一种激光加工装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种激光加工装置，包括激光发射器，平凸棱锥透镜、振镜和场镜，所述激光发射器产生激光光束，沿着激光光束光路的前进方向，依次设置平凸棱锥透镜、振镜和场镜，经过依次设置的平凸棱锥透镜和振镜后，通过场镜聚焦产生环形激光光斑。本实用新型专利技术的一个技术效果在于，实用新型专利技术能够改变激光加工装置的钻孔方式，提高钻孔效率。

【技术实现步骤摘要】
一种激光加工装置
本技术涉及加工器械
，更具体地，本技术涉及一种激光加工装置。
技术介绍
激光是一种高能量密度的光束，现有技术中常用的激光光斑是如图1中所示的圆形实心结构。现有的激光器发出的光是一种高斯光束，中间光强强，边缘光强弱。在使用激光钻孔时，如图2中所示的，高能量区域的激光束透过材料后不再与材料发生反应，只留下边缘能量弱的激光束继续与材料反映。因为其能量弱，只能通过延长加工时间的形式加工钻孔，加工效率较低；由于长时间的高温接触，容易引起塑料加工物件的碳化以及起泡反应，导致钻孔边缘效果差。在使用激光打标时，激光聚焦光斑直径只有几微米到几十微米，激光在产品面标刻时是如图3所示的单光斑模式，这样标刻后的字体非常精细。而在需要打标粗体字样，需要扩宽线体时，仅改变光斑直径使得激光能量分散而会降低打标效率以及打标效果。在现有技术中，通常采用如图4所示的方式对线体进行加宽，优势在于灵活性高，线宽的可扩展范围大。但是这种打标方式在高速画圆的同时又要向前高速推进，如图5所示的容易在配合过程中出现偏差，导致点间距变大，线条间隔也变大，加工质量变差，而简单的减小移动速度，会增加激光与产品的作用时间，导致产品热量累积严重，加工效果变差，并且加工效率变低。因此，有必要提供一种改进的激光加工装置来解决上述的至少一个问题。
技术实现思路
本技术的一个目的是提供一种激光加工装置的新技术方案。根据本技术的一个方面，提供一种激光加工装置，包括激光发射器，平凸棱锥透镜、振镜和场镜，所述激光发射器产生激光光束，沿着激光光束光路的前进方向，依次设置平凸棱锥透镜、振镜和场镜，经过依次设置的平凸棱锥透镜和振镜后，通过场镜聚焦产生环形激光光斑。可选地，还包括调节平台，所述平凸棱锥透镜设置在所述调节平台上，所述调节平台能够沿着平行于激光发射器产生的激光光束的方向滑动。可选地，还包括扩束镜，所述扩束镜设置在所述激光发射器与所述平凸棱锥透镜之间，所述扩束镜增大所述平凸棱锥透镜的入射激光光束的直径。可选地，沿着激光发射器产生的激光光束的光路方向，在所述平凸棱锥透镜之前依次设置有第一准直镜和鲍威尔棱镜。可选地，沿着激光发射器产生的激光光束的光路方向，所述平凸棱锥透镜之后设置有第二准直镜，平凸棱锥透镜的出射激光光束经过第二准直镜形成中空圆柱形的激光光束。可选地，所述平凸棱锥透镜的材质为UVFS。可选地，所述平凸棱锥透镜的顶角角度范围为90°-179.98°。可选地，还包括外壳，所述激光发射器，平凸棱锥透镜、振镜和场镜设置在所述外壳内。可选地，还包括控制组件，所述控制组件至少与所述振镜电连接。可选地，所述激光加工装置为激光打标机或激光钻孔机。本技术的一个技术效果在于，技术能够改变激光加工装置的钻孔方式，提高钻孔效率。通过以下参照附图对本技术的示例性实施例的详细描述，本技术的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明构成说明书的一部分的附图描述了本技术的实施例，并且连同说明书一起用于解释本技术的原理。图1是现有技术中的激光光斑。图2是现有技术中激光钻孔结构示意图。图3是现有技术中单线体标刻示意图。图4是现有技术中加宽线体标刻结构示意图。图5是现有技术中加宽线体标刻案例的示意图。图6是一些实施例的结构示意图。图7是一些实施例中平凸棱锥透镜的原理结构示意图。图8是一些实施例中产生的激光光斑的结构示意图。图9是一些实施例中激光钻孔的结构示意图。图中：1激光发射器，11激光光束，12激光光斑，2平凸棱锥透镜，21顶角，3振镜,31反光镜，32X向电机，33Y向电机，4场镜，5扩束镜，6鲍威尔棱镜，7第一准直镜，8第二准直镜。具体实施方式现在将参照附图来详细描述本技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本技术及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。本技术提供的一种激光加工装置，在一些实施例中，如图6-9中所示的，包括激光发射器1，平凸棱锥透镜2、振镜3和场镜4。所述激光发射器1用于产生激光光束11。沿着激光光束11光路的前进方向，依次设置平凸棱锥透镜2、振镜3和场镜4。所述平凸棱锥透镜2为在圆柱体的顶面上凸起一个圆锥体，原理如图7中所示的，所述激光光束11经过平凸棱锥透镜2之后的出射光能够折射成为中空的锥形光束，图中：r1＝1/2Db；R＝Ltan[(n-1)α)]；2α＝180-θ；2β＝2sin-1(nsin(α/2))-α；R是圆环外径；r1是环形光斑的环宽，即圆环外径R减内径r的长度；L是平凸棱锥透镜和环形光斑所在平面之间的距离，n是平凸棱锥透镜最底端和锥型底端的距离，α是锥底角度，θ是锥顶角度。所述振镜3中通常包括有两个反光镜31以及与两个反光镜31分别连接的X向电机32和Y向电机33，X向电机32和Y向电机33带动反光镜31摆动，改变反光镜31的角度，以此来改变激光光束11的前进方向，控制激光光束11偏转，使得激光光束11能到达预设的工作面；进一步的，可以是使得激光光束11按照预设轨迹在工作面内移动。所述场镜4用来降低经过振镜3反射后的激光光束11在后面系统中的投射高度，提高边缘光束入射到指定工作面的能力，起到聚焦的作用。最终，使得所述激光发射器1产生的激光光束11经过依次设置的平凸棱锥透镜2和振镜3后，能够通过场镜4聚焦产生环形的激光光斑12。本技术在应用加工时，通过环形的激光光斑12进行激光加工，相比较于现有技术中同样的激光光束形成的同直径大小的实心光斑，本技术将激光的全部能量集中于圆环处，环形的激光光斑12在激光照射区域的单位面积中的能量显然更高，应用于激光钻孔时，直接作用于孔的边缘，钻孔效率更高，并且由于效率高，钻孔处的热反应时间短，边缘效果也会更好。例如，图1和图8中所示的，在需要钻一个0.05mm的孔时，现有技术中实心激光光斑密度分布和经过平凸棱锥透镜改善后的环形激光光斑密度分布；能量密度公式P＝Q/S；其中Q表示激光光斑的能量，S表示激光光斑的大小；因为是同一束激光产生的光斑，所以Q是一样的，所以两者的能量密度比值即为两者光斑面积的比值：P1表示图1的能量密度，P2表示图8的能量密度，那么P2/P1＝1.5625，改善后的光斑能量密度是之前的1.5625倍。现有技术的激光在钻孔过程中因为中间能量密度高，材料首先在中间位置被钻透，随着钻孔的持续，激光光斑中间部分会穿过材料不再与材料发生反应，而实心的激光光斑边缘能量弱，要延长加工时间烧蚀而不是通过瞬时峰值功率冲击的形式加工成所需的通孔，或者说持续增加钻孔时间边缘的热量累积到一定数值才能形成所需的通孔，钻孔效率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光加工装置，其特征在于，包括激光发射器，平凸棱锥透镜、振镜和场镜，所述激光发射器产生激光光束，沿着激光光束光路的前进方向，依次设置平凸棱锥透镜、振镜和场镜，经过依次设置的平凸棱锥透镜和振镜后，通过场镜聚焦产生环形激光光斑。

【技术特征摘要】
1.一种激光加工装置，其特征在于，包括激光发射器，平凸棱锥透镜、振镜和场镜，所述激光发射器产生激光光束，沿着激光光束光路的前进方向，依次设置平凸棱锥透镜、振镜和场镜，经过依次设置的平凸棱锥透镜和振镜后，通过场镜聚焦产生环形激光光斑。2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，还包括调节平台，所述平凸棱锥透镜设置在所述调节平台上，所述调节平台能够沿着平行于激光发射器产生的激光光束的方向滑动。3.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，还包括扩束镜，所述扩束镜设置在所述激光发射器与所述平凸棱锥透镜之间，所述扩束镜增大所述平凸棱锥透镜的入射激光光束的直径。4.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，沿着激光发射器产生的激光光束的光路方向，在所述平凸棱锥透镜之前依次设置有第一准直镜和鲍威尔棱镜。...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘昆，林敬刚，
申请(专利权)人：歌尔科技有限公司，
类型：新型
国别省市：山东,37