一种深腔内表面功能结构的激光加工装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于激光加工技术领域，具体而言，涉及一种深腔内表面功能结构的激光加工装置。本装置包括，激光器，用于产生激光束，该激光束对待加工件的深腔内表面进行加工，在待加工件的深腔内表面上形成功能结构；X轴导轨、两条Y轴导轨和Z轴导轨，用于使激光器发出的激光束对准待加工件的深腔内表面上；待加工件位于激光器的下部，且通过定位夹具固定在加工平台的侧面。本发明专利技术装置采用龙门式的三维机床架构，配合激光器以及定位夹具，能够实现大型深腔工件的内表面电磁功能结构的激光加工，三维机床架构保证了极大的加工范围，工作平台以及定位夹具能够保证待加工工件的精准定位，三轴导轨能够带动激光器精确移动到工件的待加工位置，优化了加工质量。优化了加工质量。优化了加工质量。

【技术实现步骤摘要】
一种深腔内表面功能结构的激光加工装置


[0001]本专利技术属于激光加工
，具体而言，涉及一种深腔内表面功能结构的激光加工装置。

技术介绍

[0002]电磁功能结构是一种附在基体介质表面上的一层或者多层排布的金属贴片或者孔径组成的周期性结构，电磁功能结构分为孔径型和贴片型两种，入射波照在电磁功能结构表面时，入射波的部分能量会激发电子运动产生感性电流而被消耗，部分会被透过，这种效应会称为谐振效应，由于其滤波特性，电磁功能结构可作为空间滤波器以及频率选择器等来使用，其谐振频带受电磁功能结构单元尺寸影响很大，尺寸的偏差会导致滤波失效。
[0003]目前电磁功能结构的形成主要是在工件外表面附上一层微米级介质层，再通过制造方法在介质层上制作出想要的电磁功能结构，制作方式主要分为柔性屏转移类和直接制作类，其中直接制作类主包括数控铣削孔径型电磁功能结构表面和激光刻蚀加工孔径型电磁功能结构表面，数控铣方式工件受力严重，容易振动、损坏工件，且目前上述方式均没有实现深腔深腔内表面的功能结构加工，激光刻蚀方式无作用力、稳定性好并且效率高被广泛用作于孔径型电磁功能结构的制作。
[0004]随着不断地发展，深腔内表面的电磁功能结构制作逐渐成为趋势，深腔是指上宽下窄，径向尺寸大，壁薄且内部中心线与侧壁夹角为10
°
～25
°
的中空腔体，深腔内表面的电磁功能结构激光加工难点有很多：一是深腔需要加工的垂直距离很深，激光头无法伸进深腔内部进行加工。二是现有的激光加工设备加工范围很小，无法对工件进行有效的定位装夹以及待加工区域位置的精准定位。三是无法实时观测加工质量，不能有效的调节加工参数。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提出了一种深腔内表面功能结构的激光加工装置,以高效率、高精度完成深腔内表面电磁功能结构的制作技术。
[0006]根据本专利技术的一个实施例，本专利技术提出的深腔内表面功能结构的激光加工装置，包括：
[0007]激光器，用于产生激光束，该激光束对待加工件的深腔内表面进行加工，在待加工件的深腔内表面上形成功能结构；
[0008]X轴导轨、两条Y轴导轨和Z轴导轨，所述两条Y轴导轨平行安装在加工平台上支柱的上方，所述X轴导轨的两端置于Y轴导轨上，所述Z轴导轨的第一端通过Z轴连接板与Y轴导轨相对滑动连接,所述激光器通过连接架固定于Z轴导轨的第二端，所述X轴导轨、Y轴导轨和Z轴导轨组成一个三维运动机构，用于使激光器发出的激光束对准待加工件的深腔内表面上；
[0009]所述待加工件位于激光器的下部，且通过定位夹具固定在加工平台的侧面。
[0010]根据本专利技术的一个实施例，本专利技术的深腔内表面功能结构的激光加工装置，还包括一个摄像头，所述摄像头置于激光器的激光出射口一侧，用于监测激光器的对焦精准度及待加工件表面功能结构的实时加工质量。
[0011]根据根据本专利技术的一个实施例，本专利技术的深腔内表面功能结构的激光加工装置，还包括上位机、控制器、X轴电机驱动器、Y轴电机驱动器和Z轴电机驱动器；所述上位机和控制器通过信号线相连，控制器通过信号线分别与X轴电机驱动器、Y轴电机驱动器和Z轴电机驱动器相连；
[0012]所述X轴电机驱动器驱动X轴电机，进而使Z轴导轨沿X轴导轨左右移动；
[0013]所述Y轴电机驱动器驱动Y轴电机，进而使X轴导轨沿Y轴导轨前后移动；
[0014]所述Z轴电机驱动器驱动Z轴电机，进而使连接架沿Z轴导轨上下移动。
[0015]根据本专利技术的一个实施例，本专利技术的深腔内表面功能结构的激光加工装置，还包括一个手持显微镜，用于在待加工件表面功能结构的加工起始位置的定位以及加工过程中进行拍照、放大和测量，所述手持显微镜与上位机通过信号线连接。
[0016]本专利技术提出的深腔内表面功能结构的激光加工装置，其特点和有益效果是：
[0017]本专利技术的激光加工装置中，采用龙门式的三维机床架构，配合激光器以及定位夹具，能够实现大型深腔工件的内表面电磁功能结构的激光加工，三维机床架构保证了极大的加工范围，工作平台以及定位夹具能够保证待加工工件的精准定位，三轴导轨能够带动激光器精确移动到工件的待加工位置，加工采用的方式是工件位置不动而激光器移动。通过摄像头进行精准的加工初始位置定位，并进行实时加工状态观测，便于针对不同的介质材料进行图像修改以及激光加工参数的调整，以达到高精度的深腔工件的内表面电磁功能结构的刻蚀效果。通过手持显微镜测量加工出来的微细结构，根据加工效果及时调整，优化加工质量。
[0018]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0019]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]图1为根据本专利技术的一个实施例的深腔内表面功能结构的激光加工装置结构示意图。
[0021]图2为图1的右视图。
[0022]图3为根据本专利技术一个实施例的激光加工装置中连接架的结构示意图。
[0023]图4为根据本专利技术一个实施例的激光加工装置中定位夹具的结构示意图。
[0024]图5为根据本专利技术一个实施例的激光加工装置中夹紧螺钉的结构示意图；
[0025]图6为根据本专利技术一个实施例的激光加工装置的工作原理图。
[0026]图7为根据本专利技术一个实施例的激光加工装置的加工效果图。
[0027]图中，1是支撑底座，2是加工平台，3是支柱，4是Y轴导轨，5是Y轴电机，6是底板，7
是背板，8是X轴导轨，9是手持显微镜，10是Z轴电机驱动器，11是上位机，12是控制器，13是X轴电机驱动器，14是Y轴电机驱动器，15是Z轴电机，16是X轴电机，17是Z轴连接板，18是Z轴导轨，19是连接架，1901是连接架背板，1902是连接架侧板，1903是连接架底板，20是激光器，21是摄像头，22是定位夹具，2201是定位挡板，2202是挡块，2203是夹紧螺钉，23是待加工件。
具体实施方式
[0028]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]在本专利技术的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术而不是要求本专利技术必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0030]下面参考附图描述根据本公开实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深腔内表面功能结构的激光加工装置，其特征在于，包括：激光器，用于产生激光束，该激光束对待加工件的深腔内表面进行加工，在待加工件的深腔内表面上形成功能结构；X轴导轨、两条Y轴导轨和Z轴导轨，所述两条Y轴导轨平行安装在加工平台上支柱的上方，所述X轴导轨的两端置于Y轴导轨上，所述Z轴导轨的第一端通过Z轴连接板与Y轴导轨相对滑动连接,所述激光器通过连接架固定于Z轴导轨的第二端，所述X轴导轨、Y轴导轨和Z轴导轨组成一个三维运动机构，用于使激光器发出的激光束对准待加工件的深腔内表面上；所述待加工件位于激光器的下部，且通过定位夹具固定在加工平台的侧面。2.如权利要求1的激光加工装置，其特征在于，还包括摄像头，所述摄像头置于激光器的激光出射口一侧，用于监测激光器的对...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜开宇，赵骥，
申请(专利权)人：微刻北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：