一种基于振镜与道威棱镜组合的旋切系统技术方案

本实用新型专利技术涉及激光加工技术领域，为一种基于振镜与道威棱镜组合的旋切系统，入射激光光束通过偏转双振镜单元按预设位置及角度偏转偏移后形成偏转光；偏转光入射至道威棱镜旋转单元内调节成以圆形轨迹运动的动态出射光；通过调焦单元动态调节以圆形轨迹运动的动态出射光的焦点位置，并经过聚焦单元聚焦后对被加工工件加工。通过光学系统的旋转得到合适的运动轨迹，使得激光束在工件表面聚焦成一个以圆周为轨迹的均匀路径，从而避免由于激光光强的高斯分布而造成的打孔时中心的温度比四周温度高的现象，降低了小孔的热反应，且旋切加工的方式更利于熔融物质的排出，孔壁重铸层相对较小，孔质量更高。同时可以使得激光加工的可用重复频率增加一倍，大大提高打孔的效率。大大提高打孔的效率。大大提高打孔的效率。

A rotary cutting system based on the combination of galvanometer and Dowell prism

【技术实现步骤摘要】
一种基于振镜与道威棱镜组合的旋切系统


[0001]本技术涉及激光加工
，具体涉及一种基于振镜与道威棱镜组合的旋切系统。

技术介绍

[0002]微小孔在制造业中有很大的需求量，如汽车油嘴喷孔、航空发动机热端部件的海量气膜冷却孔、探针卡的探针孔等，而相对于现有的打孔加工技术，如电火花加工和电解加工已经无法满足更高的工业需求，激光加工能够以更高的效率和加工精度成为现今工业制造的热门方向。激光打孔有冲击式、旋切式、螺旋时等加工方式，其中冲击式打孔时工件在一些列脉冲能量冲击下完成小孔加工，孔径接近光斑大小，与其他方式相比，这是最基础和最快的打孔方式，但是孔的质量直接受到光束质量和聚焦光学系统的影响，由于激光光强的高斯分布而造成的打孔时中心的温度比四周温度高的现象，一般加工出来的小孔热效应严重，精度和孔壁质量较差。

技术实现思路

[0003]本技术提供了一种基于振镜与道威棱镜组合的旋切系统，解决了以上所述的由于激光光强的高斯分布而造成的打孔时中心的温度比四周温度高而导致精度和孔壁质量较差的技术问题。
[0004]本技术为解决上述技术问题提供了一种基于振镜与道威棱镜组合的旋切系统，包括依次设置于入射激光光束光路上的偏转双振镜单元、道威棱镜旋转单元、调焦单元和聚焦单元；
[0005]所述偏转双振镜单元用于按预设位置及角度偏转偏移所述入射激光光束至所述道威棱镜旋转单元内；
[0006]所述道威棱镜旋转单元用于将激光光束调节成以圆形轨迹运动的动态出射光；
[0007]所述调焦单元用于动态调节动态出射光的焦点位置；
[0008]所述聚焦单元用于对激光光束聚焦于被加工工件上。
[0009]可选地，所述偏转双振镜单元包括两个功能互补且精度较高的第一偏转双振镜单元振镜及第二偏转双振镜单元振镜，所述第一偏转双振镜单元振镜用于将所述入射激光光束进行偏转反射至所述第二偏转双振镜单元振镜，所述第二偏转双振镜单元振镜用于补偿所述第一偏转双振镜单元振镜造成的激光光束的角度。
[0010]可选地，所述第二偏转双振镜单元振镜还用于控制激光光束按预设角度入射进所述道威棱镜旋转单元，该角度决定在加工工件上激光束聚焦位置与系统机械轴线之间的距离。
[0011]可选地，所述道威棱镜旋转单元包括标准道威棱镜以及用于带动道威棱镜旋转的空气轴电机，所述空气轴电机带动所述道威棱镜旋转以使入射的激光光束的光线轨迹呈现圆形动态出射。
[0012]可选地，所述准道威棱镜的孔径为15mm、下底长度为66.5mm。
[0013]可选地，所述准道威棱镜的下方设有用于调节道威棱镜位移及摆放角度的调节旋钮。
[0014]可选地，所述调焦单元为由光学4f系统构成的动态调焦系统。
[0015]有益效果：本申请提供了一种基于振镜与道威棱镜组合的旋切系统，入射激光光束通过偏转双振镜单元按预设位置及角度偏转偏移后形成偏转光；偏转光入射至所述道威棱镜旋转单元内调节成以圆形轨迹运动的动态出射光；通过调焦单元动态调节所述以圆形轨迹运动的动态出射光的焦点位置，并经过聚焦单元聚焦后对被加工工件加工。通过光学系统的旋转得到合适的运动轨迹，使得激光在工件表面形成一个以圆周为轨迹的均匀路径，从而可以避免由于激光光强的高斯分布而造成的打孔时中心的温度比四周温度高的现象，从而降低了小孔的热反应，且旋切加工的方式更利于熔融物质的排出，孔壁重铸层相对较小，孔质量更高。另一方面，使用道威棱镜绕机械轴旋转一圈，道威棱镜形成的光学轨迹旋转两圈的特性，可以使得承载道威棱镜旋转的电机要求相对于传统的旋切打孔方式对电机的要求大大降低，而同时可以使得激光加工的可用重复频率增加一倍，大大提高打孔的效率。
[0016]上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本技术的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
[0017]此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
[0018]图1为本技术基于振镜与道威棱镜组合的旋切系统的原理框图；
[0019]图2为本技术基于振镜与道威棱镜组合的旋切系统的双振镜单元原理示意图；
[0020]图3为本技术基于振镜与道威棱镜组合的旋切系统的道威棱镜的误差示意图；
[0021]图4为本技术基于振镜与道威棱镜组合的旋切系统的道威棱镜光学轨迹图；
[0022]图5为本技术基于振镜与道威棱镜组合的旋切系统的道威棱镜旋转单元的补偿误差原理图；
[0023]图6为本技术基于振镜与道威棱镜组合的旋切系统的道威棱镜旋转单元的另一种补偿误差原理图；
[0024]图7为本技术基于振镜与道威棱镜组合的旋切系统的调焦示意图。
[0025]附图标记说明：第一偏转双振镜单元振镜1，第二偏转双振镜单元振镜2，道威棱镜旋转单元3，调节旋钮4，道威棱镜5，第一聚焦镜6，第二聚焦镜7，反射镜8，聚焦单元镜片组9，加工工件10。
具体实施方式
[0026]以下结合附图对本技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本技术，并非用于限定本技术的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本技术。根据下面说明和权利要求书，本技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本技术实施例的目的。
[0027]需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0028]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0029]如图1至图7所示，本技术提供了一种基于振镜与道威棱镜组合的旋切系统，包括依次设置于入射激光光束光路上的偏转双振镜单元、道威棱镜旋转单元3、调焦单元和聚焦单元；所述偏转双振镜单元用于按预设位置及角度偏转偏移所述入射激光光束至所述道威棱镜旋转单元3内；所述道威棱镜旋转单元3用于将激光光束调节成以圆形轨迹运动的动态出射光；所述调焦单元用于动态调节动态出射光的焦点位置；所述聚焦单元用于对激光光束聚焦于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于振镜与道威棱镜组合的旋切系统，其特征在于，包括依次设置于入射激光光束光路上的偏转双振镜单元、道威棱镜旋转单元、调焦单元和聚焦单元；所述偏转双振镜单元用于按预设位置及角度偏转偏移所述入射激光光束至所述道威棱镜旋转单元内；所述道威棱镜旋转单元用于将激光光束调节成以圆形轨迹运动的动态出射光；所述调焦单元用于动态调节动态出射光的焦点位置；所述聚焦单元用于使激光光束聚焦于被加工工件上。2.根据权利要求1所述的基于振镜与道威棱镜组合的旋切系统，其特征在于，所述偏转双振镜单元包括两个功能互补的第一偏转双振镜单元振镜及第二偏转双振镜单元振镜，所述第一偏转双振镜单元振镜用于将所述入射激光光束进行偏转反射至所述第二偏转双振镜单元振镜，所述第二偏转双振镜单元振镜用于补偿所述第一偏转双振镜单元振镜造成的激光光束的角...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦庆全，秦应雄，许文强，龙宙，段光前，黄树平，童杰，
申请(专利权)人：江苏先河激光研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：