本发明专利技术提供一种激光加工装置，可以实现脆性材料的高品质切割、打孔。包括：激光器，全反镜，扩束镜，偏振片，注水管，待加工工件，扫描加工头，磁性支柱，直线位移台，游标测微螺旋杆，水槽，废水池，排水管，连接支柱，载物台。根据本发明专利技术实施例的一种激光加工装置，在加工过程中可实时保证水面始终与待加工材料上表面重合，利用水流实时带走热量、材料残渣，从而实现脆性材料的高品质加工。通过游标测微螺旋杆可以调节直线位移台沿激光方向上下位置，从而实现不同厚度的脆性材料加工。不同厚度的脆性材料加工。不同厚度的脆性材料加工。
【技术实现步骤摘要】
一种激光加工装置
[0001]本专利技术涉及一种激光加工装置,特别涉及一种可以实现脆性材料高品质切割、打孔的激光加工装置。
技术介绍
[0002]玻璃、石英、硅片、蓝宝石、碳化硅等脆性材料具有抗腐蚀、耐高温、抗磨损、低膨胀系数、高化学稳定性等优点，广泛应用于航空航天、半导体制造、消费电子、光学仪器等诸多领域，其加工质量决定着所对应产品的使用性能与寿命。例如，基于具有精细功能结构的高性能玻璃/硅材料的MEMS惯性器件和加速度计的制造水平决定着战略导弹的弹道控制和落点精度，航天器姿态控制和飞机导航定位，是影响战略导弹、载人航天、深空探测以及航空领域等重大型号研制成败的关键。但到目前为止，脆性材料的加工仍然是一个难题，尤其是超精细、高品质切割，主要原因在于脆性材料脆性大，在力的作用下极易开裂，尤其应力更为集中，对力更为敏感。
[0003]激光具有高亮度、高方向性、高单色性、高相干性等优势特性，在非接触条件下，其制造复杂结构的能力、品质与灵活性远高于传统制造。近些年，随着高峰值功率、高光束质量、短波长激光技术的发展，高精度、低影响的激光加工技术成为未来高端制造的主要手段之一，在脆性材料的高品质加工上得到广泛研究。
[0004]本专利技术基于脉冲激光加工技术，提供一种激光加工装置，特别涉及一种可以实现脆性材料高品质切割、打孔的激光加工装置。可以实现玻璃、石英、硅片、蓝宝石、碳化硅等脆性材料的高质量加工，利用巧妙设计解决脆性材料切割、打孔过程中由于热应力作用、热应力积累导致的脆裂问题，尤其可以解决脆性材料加工过程中由于热应力积累所导致的开裂。基于本专利技术一种激光加工装置，可解决基于脆性材料的关键元器件制造难题，满足高性能MEMS、芯片、传感器等用脆性材料的高品质加工的需求。
技术实现思路
[0005]本专利技术提供一种激光加工装置，特别涉及一种可以实现脆性材料高品质切割、打孔的激光加工装置。具体地，针对微小尺度、精细加工中热积累造成的热应力、热变形等影响加工质量的问题，利用水流实时带走激光加工过程中所产生的热量及残渣；更重要的是保证流动水体的上表面始终与待加工脆性材料工件的上表面重合，既防止水体没过工件上表面造成的水对激光束的强烈吸收以及对激光与材料相互作用的负面影响，又可以最大程度的保证水对热量和残渣的排出效率，提升脆性材料的精细加工品质，有效减少脆性材料工件加工的质量问题甚至报废问题。
[0006]为此，本专利技术提供一种激光加工装置，实现脆性材料高品质切割、打孔，包括：
[0007]激光器，用于发射材料加工用激光束。
[0008]全反镜，用于反射激光器发出的激光束至扩束镜。
[0009]扩束镜，用于接收全反镜反射后的激光束，对激光束按设定比例扩束，为工件加工
端获得更小的聚焦激光光斑做准备。
[0010]偏振片，用于接收扩束镜扩束后的激光束，对激光束的偏振状态进行控制。
[0011]注水管，位于水槽上方，可以对水槽进行注水。
[0012]待加工工件，作为激光加工的加工对象，由磁性支柱固定，加工过程中固定不动。
[0013]扫描加工，用于接收经偏振片传播后的激光束，对激光束进行聚焦并控制扫描轨迹、扫描方式与扫描速度，由扫描振镜与场镜组成。
[0014]磁性支柱，由磁性杆和磁铁组成，用于固定待加工工件，使用时将待加工工件放在磁性杆上，然后将磁铁放在待加工工件6上，通过磁性杆和磁铁的强力吸附，将待加工工件牢牢固定。磁性支柱固定在直线位移9上。
[0015]直线位移台，可沿垂直方向上下移动，带动磁性支柱、待加工工件上下移动，直线位移台位于水槽内。
[0016]游标测微螺旋杆，位于直线位移台上，用于精确控制、调整直线位移台的移动与位置，进而控制待加工工件的移动与位置。
[0017]水槽，用于接收注水管注入的水，当注入的水超过水槽的容水后，水会沿水槽上沿溢出至废水池，同时水槽内水面与水槽的上沿齐平，水槽位于废水池正上方，且溢出的水能完全被废水池盛接。
[0018]废水池，用于接收水槽溢出的水与加工过程中产生的材料残渣。
[0019]排水管，用于排出废水池的水及材料残渣。
[0020]连接支柱，用于将水槽固定在废水池的正上方，保证水槽与废水池相对位置固定不变。
[0021]载物台，位于废水池正下方，用于承载废水池。
[0022]其中，待加工工件厚度一致，由磁性支柱固定后，待加工工件上表面与水平面平行。
[0023]其中，水槽上沿与水平面平行。
[0024]优选地，激光器使用超快激光器，例如皮秒激光器、飞秒激光器，可获得更高的加工质量。
[0025]优选地，扩束镜的扩束比例在2
‑
6倍。
[0026]优选地，注水管对水槽进行注水的速度可控，同时保证注水位置远离待加工工件，不要对待加工工件周围水体上表面产生波动，影响加工一致性。
[0027]优选地，排水管排出废水池的水及材料残渣，后端可增加过滤网，过滤掉材料残渣，过滤出的水可继续经注水管进行重复利用。
[0028]本专利技术提供一种激光加工装置，具体地有以下优势特点：
[0029](1)利用水流实时带走热量。
[0030]脉冲激光具有较高的峰值功率，可以在极短时间内将材料去除，但是由于切割和打孔仍是材料去除量不断积累的过程，因此在加工过程中，光能转化为热能且热量不断积累，也就导致热应力不断变大；对于脆性材料来说，其对应力十分敏感，因此极易开裂。利用水流环绕所加工材料，实时带走材料上产生的热量及加工残渣，由于激光加工作用区域极小，水体积相对加工点来说无穷大，热量降低效果显著。
[0031](2)保持水面始终位于待加工脆性材料工件上表面。
[0032]对于待加工件，水完全浸泡可以起到带走热量的最好效果，但是如果待加工件表面位于水面之下，水体会对激光束传播产生影响，导致传播方向、焦点位置改变，同时对激光能量造成极大衰减，也会对激光与物质的相互作用过程产生负面影响。利用本专利技术一种脆性材料激光加工装置，在冷却水流动、环绕加工脆性材料的前提下，实时保证流动水的上表面和待加工件的上表面齐平，但水未没过待加工件的上表面，以便及时带走热量，减少加工区域热积累、降低加工位置热应力，同时不对激光束传输、激光与物质相互作用产生负面影响。
附图说明
[0033]为进一步说明本专利技术的具体
技术实现思路
，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：
[0034]图1是根据本专利技术一个实施例的一种可以实现脆性材料高品质切割、打孔的激光加工装置示意图。
[0035]图中：1
‑
激光器，2
‑
全反镜，3
‑
扩束镜，4
‑
偏振片，5
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注水管，6
‑
待加工工件，7
‑
扫描加工头，8
‑
磁性支柱，9
‑
直线位移台，10
‑...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种激光加工装置，包括：激光器(1)，用于发射材料加工用激光束；全反镜(2)，用于反射所述激光器(1)发出的激光束至扩束镜(3)；扩束镜(3)，用于接收所述全反镜(2)反射后的激光束，对激光束按设定比例扩束；偏振片(4)，用于接收所述扩束镜(3)扩束后的激光束，对激光束的偏振状态进行控制；注水管(5)，位于水槽(11)上方，用于对水槽(11)进行注水；待加工工件(6)，作为激光加工的加工对象，由磁性支柱(8)固定，加工过程中固定不动；扫描加工头(7)，用于接收所述偏振片(4)传播后的激光束，对激光束进行聚焦并控制扫描轨迹、扫描方式与扫描速度，由扫描振镜与场镜组成；磁性支柱(8)，其由磁性杆和磁铁组成，固定在直线位移台(9)上，用于固定待加工工件(6)；使用时将待加工工件(6)放在磁性杆上，然后将磁铁放在待加工工件(6)上，通过磁性杆和磁铁的强力吸附，将待加工工件(6)牢牢固定；直线位移台(9)，所述直线位移台(9)设在所述水槽(11)内，可沿垂直方向上下移动，带动磁性支柱(8)、待加工工件(6)上下移动；游标测微螺旋杆(10)，所述游标测微螺旋杆(10)设在所述直线位移台(9)上，用于控制、调整直线位移台(9)的移动与位置，进而控制待加工工件(6)的移动与位置；水槽(11)，所述水槽(11)设在废水池(12)正上方，用于接收注水管(5)注入的水，当注入的水超过水槽(11)的容水后，水会沿水槽(11)上沿溢出至废水池(12)，同时水槽(11)内水面与水槽(11)的上沿齐平，且溢出的水能完全被废水池(12)盛接；废水池(12)，用于接收所述水槽(11)溢出的水与加工过程中产生的材料残渣；排水管(13)，用于排出所述废水池(12)的水及材料残渣；连接支柱(14)，用于将所述水槽(11)固定在所述废水池(12)的正上方，保证水槽(11)与废水池(12)相对位置固定不变；载物台(15)，所述载物台(15)设在所述废水池(12)的...
【专利技术属性】
技术研发人员：高文焱，闫方亮，安宇航，
申请(专利权)人：北京聚睿众邦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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