【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光加工，具体涉及一种可无级调控微槽侧壁倾斜度的超快激光加工系统及方法。
技术介绍
1、随着新能源汽车、光伏发电、轨道交通、智能电网、航空航天等领域的发展，电力电子器件和微机电系统(mems)在高效率、高可靠、小型化和轻量化方面的要求越来越高。矩形微槽道作为一种在电力电子器件和微机电系统最常见的基础加工需求，其加工质量将显著影响最终制备微器件的性能。
2、传统的机械、电火花、电解等加工方式对材料有选择性、效率低、成品率低、精度差且可加工结构尺度受限；超快激光加工无接触应力、适用于任何材料、精度高、加工分辨率高，但以往的激光加工采用单光束自上而下的垂直工件表面的加工方式，所加工出微槽侧壁倾斜，槽截面呈现“v”型(高羡明,郭宁波,张功学等.激光微纳加工微槽道试验研究[j].陕西科技大学学报,2023,41(01):138-143.；韦新宇,温秋玲,陆静等.紫外纳秒激光加工金刚石微槽工艺参数优化研究[j].中国激光,2022,49(10):96-106.)，侧壁倾斜度的控制受到极大限制，难以制造规则矩形截面的微槽。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供了一种可无级调控微槽侧壁倾斜度的超快激光加工系统及方法，实现矩形微槽的激光加工，及微槽侧壁倾斜度的调控；可同时对两侧侧壁倾斜度分别调控，以实现矩形微槽道、其他侧壁倾斜度微槽道，乃至负倾斜度微槽的高效可控加工。
2、为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
<...【技术保护点】
1.一种可无级调控微槽侧壁倾斜度的超快激光加工系统，包括激光器(1)，其特征在于：激光器(1)出射光束经过分束镜(8)后分成两束光，其中光束1平行于X轴，光束2平行于Y轴；光束1经第一反射镜(7)反射后平行于Y轴出射；两光束垂直入射进双光束可调倾斜移动装置(4)，经双光束可调倾斜移动装置(4)对光束进行调控后，两光束分别经过第二反射镜(9)、第三反射镜(10)并通过第一凸透镜(11)、第二凸透镜(12)后成一定夹角及一定间距会聚于待加工工件(6)表面，待加工工件(6)夹持于三维运动平台(5)上，两相交会聚光束焦点与加工工件(6)相对运动，实现表面微槽的激光刻蚀加工。
2.根据权利要求1所述的超快激光加工系统，其特征在于：分束镜(8)安装在立方体镜架(3)中，第一反射镜(7)安装在第一45°反射镜架(2)中，第一凸透镜(11)、第二凸透镜(12)焦距相等。
3.根据权利要求1所述的超快激光加工系统，其特征在于：所述双光束可调倾斜移动装置(4)包括固定基座(4-1)，固定基座(4-1)上安装有平移基座(4-2)，平移基座(4-2)通过导轨连接在固定基座(4-1
4.根据权利要求3所述的超快激光加工系统，其特征在于：第二45°反射镜架(4-3-2)、第一固定支架(4-3-3)、第一同轴镜架(4-3-4)、第一支杆组(4-3-5)随第一旋转基座(4-3-1)以光束1为轴在X-Z平面上旋转；平移基座(4-2)在固定基座(4-1)上沿X轴平移，第一45°反射镜架(2)通过支杆组与双光束可调倾斜移动装置(4)中平移基座(4-2)相连接并可随平移基座平移；第三45°反射镜架(4-4-2)、第二固定支架(4-4-3)、第二同轴镜架(4-4-4)、第二支杆组(4-4-5)随第二旋转基座(4-4-1)以光束2为轴在X-Z平面上旋转。
5.根据权利要求3所述的超快激光加工系统，其特征在于：固定基座(4-1)、平移基座(4-2)上加工有旋转限位槽，第一旋转基座(4-3-1)、第二旋转基座(4-4-1)上加工有辅助定位杆，辅助定位杆顶端有螺纹，辅助定位杆与旋转限位槽相配合，在旋转限位槽内滑动，通过第一固定螺帽(4-3-7)、第二固定螺帽(4-4-7)将旋转基座位置固定。
6.根据权利要求3所述的超快激光加工系统，其特征在于：平移基座(4-2)、固定基座(4-1)、旋转基座上设有通光孔，入射光束始终保持与通光孔的同轴关系；入射光束通过通光孔后分别投射在第二反射镜(9)、第三反射镜(10)上。
7.根据权利要求3所述的超快激光加工系统，其特征在于：在第一旋转基座(4-3-1)、第二旋转基座(4-4-1)旋转过程中，其回转轴分别为入射光束；经第二反射镜(9)、第三反射镜(10)反射的光束将始终平行于第一支杆组(4-3-5)、第二支杆组(4-4-5)方向出射，当旋转基座相对Y-Z平面旋转角度θ时，两出射光束也旋转角度θ。
8.根据权利要求1所述的超快激光加工系统，其特征在于：所述双光束可调倾斜移动装置(4)无级调节两光束间相对夹角φ及两光束会聚光斑间的相对距离W，并分别无级调节两光束相对待加工工件表面夹角θ。
9.利用权利要求1-8任一项所述的一种可无级调控微槽侧壁倾斜度的超快激光加工系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种可无级调控微槽侧壁倾斜度的超快激光加工系统，包括激光器(1)，其特征在于：激光器(1)出射光束经过分束镜(8)后分成两束光，其中光束1平行于x轴，光束2平行于y轴；光束1经第一反射镜(7)反射后平行于y轴出射；两光束垂直入射进双光束可调倾斜移动装置(4)，经双光束可调倾斜移动装置(4)对光束进行调控后，两光束分别经过第二反射镜(9)、第三反射镜(10)并通过第一凸透镜(11)、第二凸透镜(12)后成一定夹角及一定间距会聚于待加工工件(6)表面，待加工工件(6)夹持于三维运动平台(5)上，两相交会聚光束焦点与加工工件(6)相对运动，实现表面微槽的激光刻蚀加工。
2.根据权利要求1所述的超快激光加工系统，其特征在于：分束镜(8)安装在立方体镜架(3)中，第一反射镜(7)安装在第一45°反射镜架(2)中，第一凸透镜(11)、第二凸透镜(12)焦距相等。
3.根据权利要求1所述的超快激光加工系统，其特征在于：所述双光束可调倾斜移动装置(4)包括固定基座(4-1)，固定基座(4-1)上安装有平移基座(4-2)，平移基座(4-2)通过导轨连接在固定基座(4-1)上，能够在固定基座(4-1)导轨上移动；平移基座(4-2)上连接有第一旋转基座(4-3-1)，第一旋转基座(4-3-1)上通过第二45°反射镜架(4-3-2)安装有第二反射镜(9)；第二45°反射镜架(4-3-2)连接在第一支杆组(4-3-5)上端，第一支杆组(4-3-5)中部穿过第一固定支架(4-3-3)，第一固定支架(4-3-3)连接在第一旋转基座(4-3-1)上；第一支杆组(4-3-5)下端经第一同轴镜架(4-3-4)安装有第一凸透镜(11)；
4.根据权利要求3所述的超快激光加工系统，其特征在于：第二45°反射镜架(4-3-2)、第一固定支架(4-3-3)、第一同轴镜架(4-3-4)、第一支杆组(4-3-5)随第一旋转基...
【专利技术属性】
技术研发人员：王文君，刘晓，潘爱飞，赵万芹，黄灵霞，李震雷，许烔铭，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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