一种应用全固态激光器的钻石微孔加工机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种应用全固态激光器的钻石微孔加工机，特点是， 它包括：冷却水箱、全固态激光器、光路系统、三维工件位移平台、工控 机、工件照明装置、摄像头、滑动导轨和工件夹头；冷却水箱与全固态激 光器相连，全固态激光器与光路系统相连接并置于滑动导轨上，全固态激 光器发出的激光束通过光路系统形成垂直光束，由组合透镜将其聚焦成微 米级光斑作为加工激光源；摄像头置于光学棱镜上方，工件照明装置置于 组合透镜下方外圈，工件夹头置于三维工件位移平台Z轴顶端，工控机分 别和全固态激光器和三维工件位移平台连接。由全固态激光器发出的激光 束，经整形达到微米级的光斑尺寸，配合高精度工件位移平台，实现钻石 模具上的高质量的微孔加工。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种激光微孔加工系统，具体涉及到一种应用于钻石磨具微孔加工(孔径小达10Mm)的全固态激光微孔加工机，属于激光

技术介绍
孔加工是机械加工中所占比例较大的一道重要的加工工序。据统计，孔加工约占机械加工总量的三分之一，占机械加工时间的四分之一。在孔加工中尤其以小孔的加工最为困难。随着航天、航空、电子、机械、仪器仪表、化学纤维、自动控制及医疗器械等科学技术和工业生产的发展，小孔的应用日趋广泛。这些小孔不仅孔径小而且深径比也比较大。同时这些零件的材料有许多是高硬度、高强度的耐热钢、不锈钢、硬质合金、陶瓷、金刚石等难加材料。这些对小孔加工技术提出了新的要求，迫切需要一种新型、高效的小孔加工技术。目前，已发展了大约有余种微小深孔的加工方法，以用于不同情况的小孔加工技术。随着近代工业和科学技术的迅速发展，使用硬度大、强度高、脆性大、高熔点的材料越来越多，而传统的加工方法已不能满足工艺的要求。例如，在钻石磨具上加工微米级的孔径这一类的加工任务用常规的机械加工的方法很难获得，有时甚至是不可能的，而用激光打孔则不难实现。激光束在空间和时问上高度集中，利用透镜聚焦，可以将光斑的直径縮小到微米级从而获得1(T3—1(T,/cm2105--1015『/^2的激光功率密度。如此高的功率密度几乎可对仟问材料实行激光打孔。与其它的方法如机械钻孔、冲小孔、电火花加工、超声加工、电子束加工、电解加工等的常规手段相比，具有以下的显著的优点1. 激光打孔的速度快、效率高、经济效益好。2. 激光打孔可获得大的深径比。3. 激光打孔可在硬、脆、软等的各类材料上进行。4. 激光打孔无工具损耗。5. 激光打孔适合于数量多、高密度的群孔加工。6. 用激光可在难加工材料倾斜面上加工小孔。除上述优点外，由于激光打孔过程与工件不接触，因此加工出来的工件清洁,没污染。因为这种打孔是一种蒸发型、非接触的加工过程，它消除了常规热丝穿孔和机械穿孔带来的残渣，因而十分卫生。且激光加工时间短，对被加工材料氧化、变形、热影响区域均较小，不需要特别保护。激光不仅能对置于空气中的工件打孔，而且也能对置于真空中或其它条件下的工件进行打孔。由此可见，激光微孔加工是一种高质量、快速、精密、环保的微孔加工方式。
技术实现思路
本技术针对在钻石模具上加工微米级的小孔而开发设计，提供一种在保证径深比粗糙度等质量要求的基础上进行微米级加工的全固态固体激光钻石微孔加工机，相对于手工操作打孔精度高，打孔效率高。本技术的技术方案是 一种应用全固态激光器的钻石微孔加工机，包括冷却水箱、全固态激光器、光路系统、三维工件位移平台、工控机、工件照明装置、摄像头、滑动导轨和工件夹头，冷却水箱与全固态激光器相连，全固态激光器与光路系统相连接并置于滑动导轨上，所述的光路系统由光栅、光束准直镜、组合透镜、光学棱镜组成；由所述的全固态激光器发出的激光束通过光栅进入光束准直镜，经过准直与整形，通过光学棱镜反射，形成垂直光束，然后由组合透镜将其聚焦成8—15Mm直径的光斑作为加工激光源；所述的摄像头置于光学棱镜上方，焦距与加工光源一致;工件照明装置置于组合透镜下方外圈，用于加工表面的照明；工件夹头置于可在X， Y，Z三轴方向独立移动的三维工件位移平台的Z轴顶端并可以绕Z轴匀速旋转；工控机分别和全固态激光器和三维工件位移平台相连接。三维高精度工件位移平台可以实现X， Y， Z轴的直线移动以调节空间位置与激光束焦点重合，控制协调高光束质量全固态激光器输出以及三维高精度工件位移平台的运动来实现微孔的加工。本技术的特点在于应用先进的全固态单模输出激光器，经过整形达到微米级的光斑尺寸，同时配合高精度工件位移平台(误差2um)，从而实现在钻石模具上进行高质量的微孔加工。附图说明图1是钻石微孔加工机装置结构示意图2是光路系统结构示意图3是钻石微孔加工机装置系统方块图。具体实施方式如图1-图3所示， 一种应用全固态激光器的钻石微孔加工机，特点是，它包括冷却水箱l、全固态激光器2、光路形系统3、三维工件位移平台4、工控机5、工件照明装置6、摄像头7、光学导轨8和工件夹头13。在激光微孔加工机中将全固态激光器2与光路系统3相连接置于光学导轨8上，光路系统3由光栅9，光束准直镜10，透镜组合11，光学棱镜12组成。全固态激光器2发出的激光束通过光栅9进入光束准直镜10，经过准直与整形，通过光学棱镜12反射，形成垂直光束，然后由组合透镜11将其聚焦成10Mm直径的光斑作为加工激光源。摄像头7置于光学棱镜12上方，焦距与加工光源一致，实施观测加工过程，摄像头为CCD摄像头。工件照明装置6置于组合透镜11下方外圈，用于加工表面的照明。三维工件位移平台4可在X， Y， Z三轴方向独立移动，工件夹头13置于Z轴顶端并可以绕Z轴匀速旋转。工控机5分别和全固态激光器2和三维高精度工件位移平台4，控制协调高光束质量全固态激光器2输出以及三维高精度工件位移平台4的运动来实现微孔的加工。本技术通过工控机在windows下进行操作，使用专用软件预先设置激光输出功率，调制频率，加工深度，孔径大小。然后通过控制板卡驱动高光束质量全固态激光器2和三维高精度工件位移平台4工作，加工自动完成。权利要求1. 一种应用全固态激光器的钻石微孔加工机，其特征在于它包括冷却水箱、全固态激光器、光路系统、三维工件位移平台、工控机、工件照明装置、摄像头、滑动导轨和工件夹头；冷却水箱与全固态激光器相连，全固态激光器与光路系统相连接并置于滑动导轨上，所述的光路系统由光栅、光束准直镜、组合透镜、光学棱镜组成；由所述的全固态激光器发出的激光束通过光栅进入光束准直镜，经过准直与整形，通过光学棱镜反射，形成垂直光束，然后由组合透镜将其聚焦成8—15μm直径的光斑作为加工激光源；所述的摄像头置于光学棱镜上方，焦距与加工光源一致；工件照明装置置于组合透镜下方外圈，用于加工表面的照明；工件夹头置于可在X，Y，Z三轴方向独立移动的三维工件位移平台的Z轴顶端并可以绕Z轴匀速旋转工控机分别和全固态激光器和三维工件位移平台相连接。专利摘要本技术公开了一种应用全固态激光器的钻石微孔加工机，特点是，它包括冷却水箱、全固态激光器、光路系统、三维工件位移平台、工控机、工件照明装置、摄像头、滑动导轨和工件夹头；冷却水箱与全固态激光器相连，全固态激光器与光路系统相连接并置于滑动导轨上，全固态激光器发出的激光束通过光路系统形成垂直光束，由组合透镜将其聚焦成微米级光斑作为加工激光源；摄像头置于光学棱镜上方，工件照明装置置于组合透镜下方外圈，工件夹头置于三维工件位移平台Z轴顶端，工控机分别和全固态激光器和三维工件位移平台连接。由全固态激光器发出的激光束，经整形达到微米级的光斑尺寸，配合高精度工件位移平台，实现钻石模具上的高质量的微孔加工。文档编号B23K26/00GK201295821SQ20082005894公开日2009年8月26日 申请日期2008年5月26日 优先权日2008年5月26日专利技术者朱立汀, 王文铭, 陈益民 申请人:上海市激光技术研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用全固态激光器的钻石微孔加工机，其特征在于它包括：冷却水箱、全固态激光器、光路系统、三维工件位移平台、工控机、工件照明装置、摄像头、滑动导轨和工件夹头；冷却水箱与全固态激光器相连，全固态激光器与光路系统相连接并置于滑动导轨上，所述的光路系统由光栅、光束准直镜、组合透镜、光学棱镜组成；由所述的全固态激光器发出的激光束通过光栅进入光束准直镜，经过准直与整形，通过光学棱镜反射，形成垂直光束，然后由组合透镜将其聚焦成８－１５μｍ直径的光斑作为加工激光源；所述的摄像头置于光学棱镜上方，焦距与加工光源一致；工件照明装置置于组合透镜下方外圈，用于加工表面的照明；工件夹头置于可在Ｘ，Ｙ，Ｚ三轴方向独立移动的三维工件位移平台的Ｚ轴顶端并可以绕Ｚ轴匀速旋转工控机分别和全固态激光器和三维工件位移平台相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈益民，朱立汀，王文铭，
申请(专利权)人：上海市激光技术研究所，
类型：实用新型
国别省市：31