，所述出气孔的轴心与所述激光束的光路重合。
根据本实用新型的一些实施例，所述出气孔的内径沿出气方向逐渐变小。
根据本实用新型的一些实施例，所述载物平台为X-Y运动平台。
根据本实用新型的一些实施例，所述激光系统还包括扩束镜和光阑，所述激光束的光路依次经过所述扩束镜、所述光阑和所述振镜。
根据本实用新型的一些实施例，还包括抽气装置，所述抽气装置包括抽气管，所述抽气管的进气口位于所述载物平台的一侧。
根据本实用新型的一些实施例，所述激光束为紫外光激光、近红外光激光或远红外光激光。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明，其中：
图1为本实用新型实施例的激光加工装置的示意图；
图2为图1中调焦模组和吹气装置的剖视图；
图3为图1中调焦模组和吹气装置的另一角度的剖视图。
附图标记：激光系统100、激光头110、第一反射镜120、扩束镜130、光阑140、第二反射镜150、振镜160、调焦模组170、导向座171、销钉172、安装环173、聚焦镜174、调节环175、底座176、容置孔181、限位孔182、台阶面183、轴肩184、升降装置200、吹气装置300、卡环310、平面透镜320、密封圈330、装座340、锁紧螺母350、限位台阶351、气嘴360、出气孔361、定位环362、进气孔363、气道364、载物平台400。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
本实用新型的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
参照图1至图3，根据本实用新型实施例的激光加工装置，包括激光系统100、升降装置200和载物平台400。载物平台400用于放置待加工的工件。激光系统100包括激光头110、振镜160和调焦模组170。调焦模组170包括聚焦镜174和调节机构，聚焦镜174设置在调节机构的输出端上，调节机构用于驱使聚焦镜174靠近或远离载物平台400。激光头110用于产生激光束，光束的光路经过振镜160和聚焦镜174。
调节机构设置在升降装置200的输出端上，升降装置200用于驱使振镜160和调节机构靠近或远离载物平台400。
振镜可快速改变激光束的方向，聚焦镜174具有聚焦激光束的作用。调节机构可单独调节聚焦镜174与载物平台400之间的距离，升降装置200可整体调节振镜160和调节机构的位置，使振镜160和调节机构靠近或远离载物平台400，由此可灵活调整聚焦在工件上的光斑的大小和位置(因为工件的表面存在高度不一致的情况，此时需要调节光斑在Z轴方向的位置)，实现微孔和形状各异的孔的加工，满足日益增长的需求。此外，将激光束聚焦到所需加工区域，还可提高能量利用率，减少能源损耗。
具体的，升降装置200可选择直线电机，振镜160和调节机构均设置在直线电机的动子上。此外，升降装置200也可选择丝杆、螺母和电机，电机的转轴与丝杆连接，振镜160和调节机构均设置在螺母上，电机通电启动后，振镜160和调节机构即可靠近或远离载物平台400。
在本实用新型的进一步实施例中，升降装置200的行程大于调节机构的行程。此时，可通过升降装置200将振镜160和调节机构快速地调整到目标位置，再通过调节机构实现光斑的微调，使光斑可快速地调整到目标位置，聚焦到目标大小。由此，在保证调节精度的同时，还可减少调节时间。
参照图1至图3，在本实用新型的一些具体实施例中，调节机构包括导向座171、安装环173和调节环175。导向座171固定于升降装置200的输出端，聚焦镜174固定于安装环173，安装环173与导向座171滑动连接，安装环173与调节环175螺纹连接，调节环175与导向座171转动连接。
具体的，安装环173沿Z轴方向开有螺纹孔，聚焦镜174与螺纹孔螺纹配合，从而将聚焦镜174固定于安装环173。此外，安装环173也可沿Z轴方向开通孔，通孔的内壁开凹槽，聚焦镜174上对应设置凸起，聚焦镜174插入到通孔中，凸起卡入到凹槽中，从而将聚焦镜174固定于安装环173。
导向座171中开有容置孔181，安装环173与容置孔181间隙配合，安装环173插设在容置孔181中。此时，安装环173在容置孔181中可沿Z轴方向滑动，以及绕Z轴旋转。为限制安装环173绕Z轴的转动，导向座171沿Z轴方向还开有限位孔182，安装环173上固定有销钉172，销钉172插设在限位孔182中，由此限制安装环173绕Z轴的转动。
调节环175套设在导向座171外，由此调节环175可相对导向座171绕Z轴旋转。为防止调节环175脱离导向座171，在调节环175内设置有台阶面183，在导向座171外表面的轴肩184，台阶面183与轴肩184抵持，由此限制调节环175相对导向座171沿Z轴正方向的运动。底座176与调节环175的下端面抵持，底座176与导向座171通过螺钉锁紧固定，从而限制调节环175相对导向座171沿Z轴负方向运动。由此，调节环175与导向座171实现了转动连接，且调节环175不会脱离导向座171。
综上，通过旋转调节环175，可使聚焦镜174沿Z轴方向运动，导向座171固定于升降装置200的输出端，升降装置200也可驱使聚焦镜174沿Z轴方向运动。导向座171的外表面和调节环175的外表面分别设置刻度后，可实现精细的量化调节。
参照图1至图3，在本实用新型的一些实施例中，还包括吹气装置300，吹气装置300包括气嘴360，气嘴360固定于升降装置200的输出端，气嘴360中设置有出气孔361，激光束的光路经过出气孔361。
气流对准直吹激光束的作用区域，相比于侧方吹气，气流直吹可有效地清除掉加工孔内的残渣，避免残渣堆积在加工孔中。此外，气流可与工件发生热交换，有助于工件快速散热，避免工件因热应力过大而造成碎裂。
气嘴360设置在升降装置200的输出端上，可使气嘴360与振镜160、调焦模组170同步移动，气流始终吹向激光束聚焦的位置，除渣效果好。
具体的，吹气装置还包括安装座340和锁紧螺母350，气嘴360通过锁紧螺母350固定在安装座340上。安装座340中设置有气道364，气嘴360在Z轴正方向的一端插设在气道364中，出气孔361与气道364连通。气嘴360的外周向面上设置有定位环362，锁紧螺母350中设置有限位台阶351，锁紧螺母350与安装座340螺纹配合后，限位台阶351和安装座340夹紧定位环362，从而将气嘴360固定在安装座340上。
安装座340与底座176通过螺钉锁紧固定，而底座176与导向座171固定连接，由此将气嘴360固定于升降装置200的输出端。
此外，为防止气道364漏气，同时保证透过聚焦镜174的激光能穿过出气孔361，在气道364的Z轴正方向的一侧设置有平面透镜320，平面透镜320在Z轴负方向的一侧设置有密封圈330，平面透镜320在Z轴正方向的一端与卡环310抵持，而卡环310与安装座340固定连接(通过螺纹连接或粘接实现)。
安装座340中还设置有进气孔363，进气孔363与气道364连通。进气孔363与空压机连通后，即可实现气嘴360的出气。
参照图2和图3，在本实用新型的进一步实施例中，出气孔361的轴心与激光束的光路重合。由此，从出气孔361喷出的气流，直吹工件加工区域的中心位置，气流能够即时去除加工产生的熔化的材料，从而改善除渣效果，加速散热。
参照图2和图3，在本实用新型的进一步实施例中，出气孔361的内径沿出气方向(即Z轴负方向)逐渐变小。在出气孔361中通入的气体的流量不变的情况下，出气孔361的出气口因为变窄，因此，气体的流速增大，由此可加强气流可对残渣形成更有力的冲击，从而增强除渣效果，加快散热。
参照图1，在本实用新型的一些实施例中，载物平台400为X-Y运动平台。X-Y运动平台可使工件沿X轴方向和Y轴方向运动，从而调整工件的加工位置。
参照图1和图2，在本实用新型的一些实施例中，激光系统100还包括扩束镜130和光阑140，激光束的光路依次经过扩束镜130、光阑140和出气孔361。扩束镜130能够扩大激光束的直径，并进行准直，使出射光束的平行度更佳，有利于将激光束在后续的路程中进行聚焦。光阑140用于整形激光束。
在本实用新型的一些实施例中，激光加工装置还包括抽气装置，抽气装置包括抽气管，抽气管的进气口位于载物平台400的一侧。通过设置抽气装置，可配合吹气装置300，将吹落的残渣和灰尘进行收集，保证环境的整洁干净。
在本实用新型的一些实施例中，激光束为紫外光激光、近红外光激光或远红外光激光。紫外光激光、近红外光激光或远红外光激光均为常用的激光，可根据实际情况选择使用。
在本实用新型的一些实施例中，激光系统100还包括第一反射镜120和第二反射镜150，第二反射镜150相对振镜160固定，在升降装置200的作用下，跟随振镜160一起移动。第一反射镜120和第二反射镜150用于改变激光束的方向，以便缩小激光加工装置的体积。
上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
Claims (10)
1.激光加工装置，其特征在于，包括：
载物平台，所述载物平台用于放置待加工的工件；
激光系统，所述激光系统包括激光头、振镜和调焦模组，所述调焦模组包括聚焦镜和调节机构，所述聚焦镜设置在所述调节机构的输出端上，所述调节机构用于驱使所述聚焦镜靠近或远离所述载物平台，所述激光头用于产生激光束，所述激光束的光路经过所述振镜和所述聚焦镜；
升降装置，所述调节机构设置在所述升降装置的输出端上，所述升降装置用于驱使所述振镜和所述调节机构靠近或远离所述载物平台。
2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，所述升降装置的行程大于所述调节机构的行程。
3.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，所述调节机构包括导向座、安装环和调节环，所述导向座固定于所述升降装置的输出端，所述聚焦镜固定于所述安装环，所述安装环与所述导向座滑动连接，所述安装环与所述调节环螺纹连接，所述调节环与所述导向座转动连接。
4.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，还包括吹气装置，所述吹气装置包括气嘴，所述气嘴固定于所述升降装置的输出端，所述气嘴中设置有出气孔，所述激光束的光路经过所述出气孔。
5.根据权利要求4所述的激光加工装置，其特征在于，所述出气孔的轴心与所述激光束的光路重合。
6.根据权利要求4所述的激光加工装置，其特征在于，所述出气孔的内径沿出气方向逐渐变小。
7.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，所述载物平台为X-Y运动平台。
8.根据权利要求1至7任一项所述的激光加工装置，其特征在于，所述激光系统还包括扩束镜和光阑，所述激光束的光路依次经过所述扩束镜、所述光阑和所述振镜。
9.根据权利要求1至7任一项所述的激光加工装置，其特征在于，还包括抽气装置，所述抽气装置包括抽气管，所述抽气管的进气口位于所述载物平台的一侧。
10.根据权利要求1至7任一项所述的激光加工装置，其特征在于，所述激光束为紫外光激光、近红外光激光或远红外光激光。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202022735676.9U CN213969515U (zh) | 2020-11-23 | 2020-11-23 | 激光加工装置 |
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114535843A (zh) * | 2022-03-22 | 2022-05-27 | 北京航空航天大学 | 基于聚焦物镜的激光加工辅助装置 |
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2020
- 2020-11-23 CN CN202022735676.9U patent/CN213969515U/zh active Active
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| CN114535843A (zh) * | 2022-03-22 | 2022-05-27 | 北京航空航天大学 | 基于聚焦物镜的激光加工辅助装置 |
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