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