一种双激光复合切割的高精度制孔方法技术

本发明专利技术提供了一种双激光复合切割的高精度制孔方法，包括：将激光切割头安装在激光加工机床的加工头位置，激光切割头能够输出双激光束，一束为高功率热熔切割激光束，另一束为超快脉冲精密修整激光束；调整激光切割头与工件的相对方位，使得由激光切割头输出的两束激光束均垂直或以一定偏角入射到工件表面并聚焦于工件表面；聚焦后的两束激光束的光轴为同轴或平行；采用三种方式中的任意一种方式来开启复合切割过程。本发明专利技术所述的双激光复合切割制孔方法不会产生表面淬硬层，因此不再需要采用传统机械加工方法，如铣、镗、钻、车等方式去除表面淬硬层，因此可以直接用于重要金属零部件的制孔，包括螺栓孔、销孔等有冲击或疲劳载荷的孔加工。

A high precision hole making method of double laser compound cutting

【技术实现步骤摘要】
一种双激光复合切割的高精度制孔方法
本专利技术属于激光加工领域，具体涉及一种双激光复合切割的高精度制孔方法。
技术介绍
激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的金属材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开。与传统等离子体切割、氧乙炔切割一样，激光切割属于热切割方法之一。在激光切割断面过程中，不可避免存在两个缺陷，一是在激光切割路径的开始、转折和结束位置，由于切割头急加减速和切割熔融材料体积的突变，始终存在一个竖直的坑或坎(沿光轴方向)缺陷，该处表面粗糙度较大；二是由于其是热熔切割机理，激光切割断面始终存在一个表面淬硬层，淬硬深度约0.1～0.4mm。这两个缺陷使得激光切割目前被严格限制不能用于重要金属零部件的直接制孔，尤其是不得用于螺栓孔、销孔等有冲击或疲劳载荷的孔加工，这类孔一般都必须采用传统机械钻孔工艺加工。如果一定要制孔，在激光切割切出孔型之后，还要采用传统机械加工方法如铣、镗、钻、车等方式进行精加工，以去除表面淬硬层和提高孔壁表面粗糙度，这种方式费时费力，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双激光复合切割的高精度制孔方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)将工件装夹在工作台上；将激光切割头安装在激光加工机床的加工头位置，所述激光切割头能够输出双激光束，且能够在待加工工件表面做XYZ三维扫描运动；/n所述双激光束由具有不同特性参数的两束激光束构成，一束为高功率热熔切割激光束，另一束为超快脉冲精密修整激光束；两束激光束的光路系统、工艺参数相互独立；/n(2)调整激光切割头与工件的相对方位，使得由激光切割头输出的两束激光束均垂直或以一定偏角入射到工件表面并聚焦于工件表面；聚焦后的两束激光束的光轴为同轴或平行；/n(3)采用如下三种方式中的任意一种方式来开启复合切割过程；所述复...

【技术特征摘要】
1.一种双激光复合切割的高精度制孔方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将工件装夹在工作台上；将激光切割头安装在激光加工机床的加工头位置，所述激光切割头能够输出双激光束，且能够在待加工工件表面做XYZ三维扫描运动；
所述双激光束由具有不同特性参数的两束激光束构成，一束为高功率热熔切割激光束，另一束为超快脉冲精密修整激光束；两束激光束的光路系统、工艺参数相互独立；
(2)调整激光切割头与工件的相对方位，使得由激光切割头输出的两束激光束均垂直或以一定偏角入射到工件表面并聚焦于工件表面；聚焦后的两束激光束的光轴为同轴或平行；
(3)采用如下三种方式中的任意一种方式来开启复合切割过程；所述复合切割过程中，始终保持辅助气体吹气以去除激光熔化或烧蚀产生的材料废渣；
方式一：首先开启热熔切割激光器，使得高功率热熔切割激光束进入激光切割头，透过聚焦透镜之后，聚焦在工件表面；控制高功率热熔切割激光束按照制孔的热熔切割圆周轮廓和预设的移动速度做三维扫描切割运动，激光束焦点相对工件发生对应移动，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时采用与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开形成孔，之后关闭高功率热熔切割激光束；
所述热熔切割圆周轮廓是将制孔的设计孔径减去预留的超快激光精修厚度而得；所述超快激光精修厚度等于热熔切割的淬硬层深度；
之后开启超快激光器，使得超快脉冲精密修整激光束进入激光切割头，透过聚焦透镜之后，聚焦在工件表面，要求其聚焦光斑直径等于预留的超快激光精修厚度，控制激光切割头从高功率热熔切割得到的切割孔壁面径向外延一个聚焦光斑半径的距离，沿着制孔圆周轮廓进行扫描修整加工，根据需要扫描一圈或若干圈，最终使得孔壁面表面淬硬层...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹宇，张博弘，吴让大，戴中达，朱德华，刘文文，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33