一種可提高鉆孔質(zhì)量和鉆孔速度的激光鉆孔設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及鉆孔機,尤其涉及一種可提高鉆孔質(zhì)量和鉆孔速度的激光鉆孔設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]激光加工的基本原理是把激光聚焦在待加工的工件表面,結(jié)合激光光束的高斯分布以及激光與物質(zhì)相互作用的機制,使得激光與工件作用后形成的溝槽呈現(xiàn)正錐體。激光鉆孔中形成的正錐體對加工速度有很大的影響,隨著孔深加大,鉆孔的速度會顯著下降,主要原因在于,首先,加工開始時激光垂直入射至工件表面,激光束與材料充分作用,能量利用率高,而且周圍無阻擋物,濺射出的粉末很容易飛離工件;當(dāng)正錐體形成后激光傾斜入射到工件表面,由于激光束能量密度降低和粉末飛濺,導(dǎo)致激光束與工件的作用不充分,能量利用率低,同時,受管道效應(yīng)的影響,濺射出的粉末被局限在狹小區(qū)域內(nèi),很困難飛離樣品,從而降低了鉆孔效率。為解決這一問題,通常采用增大激光功率、調(diào)整光斑形狀和輔助吹氣等方式,但是,增大激光功率會降低鉆孔的質(zhì)量,而調(diào)整光斑形狀需要增設(shè)旋轉(zhuǎn)裝置、反射裝置等,會導(dǎo)致成本升高,輔助吹氣的方式是側(cè)向?qū)﹀F形孔內(nèi)吹氣,難以吹去孔內(nèi)的粉末,因而效果不好。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型要解決的技術(shù)問題在于提供一種能有效吹去錐形孔內(nèi)粉末、整機成本低,并且鉆孔質(zhì)量好、效率高的激光鉆孔設(shè)備。
[0004]為解決上述技術(shù)問題,本實用新型采用如下技術(shù)方案。
[0005]一種可提高鉆孔質(zhì)量和鉆孔速度的激光鉆孔設(shè)備,其包括有激光頭、加工臺、氣流發(fā)生裝置和光學(xué)機構(gòu),所述光學(xué)機構(gòu)設(shè)于加工臺上方,且所述激光頭發(fā)出的激光束通過光學(xué)機構(gòu)而傳輸至加工臺,所述加工臺設(shè)有開口朝上的支撐槽,且當(dāng)支撐槽的開口處蓋有工件時將支撐槽的內(nèi)部空間密封,所述支撐槽的上方設(shè)有氣嘴,所述氣嘴的端部朝向激光束在工件上的聚焦點,所述支撐槽的側(cè)部設(shè)有吹氣口,所述氣流發(fā)生裝置的送風(fēng)端通過管路而分別連通于氣嘴和吹氣口。
[0006]優(yōu)選地,所述光學(xué)機構(gòu)包括有沿激光束的傳輸方向依次設(shè)置的光學(xué)傳遞裝置、激光反射裝置和聚焦裝置。
[0007]優(yōu)選地,還包括有一控制器,所述激光頭和氣流發(fā)生裝置分別電連接于控制器,且由所述控制器控制激光頭發(fā)射激光以及控制氣流發(fā)生裝置上電運轉(zhuǎn)。
[0008]優(yōu)選地,所述氣流發(fā)生裝置包括有一第一氣泵及一第二氣泵,所述第一氣泵的送風(fēng)端通過管路連通于氣嘴,所述第二氣泵的送風(fēng)端通過管路連通于吹氣口。
[0009]優(yōu)選地,所述支撐槽內(nèi)設(shè)有紫外燈。
[0010]本實用新型公開的激光鉆孔設(shè)備中,工件放置于支撐槽上,同時將支撐槽的內(nèi)部空間密封,激光頭發(fā)出的激光束通過光學(xué)機構(gòu)傳輸至工件,激光束在工件的上表面聚焦并開始鉆孔,同時氣嘴從側(cè)向?qū)變?nèi)吹氣,氣流發(fā)生裝置通過吹氣口向支撐槽內(nèi)增加氣壓,所述工件的錐形孔在穿透之前,利用氣嘴將錐形孔濺射出的粉末吹走,當(dāng)錐形孔穿透之后,由于支撐槽內(nèi)的氣壓大于外界,使得錐形孔內(nèi)產(chǎn)生由下至上的氣流,從而將粉末從錐形孔內(nèi)吹出,再通過氣嘴吹去錐形孔之外的粉末,使得激光束與工件能夠充分作用,具有較高的能量利用率,進而提高了鉆孔效率,同時,該激光鉆孔設(shè)備無需增設(shè)旋轉(zhuǎn)裝置、反射裝置等部件,因而還具有成本低的優(yōu)勢。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型激光鉆孔設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2為錐形孔穿透之前工件與支撐槽的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖3為錐形孔穿透之后工件與支撐槽的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖4為另一實施例中錐形孔穿透之前工件與支撐槽的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作更加詳細的描述。
[0016]本實用新型公開了一種激光鉆孔設(shè)備,結(jié)合圖1至圖3所示,其包括有激光頭1、加工臺2、氣流發(fā)生裝置3和光學(xué)機構(gòu)4,所述光學(xué)機構(gòu)4設(shè)于加工臺2上方,且所述激光頭I發(fā)出的激光束通過光學(xué)機構(gòu)4而傳輸至加工臺2,所述加工臺2設(shè)有開口朝上的支撐槽5,且當(dāng)支撐槽5的開口處蓋有工件20時將支撐槽5的內(nèi)部空間密封,所述支撐槽5的上方設(shè)有氣嘴6,所述氣嘴6的端部朝向激光束在工件20上的聚焦點,所述支撐槽5的側(cè)部設(shè)有吹氣口 7,所述氣流發(fā)生裝置3的送風(fēng)端通過管路而分別連通于氣嘴6和吹氣口 7。
[0017]上述激光鉆孔設(shè)備中,工件20放置于支撐槽5上,同時將支撐槽5的內(nèi)部空間密封,激光頭I發(fā)出的激光束通過光學(xué)機構(gòu)4傳輸至工件20,激光束在工件20的上表面聚焦并開始鉆孔,同時氣嘴6從側(cè)向?qū)﹀F形孔內(nèi)吹氣,氣流發(fā)生裝置3通過吹氣口 7向支撐槽5內(nèi)增加氣壓,所述工件20上的錐形孔在穿透之前,利用氣嘴6將錐形孔濺射出的粉末吹走,當(dāng)錐形孔穿透之后,由于支撐槽5內(nèi)的氣壓大于外界,使得錐形孔內(nèi)產(chǎn)生由下至上的氣流,從而將粉末從錐形孔內(nèi)吹出,再通過氣嘴6吹去錐形孔之外的粉末,使得激光束與工件20能夠充分作用,具有較高的能量利用率,進而提高了鉆孔效率,同時,該激光鉆孔設(shè)備無需增設(shè)旋轉(zhuǎn)裝置、反射裝置等部件,因而還具有成本低的優(yōu)勢。
[0018]進一步地,所述光學(xué)機構(gòu)4包括有沿激光束的傳輸方向依次設(shè)置的光學(xué)傳遞裝置
40、激光反射裝置41和聚焦裝置42。
[0019]本實施例中,還包括有一控制器8,所述激光頭I和氣流發(fā)生裝置3分別電連接于控制器8,且由所述控制器8控制激光頭I發(fā)射激光以及控制氣流發(fā)生裝置3上電運轉(zhuǎn),在控制器8的作用下,可實現(xiàn)對激光頭I和氣流發(fā)生裝置3的自動控制,有助于提高整機的自動化性能。
[0020]作為一種優(yōu)選方式,所述氣流發(fā)生裝置3包括有一用于吹送自然空氣的第一氣泵及一用于吹送氧氣、臭氧或惰性氣體的第二氣泵,所述第一氣泵的送風(fēng)端通過管路連通于氣嘴6,所述第二氣泵的送風(fēng)端通過管路連通于吹氣口 7。進一步地,所述第一氣泵也可以是以真空泵,其與氣嘴6連通。實際應(yīng)用中,可根據(jù)工件的材料來選擇氣體類型,比如,加工陶瓷氮化鋁工件時使用活性氧氣、臭氧等加快氮化鋁分解,以提到鉆孔速度;加工金屬或塑料工件時使用惰性氣體來防止工件破壞,保護工件的完整性,此外,還可以對氣體進行加熱或者冷卻,以提高鉆孔速度或質(zhì)量,這可以根據(jù)具體工件以及鉆孔要求進行選擇。
[0021]以上利用兩個氣泵分別對氣嘴6和吹氣口 7吹送不同氣體的方式僅是本實用新型的一個較佳的實施例,并不用于限制本實用新型,在本實用新型的其他實施例中,還可以根據(jù)實際需要采取如下優(yōu)選方式:
[0022]方式一,所述氣流發(fā)生裝置僅包含一個氣泵,即利用一個氣泵同時向氣嘴和吹氣口吹氣;
[0023]方式二,所述氣流發(fā)生裝置包含兩個氣泵,兩個氣泵分別連通于氣嘴和吹氣口,即通過吹氣口吹氣、氣嘴吸氣的方式去除錐形孔內(nèi)的粉末。
[0024]作為本實用新型的另一實施例,如圖4所示,所述支撐槽5內(nèi)設(shè)有紫外燈9,當(dāng)?shù)诙獗孟虼禋饪诖等胙鯕鈺r,可點亮紫外燈,利用紫外光來活化氧氣,進而提高鉆孔速度和鉆孔質(zhì)量。
[0025]本實用新型公開的激光鉆孔設(shè)備中,通過在工件正面和背面同時產(chǎn)生氣流的方式,使得激光束與工件能夠充分作用,具有較高的能量利用率,進而提高了鉆孔效率,且通過這種方式可以有效去除殘留在孔內(nèi)的顆粒及熔渣等,進而提高了鉆孔質(zhì)量,同時,該鉆孔裝置無需改變常規(guī)的激光加工系統(tǒng),無需復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)裝置及反射裝置等,易于制作,成本低,且氣體使用率高。
[0026]以上所述只是本實用新型較佳的實施例,并不用于限制本實用新型,凡在本實用新型的技術(shù)范圍內(nèi)所做的修改、等同替換或者改進等,均應(yīng)包含在本實用新型所保護的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種可提高鉆孔質(zhì)量和鉆孔速度的激光鉆孔設(shè)備,其特征在于,包括有激光頭、加工臺、氣流發(fā)生裝置和光學(xué)機構(gòu),所述光學(xué)機構(gòu)設(shè)于加工臺上方,且所述激光頭發(fā)出的激光束通過光學(xué)機構(gòu)而傳輸至加工臺,所述加工臺設(shè)有開口朝上的支撐槽,且當(dāng)支撐槽的開口處蓋有工件時將支撐槽的內(nèi)部空間密封,所述支撐槽的上方設(shè)有氣嘴,所述氣嘴的端部朝向激光束在工件上的聚焦點,所述支撐槽的側(cè)部設(shè)有吹氣口,所述氣流發(fā)生裝置的送風(fēng)端通過管路而分別連通于氣嘴和吹氣口。
2.如權(quán)利要求1所述的可提高鉆孔質(zhì)量和鉆孔速度的激光鉆孔設(shè)備,其特征在于,所述光學(xué)機構(gòu)包括有沿激光束的傳輸方向依次設(shè)置的光學(xué)傳遞裝置、激光反射裝置和聚焦裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的可提高鉆孔質(zhì)量和鉆孔速度的激光鉆孔設(shè)備,其特征在于,還包括有一控制器,所述激光頭和氣流發(fā)生裝置分別電連接于控制器,且由所述控制器控制激光頭發(fā)射激光以及控制氣流發(fā)生裝置上電運轉(zhuǎn)。
4.如權(quán)利要求1所述的可提高鉆孔質(zhì)量和鉆孔速度的激光鉆孔設(shè)備,其特征在于,所述氣流發(fā)生裝置包括有一第一氣泵及一第二氣泵,所述第一氣泵的送風(fēng)端通過管路連通于氣嘴,所述第二氣泵的送風(fēng)端通過管路連通于吹氣口。
5.如權(quán)利要求4所述的可提高鉆孔質(zhì)量和鉆孔速度的激光鉆孔設(shè)備,其特征在于,所述支撐槽內(nèi)設(shè)有紫外燈。
【專利摘要】本實用新型公開了一種可提高鉆孔質(zhì)量和鉆孔速度的激光鉆孔設(shè)備,其包括有激光頭、加工臺、氣流發(fā)生裝置和光學(xué)機構(gòu),所述光學(xué)機構(gòu)設(shè)于加工臺上方,且所述激光頭發(fā)出的激光束通過光學(xué)機構(gòu)而傳輸至加工臺,所述加工臺設(shè)有開口朝上的支撐槽,且當(dāng)支撐槽的開口處蓋有工件時將支撐槽的內(nèi)部空間密封,所述支撐槽的上方設(shè)有氣嘴,所述氣嘴的端部朝向激光束在工件上的聚焦點,所述支撐槽的側(cè)部設(shè)有吹氣口,所述氣流發(fā)生裝置的送風(fēng)端通過管路而分別連通于氣嘴和吹氣口。上述激光鉆孔設(shè)備中,激光束與工件能夠充分作用,具有較高的能量利用率,進而提高了鉆孔效率,同時,該激光鉆孔設(shè)備無需增設(shè)旋轉(zhuǎn)裝置、反射裝置等部件,因而其結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉。
【IPC分類】B23K26-382, B23K26-142, B23K26-70
【公開號】CN204565430
【申請?zhí)枴緾N201520064272
【發(fā)明人】張 杰, 陶沙, 陸文革
【申請人】深圳英諾激光科技有限公司, 常州英諾激光科技有限公司
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年1月29日