【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光加工领域，具体是一种适用于小微尺寸的水导激光加工方法。
技术介绍
1、随着医疗、航空、航天、半导体领域的快速发展，对于关键零部件的性能要求越来越高，这促进了零件加工方法和设备的改进和提高。在零部件切割加工领域，传统的切割加工方法主要为机械切割加工和高压水切割加工。但是上述加工方式存在加工效率低、加工精度低的问题。为解决上述问题，本领域的技术人员研发了激光切割加工装置，其在加工效率、加工精度和环境保护方面均优于传统切割加工方法，但激光切割加工会使材料产生一定程度的热损伤，为解决对材料的热损伤问题，水导激光加工装置应运而生，这是一种高效、无污染的材料去除工艺。
2、由于水导激光加工技术是一种可以弥补传统激光加工劣势的新型复合微细加工技术，在激光加工过程中通过水介质的冲刷和冷却作用，可以有效降低加工热影响和重铸现象。现有技术中，受水介质的厚度影响，现有的水辅助激光加工技术中激光都会严重受到水介质的吸收、反射和折射作用等的影响，限制了其激光加工效率、加工精度和加工分辨率。
3、现有技术中水导激光装置在工作过程中，一般情况下，水束传递方向垂直于被加工表面，通过将激光约束在微小的水束直径中传递能量。此时反射的水流不会对正常的水束产生负面影响。当水束传递方向与被加工表面之间的角度很小且出气部位与被加工表面的距离较小时，反射的水流会对正常的水束传递产生严重的干扰，存在反射的水射流冲散正在加工的水束的现象，严重影响加工质量与加工时间。
4、例如中国专利cn 111098043 a，公开的一种水
5、再例如中国专利cn 103567636 a公开的一种同轴激光焊接工作头，该激光焊接工作头由焊接头主体、柱面反射镜组件、聚焦镜组件、紧凑宽幅面超音速气帘组件、锁母、连接管、同轴保护喷嘴组件、平面反射镜组件构成；光束传播及聚焦光路通过设计相关零部件尺寸，完成对入射准平行光的反射，并成形聚焦光束；焊接头主体的作用除了用来安装相关组件外，另一个作用是提供焊接工作头需要的压缩空气进口、焊接工作气进口、冷却水进口/出口；紧凑宽幅面超音速气帘组件的作用是在聚焦镜组件下方形成一个超音速气帘，以保护聚焦透镜不受焊接烟尘及飞溅的污染。该装置同样无法解决实际操作过程中因射水柱和部件接触而产生的反射和折射的水流，该设计的装置在当水束传递方向与被加工表面之间的角度很小且出气部位与被加工表面的距离较小时，反射的水流会对正常的水束传递产生严重的干扰。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种适用于小微尺寸的水导激光加工方法，该方法使用场合灵活，操作简单，有效防止反射的水流对正常加工水束造成干扰，显著提高产品加工质量。
2、技术方案：为了实现以上目的，本专利技术所述的一种适用于小微尺寸的水导激光加工方法，该方法的具体步骤如下：
3、步骤一、分析并确认适配的保护头
4、中控台在收到人工输入的工件尺寸后，对工件需要加工的部位进行分析得到保护头与工件之间的距离范围，然后根据保护头与工件之间的距离确定保护头上的微孔的尺寸；
5、步骤二、安装保护头
6、将根据微孔的尺寸选择的适配的保护头固定在光水耦合装置的下方；
7、步骤三、确定水柱喷射速度
8、开启中控台上开始按钮，plc电路控制气泵和和流量控制阀同时打开，根据距离传感器测得保护头和工件之间的距离并将数据反馈至plc电路，plc电路根据距离传感器测得的距离尺寸确定为水束的最短长度l，通过水束的最短长度l控制流量控制阀的流量，水束的最短长度l和水柱喷射速度的关系为：
9、；
10、流量控制阀限定的压力p为400bar~150bar，水柱喷射速度：
11、；
12、步骤四、加工工件
13、待plc电路收到流量控制阀和气泵都开启的信号后，开启位于安装在保护头上方的光水耦合装置，光水耦合装置发出的激光穿过微孔、气腔到达工件表面，气泵经过通气孔向气腔内输入压缩空气，气腔内压缩空气气流流量保持在0.5l/min~2l/min，通过多次实验和对比，该参数可以使高速水柱形成稳定的气体保护层，防止反射和折射的水流对正常加工水束造成干扰；
14、步骤五、流量控制阀的控制
15、当用于固定光水耦合装置的机床上的主轴带动整体结构旋转从而使工件与保护头之间尺寸变化或多角度旋转加工时，距离传感器测得保护头和工件之间的距离缩短或延长后，距离传感器将测得的距离数据发送至plc电路，plc电路根据保护头和工件之间的距离算得水柱喷射速度从而控制流量控制阀的压力；
16、步骤六、蓄水
17、在工件加工过程中，弧形截面内的旋流槽收集水雾并因重力的作用通过旋流槽累积的水雾形成水滴被排水孔收集，避免反射和折射的水滴对正常加工水束的影响；
18、步骤七、整理工序
19、待工件加工完毕后，plc电路依次控制光水耦合装置、气泵和流量控制阀关闭，如有需要加工的零件，循环步骤一至步骤六即可。
20、作为本专利技术的进一步优选，保护头包括：通气孔，排水孔，旋流槽，气腔和微孔；
21、所述的微孔与光水耦合装置上设有的注水口相连，光水耦合装置发出的激光穿过微孔对工件进行加工，所述的激光的外侧包覆有从微孔喷出的水柱，通过水柱对激光的冲刷和冷却作用，可以有效降低加工热影响和重铸现象，所述的保护头的回转面上设有通气孔，所述的通气孔与保护头内部的气腔连接，所述的气腔与微孔同轴设置；
22、所述的保护头上远离光水耦合装置一端的弧形截面上设有旋流槽，旋流槽上设有排水孔，所述的旋流槽上设有距离传感器。
23、作为本专利技术的进一步优选，所述的从微孔喷出的水柱直径是微孔的直径的80%~85%，当根据工件条件或使用场合问题需要对微孔喷出水柱直径进行调整而更换保护头时，只需将保护头从光水耦合装置上拆下，更替符合微孔尺寸要求的保护头即可。
24、作为本专利技术的进一步优选，所述的注水口与流量控制阀相连，水柱喷射的长度和稳定性取决于水压和微孔的直径。
25、作为本专利技术的进一步优选，所述的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于小微尺寸的水导激光加工方法，其特征在于：该方法的具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种适用于小微尺寸的水导激光加工方法，其特征在于：步骤一种所述的保护头（2）包括：通气孔（3），排水孔（4），旋流槽（5），气腔（7）和微孔（10）；
3.根据权利要求2所述的一种适用于小微尺寸的水导激光加工方法，其特征在于：所述的注水口（8）与流量控制阀（9）相连。
4.根据权利要求2所述的一种适用于小微尺寸的水导激光加工方法，其特征在于：所述的微孔（10）的截面为30°的锥形，远离光水耦合装置（1）的截面尺寸大于靠近光水耦合装置（1）的截面的尺寸。
5.根据权利要求4所述的一种适用于小微尺寸的水导激光加工方法，其特征在于：从微孔（10）喷出的水柱直径是微孔（10）的直径的80%~85%。
6.根据权利要求2所述的一种适用于小微尺寸的水导激光加工方法，其特征在于：通过通气孔（3）与气泵相连的气腔（7）位于微孔（10）的径向外侧，气腔（7）的直径与微孔（10）上大端直径的尺寸比为1:18~1:20。
7.根据
8.根据权利要求2所述的一种适用于小微尺寸的水导激光加工方法，其特征在于：步骤四中，所述的光水耦合装置（1）发出的激光（6）穿过微孔（10）对工件（11）进行加工，所述的激光（6）的外侧包覆有从微孔（10）喷出的水柱。
9.根据权利要求1所述的一种适用于小微尺寸的水导激光加工方法，其特征在于：步骤三中，所述的流量控制阀（9）和气泵分别与PLC电路相连。
10.根据权利要求1所述的一种适用于小微尺寸的水导激光加工方法，其特征在于：所述的光水耦合装置（1）和保护头（2）通过螺纹连接、销轴连接、卡扣连接的方式紧固。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于小微尺寸的水导激光加工方法，其特征在于：该方法的具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种适用于小微尺寸的水导激光加工方法，其特征在于：步骤一种所述的保护头（2）包括：通气孔（3），排水孔（4），旋流槽（5），气腔（7）和微孔（10）；
3.根据权利要求2所述的一种适用于小微尺寸的水导激光加工方法，其特征在于：所述的注水口（8）与流量控制阀（9）相连。
4.根据权利要求2所述的一种适用于小微尺寸的水导激光加工方法，其特征在于：所述的微孔（10）的截面为30°的锥形，远离光水耦合装置（1）的截面尺寸大于靠近光水耦合装置（1）的截面的尺寸。
5.根据权利要求4所述的一种适用于小微尺寸的水导激光加工方法，其特征在于：从微孔（10）喷出的水柱直径是微孔（10）的直径的80%~85%。
6.根据权利要求2所述的一种适用于小微尺寸的水导激光加工方法，其特征在于：通过通...
【专利技术属性】
技术研发人员：李恩典，
申请(专利权)人：苏州中科煜宸激光智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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