本发明专利技术提供一种激光微孔加工吹气装置，从上至下分别安装有聚焦镜头、电动旋转台以及吹气模块，其中，吹气模块可随电动旋转台的旋转而转动，且吹气模块包括同轴吹气嘴、吹气针、电动促动器、铰链以及软管；本发明专利技术通过自动化调节离轴吹气的倾斜角度，能够解决高深径比微孔加工过程中离轴吹气点偏离微孔入口的问题，进而实现高深径比微孔的高效、精密加工；同时，本发明专利技术通过吹气模块的旋转，能够解决大角度倾斜孔加工时，待加工样品与离轴吹气嘴之间的空间干涉问题，尤其是当加工曲面上的微孔时，可根据实际需要通过电动旋转台转动吹气模块的位置，从而实现较优的加工效果。从而实现较优的加工效果。从而实现较优的加工效果。
【技术实现步骤摘要】
一种激光微孔加工吹气装置
[0001]本专利技术属于激光加工
，尤其涉及一种激光微孔加工吹气装置。
技术介绍
[0002]随着微机电系统、微纳光学、汽车产业等领域的不断发展，数十到几百微米尺寸的精密微孔在汽车发动机喷油嘴、微纳光学器件、半导体功能器件、精密喷嘴等方面有着广阔的应用前景。其发展趋势是小孔径、大深径比和高精度。超快激光产生的光场经过聚焦后，作用于材料可直接电离形成等离子体，被视为无材料选择性的冷加工方式。在精密微孔制造技术的未来发展趋势中，超快激光加工将有望成为主流技术。
[0003]超快激光精密微孔加工主要采用螺旋钻孔法，通过螺旋扫描结合步进的方式进行加工，将材料逐层去除。对于高深径比微孔，步进量和样品厚度一致。无论是采取激光加工头步进或者是样品步进，都会导致步进的过程中激光加工头和样品距离逐渐变小。当前加工高深径比微孔一般采用离轴吹气的方式，吹气嘴固定在激光加工头上，在整个加工过程中相对激光加工头的位置不变。微孔加工过程中，随激光加工头和样品距离逐渐变小，吹气嘴的吹气点会偏离微孔的入口，微孔内部吹气量的减少会造成材料去除率的下降和微孔加工质量恶化。另外，倾斜孔加工一般是通过样品台旋转控制样品的倾斜度，对于大角度的倾斜孔，样品会与离轴吹气的气嘴空间干涉。
技术实现思路
[0004]为解决高深径比微孔加工过程中离轴吹气点偏离微孔入口的问题，本专利技术提供一种激光微孔加工吹气装置，能够实现高深径比微孔的高效、精密加工。
[0005]一种激光微孔加工吹气装置，从上至下分别安装有聚焦镜头、电动旋转台以及吹气模块，其中，吹气模块可随电动旋转台的旋转而转动，且吹气模块包括同轴吹气嘴、吹气针、电动促动器、铰链以及软管；
[0006]所述同轴吹气嘴安装于电动旋转台上，铰链安装于同轴吹气嘴的侧壁，且铰链可沿一维方向转动；所述吹气针的中段安装于铰链上，并能够以铰链为支点进行转动，同时，吹气针的进气口端固定在电动促动器上，且吹气针的吹气角度由安装于电动旋转台上的电动促动器调节，使得加工开始时至加工完成时吹气针的延长线始终对准待加工微孔的前孔中心；软管的一端连接吹气针的进气口端，另一端连接外部产气设备。
[0007]进一步地，加工开始时至加工完成时吹气针与同轴吹气嘴中心轴线夹角的变化量Δθ为：
[0008][0009]其中，H1为铰链与待加工样品上表面的距离，G为铰链与同轴吹气嘴中心轴线之间的垂直距离，ΔH为待加工微孔的深度。
[0010]进一步地，一种激光微孔加工吹气装置，还包括气管和安装于同轴吹气嘴侧壁的
快接头；
[0011]外部的同轴吹气设备通过气管与快接头连接，使得同轴气流接入快接头后，经同轴吹气嘴吹出，其中，同轴气流的压力小于吹气针出射的气流压力的50％。
[0012]进一步地，吹气针出射的气流为离轴吹气，且离轴吹气角度由电动促动器调节。
[0013]进一步地，吹气模块可随电动旋转台的旋转而转动
±
180
°
。
[0014]有益效果：
[0015]1、本专利技术提供一种激光微孔加工吹气装置，通过自动化调节离轴吹气的倾斜角度，能够解决高深径比微孔加工过程中离轴吹气点偏离微孔入口的问题，进而实现高深径比微孔的高效、精密加工；同时，本专利技术通过吹气模块的旋转，能够解决大角度倾斜孔加工时，待加工样品与离轴吹气嘴之间的空间干涉问题，尤其是当加工曲面上的微孔时，可根据实际需要通过电动旋转台转动吹气模块的位置，从而实现较优的加工效果。
[0016]2、本专利技术提供一种激光微孔加工吹气装置，增加了同轴吹气，同轴吹气由气管接入快接头后，经同轴吹气嘴吹出，能够防止加工产生的粉尘和碎屑被离轴吹气气流带入聚焦镜头。
[0017]3、本专利技术提供一种激光微孔加工吹气装置，吹气针的进气口端和软管相连接，这种柔性连接方式能保证吹气针旋转时进气量的稳定性。
附图说明
[0018]图1为一种激光微孔加工吹气装置的结构示意图；
[0019]图2为离轴吹气位置随不同方向倾斜孔加工变化的示意图；
[0020]图3为吹气针倾斜角度随激光加工头和样品距离变化的示意图；
[0021]图4为吹气针和同轴吹气中心轴线的夹角计算方法示意图；
[0022]图5为实施例中加工倾斜孔离轴吹气位置变化的示意图。
具体实施方式
[0023]为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0024]为实现高深径比微孔高效和精密加工，本专利技术提出了一种激光微孔加工吹气装置，通过自动化调节离轴吹气的倾斜角度，解决高深径比微孔加工过程中离轴吹气点偏离微孔入口的问题；通过吹气模块的旋转，解决大角度倾斜孔加工时，样品与离轴吹气嘴空间干涉的问题。
[0025]具体的，如图1所示，一种激光微孔加工吹气装置，从上至下分别安装有聚焦镜头、电动旋转台以及吹气模块，其中，电动旋转台固定在聚焦镜头上，吹气模块可随电动旋转台的旋转而转动，且可转动角度范围为Φ1，在
±
180
°
之间，如图2所示，能够防止大角度倾斜孔加工时样品与离轴吹气针之间的空间干涉问题；进一步地，吹气模块包括同轴吹气嘴、吹气针、电动促动器、铰链以及软管；
[0026]所述同轴吹气嘴安装于电动旋转台上，铰链安装于同轴吹气嘴的侧壁，且铰链可沿一维方向转动；所述吹气针的中段安装于铰链上，并能够以铰链为支点进行转动，且可调节角度范围为Φ2，同时，吹气针的进气口端固定在电动促动器上，且吹气针出射的气流为
离轴吹气，同时离轴吹气角度由安装于电动旋转台上的电动促动器调节，使得加工开始时至加工完成时吹气针的延长线始终对准待加工微孔的前孔中心；软管的一端连接吹气针的进气口端，另一端连接外部产气设备。
[0027]需要说明的是，加工过程中，随激光加工头和样品距离逐渐变小，为了保证离轴吹气点始终在微孔的入口，需要吹气针和同轴吹气中心轴线的夹角逐渐变大，如图4所示；如图3所示为吹气针和同轴吹气中心轴线夹角随激光加工头和样品距离变化过程，开始加工时，铰链与待加工样品上表面的距离为H1，同轴吹气嘴中心轴线到铰链的距离为G，吹气针与同轴吹气中心轴线夹角为θ1，当待加工微孔的深度为ΔH时，吹气针与同轴吹气中心轴线夹角为θ2，则可以得到加工开始时至加工完成时吹气针与同轴吹气嘴中心轴线夹角的变化量Δθ为：
[0028][0029]进一步地，为了防止加工产生的粉尘和碎屑被离轴吹气气流带入聚焦镜头，本专利技术的激光微孔加工吹气装置还包括气管和安装于同轴吹气嘴侧壁的快接头，其中，外部的同轴吹气设备通过气管与快接头连接，使得同轴气流接入快接头后，经同轴吹气嘴吹出，同时，同轴气流的压力小于吹气针出射的气流压力的50％。
[0030]对于大角度倾斜孔加工，样品会与离轴吹气嘴产生空间干涉，具体的，如图5所示，本实施例中吹气针与吹气嘴中心法线本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种激光微孔加工吹气装置，其特征在于，从上至下分别安装有聚焦镜头、电动旋转台以及吹气模块，其中，吹气模块可随电动旋转台的旋转而转动，且吹气模块包括同轴吹气嘴、吹气针、电动促动器、铰链以及软管；所述同轴吹气嘴安装于电动旋转台上，铰链安装于同轴吹气嘴的侧壁，且铰链可沿一维方向转动；所述吹气针的中段安装于铰链上，并能够以铰链为支点进行转动，同时，吹气针的进气口端固定在电动促动器上，且吹气针的吹气角度由安装于电动旋转台上的电动促动器调节，使得加工开始时至加工完成时吹气针的延长线始终对准待加工微孔的前孔中心；软管的一端连接吹气针的进气口端，另一端连接外部产气设备。2.如权利要求1所述的一种激光微孔加工吹气装置，其特征在于，加工开始时至加工完成时吹气针与同轴吹气嘴中心轴线夹角...
【专利技术属性】
技术研发人员：张健，刘虹君，金会良，汪圣飞，樊非，张清华，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：
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