一种深微孔超快激光旋切加工方法技术

本发明专利技术提供了一种深微孔超快激光旋切加工方法，包括下面步骤：超快激光通过脉冲调制分别输出效率模式脉冲串和质量模式脉冲串；对效率模式脉冲串和质量模式脉冲串进行标定；所述效率模式脉冲串经过偏摆晶体系统进行深微孔的粗加工；所述质量模式脉冲串经过偏摆晶体系统进行深微孔的精加工；通过激光对深微孔表面精饰。本发明专利技术利用效率模式脉冲串进行粗加工，能快速实现正锥度深微孔的定型加工，有效保证了加工效率；利用质量模式脉冲串的头部脉冲和常规脉冲，头部脉冲用于突破材料烧蚀阈值、糙化表面形成黑体，使得常规脉冲能更易精细加工表面，在精加工过程中，最大限度发挥超快激光的加工效率，同时还能够保证了正锥度深微孔表面加工质量。

A Method of Deep Micro-hole Ultra-fast Laser Spinning

The invention provides a deep micro-hole ultra-fast laser spinning processing method, which includes the following steps: ultra-fast laser output efficiency mode pulse train and mass mode pulse train respectively through pulse modulation; calibration of efficiency mode pulse train and mass mode pulse train; rough processing of deep micro-hole by the yaw crystal system; and the quality mode pulse train. Deep micro-holes are finely machined by the pendulum crystal system, and the surface of deep micro-holes is finely polished by laser. The invention uses the efficiency mode pulse train to roughen, which can quickly realize the stereotyping of positive taper deep micro-holes and effectively ensure the processing efficiency; uses the head pulse of the quality mode pulse train and the conventional pulse, the head pulse is used to break through the ablation threshold of material and form blackbody on the roughened surface, so that the conventional pulse can be more easily finely processed surface, and in the finishing process, the maximum processing efficiency is guaranteed. Degree exerts the processing efficiency of ultra-fast laser, and at the same time ensures the processing quality of positive taper deep micro-hole surface.

【技术实现步骤摘要】
一种深微孔超快激光旋切加工方法
本专利技术涉及深微孔的加工领域或者激光加工领域，特别涉及一种深微孔超快激光旋切加工方法。
技术介绍
大深径比的深微孔高效高质加工，是世界性加工难题。国内外科技人员一直尝试用各种方法进行攻克，其中就包括近年来迅速发展的激光微加工技术。激光打孔原理是利用高能激光辐照到材料表面，被加工材料吸收光子能量导致气化，从而去除材料实现打孔。相比于电火花、微细钻削等打孔方法，激光打孔的技术优势明显：(1)可以获得较大的深径比；(2)速度更快，效率更高，经济效益更好；(3)适用于多种材料；(4)无工具损耗；(5)易控制，可在斜面上加工斜孔和各种异形孔。同时在激光打孔领域，超快激光(皮秒、飞秒激光)以其特有的金属材料的冷加工属性，更加适用于高质量的深微孔加工。但由于超快激光光斑直径较小，深微孔加工效率较低，并且由于焦深、光斑能量分布等原因，无法加工出设计的各类形状内壁的深微孔，故在大深径比深微孔的加工中，必须采用激光旋切加工工艺，利用超快激光的冷加工特性，才能高效加工各类形状内壁的高质量深微孔。中国专利公开了利用飞秒激光成丝制备毫米级深孔的方法，利用用透镜将飞秒激光进行聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深微孔超快激光旋切加工方法，其特征在于，包括下面步骤：超快激光通过脉冲调制分别输出效率模式脉冲串和质量模式脉冲串；对效率模式脉冲串和质量模式脉冲串进行标定；所述效率模式脉冲串经过偏摆晶体系统进行深微孔的粗加工；所述质量模式脉冲串经过偏摆晶体系统进行深微孔的精加工；通过激光对深微孔表面精饰。

【技术特征摘要】
1.一种深微孔超快激光旋切加工方法，其特征在于，包括下面步骤：超快激光通过脉冲调制分别输出效率模式脉冲串和质量模式脉冲串；对效率模式脉冲串和质量模式脉冲串进行标定；所述效率模式脉冲串经过偏摆晶体系统进行深微孔的粗加工；所述质量模式脉冲串经过偏摆晶体系统进行深微孔的精加工；通过激光对深微孔表面精饰。2.根据权利要求1所述的深微孔超快激光旋切加工方法，其特征在于，所述深微孔的种类为通孔或盲孔；所述深微孔形状为直壁圆柱形或正锥度圆锥形，所述深微孔最小直径所述深微孔的深径比≤20。3.根据权利要求1所述的深微孔超快激光旋切加工方法，其特征在于，所述偏摆晶体系统通过输入焦点偏移信号Ω，使焦点位置三维移动；所述偏摆晶体系统通过输入光束偏摆信号Φ，使脉冲串的光束做A轴偏摆或B轴偏摆；所述A轴偏摆为脉冲串光束与z轴的偏摆夹角为α，用于使入射光束尽量垂直作用于待加工表面；所述B轴偏摆为脉冲串光束投影至xoy平面与x轴的偏摆夹角为β，用于使入射光束能够绕着z轴做回转运动。4.根据权利要求1所述的深微孔超快激光旋切加工方法，其特征在于，所述脉冲调制为将多个超快激光脉冲组合形成脉冲串，所述效率模式脉冲串，具体参数为：所述质量模式脉冲串，具体参数为：其中：NTPulse为头部脉冲个数，NFPulse为常规脉冲个数，PTPulse为单个头部脉冲脉冲功率，PFPulse为单个常规脉冲脉冲功率，σ为单个头部脉冲脉冲功率系数，Dutyfactor为脉冲串内部单个脉冲占空比。5.根据权利要求4所述的深微孔超快激光旋切加工方法，其特征在于，所述效率模式脉冲串和质量模式脉冲串标定具体为：根据材料烧蚀气化阈值属性分别标定效率模式脉冲串LaserE的单个脉冲串与质量模式脉冲串LaserQ的单个脉冲串的微凹坑直径和深度，具体经验公式为：一般DepthE∈[1μm，5μm]，DepthQ∈[50nm，1.5μm]；其中：DE为效率模式脉冲串LaserE的单个脉冲串加工的微凹坑直径；DepthE为效率模式脉冲串LaserE的单个脉冲串加工的微凹坑深度；DQ为质量模式脉冲串LaserQ的单个脉冲串加工的微凹坑直径；DepthQ为质量模式脉冲串LaserQ的单个脉冲串加工的微凹坑深度。6.根据权利要求5所述的深微孔超快激光旋切加工方法，其特征在于，所述深微孔的粗加工具体为：设所述深微孔截面投影至xoz平面的曲线为f0(x，z)＝0，x≤0，根据精加工余量DepthQ平移所述曲线至f(x，z)＝f0(x＝x-DepthQ，z)＝0，x≤0；将待加工深微孔在z轴方向分层，每层厚度为hEfeed，在效率模式脉冲串LaserE下，超快激光焦点对每层待加工区域进行圆圈扫描，其中任意圈扫描的光斑扫描重叠率为λE，设第numEfloor层扫描加工的晶体偏摆系统的输入信号为粗加工第numEfloor层中的第numEcycle圈的扫描加工晶体偏摆系统的输入信号为具体如下：上述式中：REcycle＝DEfloor/2-(numEcycle-1)*(1-σE)*DE，numEfloor∈NumEfloor，其中：L0为晶体偏摆系统出光口距深微孔起始加工点距离；hEfeed为粗加工分层厚度；ζE为粗加工分层厚度系数；DEfloor为粗加工第numEfloor层待加工圆形区域直径；REcycle为粗加工第numEfloor层中的第numEcycle圈的扫描轨迹半径；为粗加工第numEfloor层扫描加工的晶体偏摆系统的输入信号；numEfloor为粗加工分层序号；(numEfloor)max为粗加工分层最大序号；为粗加工第numEfloor层中的第numEcycle圈...

【专利技术属性】
技术研发人员：符永宏，陈天阳，纪敬虎，符昊，张彦虎，解玄，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32