一种光束入射角可控的激光加工装置及激光加工方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种光束入射角可控的激光加工装置及激光加工方法，包括激光发生单元，中空单元，激光发生单元发出焦距为F、方向为轴向E的光束，该光束经过中空单元后入射在工件表面；中空单元设置第一、二反射镜，激光发生单元发出的光束照射在第一反射镜面，经第一反射镜面反射后照射在第二反射镜面，经第二反射镜面反射后照射在工件表面；通过调节第一反射镜面倾角和/或第二反射镜面倾角能够调控光束入射角，从而可实现任意光束入射角的激光加工，尤其能够得到大角度光束入射，并且当中空单元旋转时可得到可控锥度的激光旋转加工，在激光打孔、激光铣削、激光抛光、激光切割、激光焊接等加工中具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种光束入射角可控的激光加工装置及激光加工方法
本专利技术涉及激光加工
，尤其涉及一种光束入射角可控的激光加工装置及激光加工方法。
技术介绍
激光加工是将激光束与工件相结合实现多种目的的加工方法，如打孔、切割、划片、焊接、热处理等。在很多场合需要实现工件的倾角加工，即，加工时激光束与工件表面形成一定夹角。例如，激光打孔一般需要对平行激光束进行聚焦，通过激光与材料的相对移动，利用激光脉冲与材料的相互作用进行加工，当激光打孔时激光束与工件表面形成一定夹角则能够得到具有一定锥度的孔，目前可控锥度(正锥、零锥或者负锥)、大深径比(大于5:1，尤其是大于20：1)的微小孔(直径小于0.5毫米，尤其是直径小于0.2毫米)的加工面临一系列困难，原因是激光能量垂直辐照会自然形成一定的正锥度，激光能量在倾斜面上散开，丧失持续加工能力，最终限制激光孔加工的深径比。另外，可利用激光与工件表面夹角的变化实现复杂形状的加工。目前，为了实现工件的倾角加工，一种方法是利用机械运动实现工件的倾角加工，但是这种方法需要相对繁琐的同轴对中操作，并且主要适用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光束入射角可控的激光加工装置，包括激光发生单元，其特征是：还包括中空单元；/n激光发生单元发出焦距为F的光束，该光束的中心轴方向为轴向E，该光束经过中空单元后入射在工件表面；/n所述中空单元设置第一反射镜与第二反射镜，激光发生单元发出的光束照射在第一反射镜面，经第一反射镜面反射后照射在第二反射镜面，经第二反射镜面反射后照射在工件表面；/n轴向E与第一反射镜面的夹角th1为第一反射镜面倾角，即，轴向E逆时针旋转至第一次与第一反射镜面重合时所旋转的角度为th1；/n轴向E与第二反射镜面的夹角th2为第二反射镜面倾角，即，轴向E逆时针旋转至第一次与第二反射镜面重合时所旋转的角度为th2；/n...

【技术特征摘要】
1.一种光束入射角可控的激光加工装置，包括激光发生单元，其特征是：还包括中空单元；
激光发生单元发出焦距为F的光束，该光束的中心轴方向为轴向E，该光束经过中空单元后入射在工件表面；
所述中空单元设置第一反射镜与第二反射镜，激光发生单元发出的光束照射在第一反射镜面，经第一反射镜面反射后照射在第二反射镜面，经第二反射镜面反射后照射在工件表面；
轴向E与第一反射镜面的夹角th1为第一反射镜面倾角，即，轴向E逆时针旋转至第一次与第一反射镜面重合时所旋转的角度为th1；
轴向E与第二反射镜面的夹角th2为第二反射镜面倾角，即，轴向E逆时针旋转至第一次与第二反射镜面重合时所旋转的角度为th2；
光束照射在工件表面时光束的中心轴与轴向E的夹角th3为光束入射角，照射在第二反射镜面的光束与第二反射镜面的夹角为th4；
所述光束自激光发生单元发出至第一反射镜面的反射点中心的距离为L1，光束在第一反射镜面与第二反射镜面之间传播的距离为L2，光束自第二反射镜面至汇聚点的距离为L3，并且F＞L1+L2，F＝L1+L2+L3；
通过调节第一反射镜面倾角和/或第二反射镜面倾角调控光束至工件的入射角。


2.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征是：光束入射角大于0°，优选大于5°，进一步优选大于15°，更优选大于30°、更进一步优选大于45°、最优选大于60°。


3.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征是：15°≤th1≤60°、30°≤th2≤70°；
作为优选，30°≤th4≤80°。


4.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征是：第一反射镜面倾角大于或者等于15°，通过调节第二反射镜面倾角得到所需激光加工入射角。


5.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征是：第一反射镜面倾角大于或者等于45°，通过调节第二反射镜面倾角得到所需激光加工入射角。


6.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征是：所述中空单元与激光发生单元之间的距离可调，用于调节L1。


7.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征是：第一反射镜与第二反射镜之间间距可调。


8.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征是：工件与激光发生单元之间的距离可调。


9.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征是：所述中空单元与位移单元连接，可在位移单元进行位移。


10.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征是：所述中空单元还包括位移传感器，用于探测L1、L2、L3，以及激光发生单元与工件之间的距离中的一种或者几种距离。


11.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征是：所述中空单元绕轴向E旋转，旋转过程中第一反射镜与第二反射镜处于相对固定的状态一起参与旋转运动。


12.如权利要求11所述的激光加工装置，其特征是：所述激光加工包括激光打孔、激光铣削、激光抛光、激光切割、激光焊接中的一种。


13.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征是：第一反射镜和第二反射镜为一体化结构，形成反射镜结构单元。


14.如权利要求11所述的激光加工装置，其特征是：所述中空单元的旋转采用电机驱动的旋转、压缩气体驱动的旋转，或者传动带驱动的旋转。

【专利技术属性】
技术研发人员：张文武，张天润，章鹏，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，宁波大艾激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33