本发明专利技术涉及激光应用领域，具体涉及一种精密激光切割及微孔加工装置，包括激光器及沿光路依次设置的扩束装置、前端反射镜、后端反射镜和聚焦透镜，前端反射镜和后端反射镜之间设有至少一套用于将高斯激光束整形为平顶激光束的光束整形系统和至少一套用于优化高斯激光束的光束优化系统，前端反射镜用于将经过扩束装置后的高斯激光束反射进光束整形系统或光束优化系统，后端反射镜用于将从光束整形系统或光束优化系统射出的激光束反射进聚焦透镜。只需切换光束整形系统或光束优化系统来进行生产加工，便可实现微孔加工和切割加工之间的转换，操作简单，生产效率高；采用光束整形系统在提高激光的利用率及加工效率的同时，还可有效改善微孔加工质量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光应用领域，具体涉及一种精密激光切割及微孔加工装置。
技术介绍
目前，激光加工作为加工领域的先进制造技术，已广泛应用于汽车、电子、电器、航空、冶金、机械制造等国民经济重要部门，对提高产品质量、劳动生产率、自动化、无污染、减少材料消耗等起到愈来愈重要的作用。激光加工技术是利用经聚焦的高功率密度激光束照射加工材料，使被照射的材料迅速熔化、汽化，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，运动系统带动加工工件或切割装置运动，从而实现工件的切割或打孔。工件的切割一般采用的是如图1所示的高斯型光强分布的激光；而在工件上打孔，尤其是微孔加工时，采用如图1所示的高斯型光强分布的激光进行微通孔及盲孔加工如图2所示，因为高斯型光强分布为中间强，周边弱，因此加工微型通孔时，无论是采用单个激光脉冲冲孔，还是多个激光脉冲重复打孔，一方面，中间区域因光强度高，将更容易穿透材料，而光束边缘强度较弱，所以通孔的边缘将产生熔融现象即通孔边缘不光滑?’另一方面，因光束中心强度高，容易穿透材料，随着通孔的不断加深，将产生锥度，即通孔上部直径与通孔底部直径大小不同，一般是激光入射面，即通孔上部直径较大，通孔底部直径较小。对于盲孔的加工，若采用高斯型光强分布的激光束，一方面存在通孔加工的问题，即:边缘不光滑、具有锥度；另一方面，若采用多个激光脉冲加工盲孔，因高斯型激光束光强中心较强，所以盲孔底部区域将受到热，造成孔底凹陷，严重时甚至击穿孔底。为了改善高斯型光强分布的激光束加工微型通孔及盲孔的问题，一般采用的方法为，在激光束传播方向的垂直面内加光阑，拦截掉部分光束能量，如图3所示，图3中曲线为二维高斯光束光强分布，其中，中心处光强最大，为Imaj^I1为采用圆孔光阑A拦截时的效果，12为采用圆孔光阑B拦截时的效果，可见当采用圆孔光阑A进行拦截，将拦截掉大部分的能量，拦截后，光束中心与边缘的光强分别为1_、11;当采用圆孔光阑B进行拦截，将拦截掉大部分的能量，拦截后，光束中心与边缘的光强分别为Imax、I2当光束中心和光束边缘的光强度差别越小，则对微型通孔及盲孔加工越有利，也就是采用圆孔光阑A更有利，但是此时透过率更小，所以虽然光阑拦截掉的光束能量更多时，加工效果更好，孔中心与边缘效果差距也更小，但是光束能量的透过率更小，利用率降低，即损失能量更大，而此时为了将微孔空间内的材料去除，可能需要激光器发射更多的脉冲进行加工，因此效率降低，为了提高效率，可以采用更高功率的激光器，但是成本将大幅上升。现有技术中的激光加工设备一般不具备既可用于切割，又可用于微孔加工的功能。当同一工件既要进行切割加工又要进行微孔加工或者加工不同孔径的微孔时，则需要更换不同的激光加工设备进行加工，这种加工方式，加工工序复杂、生产效率低。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种精密激光切割及微孔加工装置，克服现有技术中采用高斯激光加工微孔时，激光利用率低、能量损失大，加工微通孔及盲孔时，孔边缘不光滑，随着孔的不断加深，将产生锥度，且盲孔加工时易出现孔底凹陷，严重时甚至击穿孔底；当同一工件既要进行切割加工又要进行微孔加工或者加工不同孔径的微孔时，加工工序复杂、生产效率低的缺陷。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种精密激光切割及微孔加工装置，包括用于产生高斯激光的激光器及沿光路依次设置的扩束装置、可转动的前端反射镜、可转动的后端反射镜和聚焦透镜，所述前端反射镜和后端反射镜之间设有至少一套用于将高斯激光束整形为平顶激光束的光束整形系统和至少一套用于优化高斯激光束的光束优化系统，所述前端反射镜用于选择将经过扩束装置后的高斯激光束反射进光束整形系统或光束优化系统，所述后端反射镜用于将从光束整形系统或光束优化系统射出的激光束反射进聚焦透镜。本专利技术的更进一步优选方案是:所述光束整形系统包括依次设置的第一反射镜、整形装置、初聚透镜、第一准直装置及第二反射镜，所述前端反射镜反射来的高斯激光束经第一反射镜反射进入整形装置整形为平顶激光束，所述平顶激光束经初聚透镜初步会聚后进入第一准直装置进行准直，最后经第二反射镜反射至所述后端反射镜。本专利技术的更进一步优选方案是:所述整形装置与初聚透镜之间还设有对所述平顶激光束进行拦截的小孔光阑，以减小所述平顶激光束边缘与中心的光强差。本专利技术的更进一步优选方案是:所述第一准直装置包括固定设置的固定透镜组及可相对移动的可动透镜组。本专利技术的更进一步优选方案是:所述光束优化系统包括依次设置的第三反射镜、第二准直装置、第四反射镜。本专利技术的更进一步优选方案是:所述第二准直装置包括两片可相对移动的准直透镜。本专利技术的更进一步优选方案是:所述扩束装置包括至少两片沿光路前后设置的扩束透镜，且任一扩束透镜均可沿光路来回移动。本专利技术的更进一步优选方案是:所述后端反射镜与聚焦透镜之间还设有光束偏转装置，所述光束偏转装置用于改变激光束的传播方向。本专利技术的更进一步优选方案是:所述光束偏转装置与所述聚焦透镜可整体移动，其包括至少一片反射镜。本专利技术的更进一步优选方案是:所述光束偏转装置的最末端的反射镜与所述聚焦透镜可整体移动。本专利技术的有益效果在于，通过转动前端反射镜和后端反射镜选择将经过扩束装置后的高斯激光束反射进光束整形系统或光束优化系统，用于生产加工，便可实现微孔加工工序和切割加工工序之间的转换，操作简单，有利于提高生产效率；同时通过光束整形系统将高斯激光束整形为平顶激光束，有利于提高激光的利用率及加工效率，所述平顶激光用于微孔加工时，可有效的改善微孔加工质量，减小了为孔的锥度及孔边缘的粗糙程度，同时避免了盲孔底部受损，可得到底部平坦的盲孔。【附图说明】下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中:图1是现有技术高斯激光光强分布示意图；图2是现有技术采用高斯激光加工的微孔结构示意图；图3是现有技术高斯激光光强分布及小孔光阑拦截结构意图；图4是平顶激光束光强分布示意图；图5是本专利技术实施例一的精密激光切割及微孔加工装置原理结构示意图；图6是本专利技术实施例一的精密激光切割及微孔加工装置另一原理结构示意图；图7是本专利技术实施例一的精密激光切割及微孔加工装置另一原理结构示意图；图8是本专利技术实施例二的精密激光切割及微孔加工装置原理结构示意图；【具体实施方式】现结合附图，对本专利技术的较佳实施例作详细说明。实施例一如图5、6所示，本实施例的精密激光切割及微孔加工装置，包括用于产生高斯激光的激光器I及沿光路依次设置的扩束装置2、可转动的前端反射镜3、可转动的后端反射镜4和聚焦透镜5，所述前端反射镜3和后端反射镜4之间设有至少一套用于将高斯激光束整形为平顶激光束的光束整形系统6和至少一套用于优化高斯激光束的光束优化系统7，所述前端反射镜3用于选择将经过扩束装置2后的高斯激光束反射进光束整形系统6或光束优化系统7，所述后端反射镜4用于将从光束整形系统6或光束优化系统7射出的激光束反射进聚焦透镜5。进一步地，所述光束整形系统6包括依次设置的第一反射镜61、整形装置62、初聚透镜63、第一准直装置64及第二反射镜65，所述前端反射镜3反射来的高斯激光束经第一反射镜61反射进入整形装置62整形为平顶激光束，所述平顶激光束经初聚透镜63初步本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种精密激光切割及微孔加工装置，包括用于产生高斯激光的激光器及沿光路依次设置的扩束装置、可转动的前端反射镜、可转动的后端反射镜和聚焦透镜，其特征在于：所述前端反射镜和后端反射镜之间设有至少一套用于将高斯激光束整形为平顶激光束的光束整形系统和至少一套用于优化高斯激光束的光束优化系统，所述前端反射镜用于选择将经过扩束装置后的高斯激光束反射进光束整形系统或光束优化系统，所述后端反射镜用于将从光束整形系统或光束优化系统射出的激光束反射进聚焦透镜。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵建涛，肖磊，杨锦彬，宁艳华，高云峰，
申请(专利权)人：大族激光科技产业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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