一种双波长激光光学加工设备的制作方法

1.本实用新型中涉及激光加工技术领域，特别涉及一种双波长激光光学加工设备。


背景技术：

2.激光加工是利用光的能量经过透镜聚焦后在焦点上达到很高的能量密度，靠光热效应来加工的，激光加工是激光产业的重要应用，与常规的机械加工相比，激光加工更精密、更准确、更迅速.该技术利用激光束与物质相互作用的特性对包括金属与非金属的各种材料进行加工，可大大减少加工时间，降低加工成本，提高工件质量。
3.现有技术中，高单脉冲能量会造成很大的边缘崩裂，采用超快激光器可以有效避免崩边，然而超快激光挖掘石英材料，产生的尘渣非常细腻，无法有效排出挖掘现场，残存在现场的尘渣阻挡了进一步挖掘，不但使挖掘效率受限，挖掘深度也受限。长脉宽的激光脉冲虽然有较高的加工效率，但由于激光能量密度在光斑径向上的高斯分布特征，使每个脉冲在材料表面上产生的凹坑呈“锅底”状，凹坑侧壁有倾斜度，下一个脉冲重叠在同一个位置上，造成“锅底”更深，而侧壁倾斜更甚，照射在侧壁上的光强度更弱，使挖掘现场的底部越来越“凹凸不平”，因此公开了一种双波长激光光学加工设备。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于提供一种双波长激光光学加工设备，以解决上述背景技术中提出的现有技术中高单脉冲能量产生崩边、超快激光器挖掘深度受限和长脉宽激光脉冲挖掘凹坑的问题，本实用新型利用调节机构灵活调节激光加工机构和工件，结合夹持机构可实现对工件的灵活加工，激光加工机构采用随机偏移技术结合脉冲重叠，随机偏移“抹平”挖掘现场底部，以提高加工效率和加大径深比，从而改善了现有技术中高单脉冲能量产生崩边、超快激光器挖掘深度受限和长脉宽激光脉冲挖掘凹坑的问题。
5.为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种双波长激光光学加工设备，包括底架，所述底架的上端固定连接有基板，所述基板的上端固定连接有龙门架，所述龙门架上设置有激光加工机构，所述龙门架上连接有x轴座，所述x轴座上通过光学平台连接有z轴座，所述光学平台和z轴座均与激光加工机构相连接，所述基板的上端连接有y轴座，所述x轴座、z轴座和y轴座上均连接有调节机构，所述y轴座的上端通过调节机构连接有r轴座，所述r轴座的上端通过对心xy滑台连接有载物板，所述载物板的上端固定连接有夹持机构。
6.优选地，所述激光加工机构包括通过调节机构连接于x轴座上端的皮秒激光器和纳秒激光器，所述激光加工机构还包括通过调节机构连接于z轴座上的皮秒修剪头、纳秒钻孔头、ccd相机和激光测距仪。
7.优选地，所述调节机构包括伺服电机、调节螺杆和往复滑块，所述往复滑块螺纹连接于调节螺杆上，所述调节螺杆的一端与伺服电机的输出端固定连接，三个所述伺服电机分别与x轴座、z轴座和y轴座固定连接，所述x轴座、z轴座和y轴座上均设置有与往复滑块相适配的滑槽，所述光学平台、皮秒修剪头、纳秒钻孔头、ccd相机、激光测距仪和r轴座均与往
复滑块相连接。
8.优选地，所述夹持机构包括夹持座、驱动电机和夹持螺杆，所述夹持座固定连接于载物板的上端，所述驱动电机固定连接于夹持座的一侧端，且驱动电机的输出端活动贯穿至夹持座的内侧并固定连接有夹持头，所述夹持螺杆螺纹贯穿至夹持座的另一端内侧并转动连接有夹持头。
9.优选地，所述夹持座的上侧平行设置有升降支板，所述夹持座的上端固定连接有气缸，所述气缸的输出端与升降支板固定连接。
10.优选地，所述基板的上端连接有防护罩，所述防护罩罩设于龙门架和y轴座的外侧，所述防护罩远离龙门架的一侧端设置有安全光幕。
11.综上，本实用新型的技术效果和优点：
12.1、本实用新型中，利用调节机构灵活调节激光加工机构和工件，结合夹持机构可实现对工件的灵活加工，用皮秒激光器输出红外皮秒激光对石英材料表面做毛化处理，预先破坏表面应力的均匀性，从而制约崩边的产生，用纳秒激光器做主要的“挖掘”工作，激光加工机构采用随机偏移技术结合脉冲重叠，随机偏移“抹平”挖掘现场底部，以提高加工效率和加大径深比，从而改善了现有技术中高单脉冲能量产生崩边、超快激光器挖掘深度受限和长脉宽激光脉冲挖掘凹坑的问题。
13.2、本实用新型中，通过设置的夹持座、夹持螺杆、驱动电机和升降支板，夹放工件时，可利用气缸抬高升降支板，利用升降支板对工件进行支撑，便于夹放操作，拧动夹持螺杆调节一对夹持头之间的距离，将工件卡置于一对夹持头之间，利用激光加工机构对工件加工，利用驱动电机翻转工件，进行另一面的加工，实现双面加工，使工件两面加工的几何效果一致。
附图说明
14.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为本实施例中的整体立体结构示意图；
16.图2为本实施例的去除防护罩状态下的结构示意图；
17.图3为本实施例中的夹持机构处的结构示意图；
18.图4为本实施例中的激光加工机构处的结构示意图；
19.图5为本实施例中的调节机构处的结构示意图。
20.图中：1、底架；2、基板；3、龙门架；4、x轴座；5、z轴座；6、y轴座；7、r轴座；8、载物板；9、夹持机构；91、夹持座；92、驱动电机；93、夹持螺杆；94、夹持头；95、升降支板；96、气缸；10、防护罩；11、皮秒激光器；12、纳秒激光器；13、皮秒修剪头；14、纳秒钻孔头；15、ccd相机；16、激光测距仪；17、伺服电机；18、调节螺杆；19、往复滑块；20、滑槽。
具体实施方式
21.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行
清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.实施例：参考图1-5所示的一种双波长激光光学加工设备，包括底架1，采用方钢焊接而成，底架1的上端固定连接有基板2，基板2的上端固定连接有龙门架3，基板2和龙门架3均采用大理石，龙门架3上设置有激光加工机构，龙门架3上连接有x轴座4，x轴座4上通过光学平台连接有z轴座5，光学平台和z轴座5均与激光加工机构相连接，基板2的上端连接有y轴座6，x轴座4、z轴座5和y轴座6上均连接有调节机构，y轴座6的上端通过调节机构连接有r轴座7，r轴座7的上端通过对心xy滑台连接有载物板8，载物板8的上端固定连接有夹持机构9。
23.基于上述结构，利用调节机构灵活调节激光加工机构和工件，结合夹持机构9可实现对工件的灵活加工，激光加工机构采用随机偏移技术结合脉冲重叠，随机偏移“抹平”挖掘现场底部，以提高加工效率和加大径深比，从而改善了现有技术中高单脉冲能量产生崩边、超快激光器挖掘深度受限和长脉宽激光脉冲挖掘凹坑的问题。
24.需要进一步说明的是，上述用电器件均由控制卡和基于pc的软件控制。
25.本实施例中，结合图2、4所示，激光加工机构包括通过调节机构连接于x轴座4上端的皮秒激光器11和纳秒激光器12，皮秒激光器11和纳秒激光器12分别采用20瓦红外1064nm皮秒激光器和15瓦紫外355nm纳秒激光器。
26.激光加工机构还包括通过调节机构连接于z轴座5上的皮秒修剪头13、纳秒钻孔头14、ccd相机15和激光测距仪16，用皮秒激光器11输出红外皮秒激光对石英材料表面做毛化处理，预先破坏表面应力的均匀性，从而制约崩边的产生，用纳秒激光器12做主要的“挖掘”工作，同时采用随机偏移技术，以提高加工效率和加大径深比。
27.本实施例中，结合图2、5所示，调节机构包括伺服电机17、调节螺杆18和往复滑块19，往复滑块19螺纹连接于调节螺杆18上，调节螺杆18的一端与伺服电机17的输出端固定连接，三个伺服电机17分别与x轴座4、z轴座5和y轴座6固定连接，x轴座4、z轴座5和y轴座6上均设置有与往复滑块19相适配的滑槽20，光学平台、皮秒修剪头13、纳秒钻孔头14、ccd相机15、激光测距仪16和r轴座7均与往复滑块19相连接，伺服电机17驱动调节螺杆18转动，转动的调节螺杆18驱动往复滑块19沿着滑槽20移动，实现皮秒修剪头13、纳秒钻孔头14、ccd相机15、激光测距仪16和r轴座7的灵活移动。
28.本实施例中，结合图1、2、3所示，夹持机构9包括夹持座91、驱动电机92和夹持螺杆93，夹持座91固定连接于载物板8的上端，驱动电机92固定连接于夹持座91的一侧端，且驱动电机92的输出端活动贯穿至夹持座91的内侧并固定连接有夹持头94，夹持螺杆93螺纹贯穿至夹持座91的另一端内侧并转动连接有夹持头94，拧动夹持螺杆93调节一对夹持头94之间的距离，将工件卡置于一对夹持头94之间，利用激光加工机构对工件加工，利用驱动电机92翻转工件，进行另一面的加工，实现双面加工，使工件两面加工的几何效果一致。
29.本实施例中，如图3所示，夹持座91的上侧平行设置有升降支板95，夹持座91的上端固定连接有气缸96，气缸96的输出端与升降支板95固定连接，夹放工件时，可利用气缸96抬高升降支板95，利用升降支板95对工件进行支撑，便于夹放操作。
30.本实施例中，如图1所示，基板2的上端连接有防护罩10，防护罩10罩设于龙门架3
和y轴座6的外侧，防护罩10远离龙门架3的一侧端设置有安全光幕，提高安全防护效果。
31.本实用新型工作原理：利用调节机构灵活调节激光加工机构和工件，结合夹持机构9可实现对工件的灵活加工，用皮秒激光器11输出红外皮秒激光对石英材料表面做毛化处理，预先破坏表面应力的均匀性，从而制约崩边的产生，用纳秒激光器12做主要的“挖掘”工作，激光加工机构采用随机偏移技术结合脉冲重叠，随机偏移“抹平”挖掘现场底部，以提高加工效率和加大径深比，从而改善了现有技术中高单脉冲能量产生崩边、超快激光器挖掘深度受限和长脉宽激光脉冲挖掘凹坑的问题。
32.通过设置的夹持座91、夹持螺杆93、驱动电机92和升降支板95，夹放工件时，可利用气缸96抬高升降支板95，利用升降支板95对工件进行支撑，便于夹放操作，拧动夹持螺杆93调节一对夹持头94之间的距离，将工件卡置于一对夹持头94之间，利用激光加工机构对工件加工，利用驱动电机92翻转工件，进行另一面的加工，实现双面加工，使工件两面加工的几何效果一致。
33.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种双波长激光光学加工设备，包括底架(1)，其特征在于：所述底架(1)的上端固定连接有基板(2)，所述基板(2)的上端固定连接有龙门架(3)，所述龙门架(3)上设置有激光加工机构，所述龙门架(3)上连接有x轴座(4)，所述x轴座(4)通过光学平台连接有z轴座(5)，所述光学平台和z轴座(5)均与激光加工机构相连接，所述基板(2)的上端连接有y轴座(6)，所述x轴座(4)、z轴座(5)和y轴座(6)上均连接有调节机构，所述y轴座(6)的上端通过调节机构连接有r轴座(7)，所述r轴座(7)的上端通过对心xy滑台连接有载物板(8)，所述载物板(8)的上端固定连接有夹持机构(9)。2.根据权利要求1所述的一种双波长激光光学加工设备，其特征在于：所述激光加工机构包括通过调节机构连接于x轴座(4)上端的皮秒激光器(11)和纳秒激光器(12)，所述激光加工机构还包括通过调节机构连接于z轴座(5)上的皮秒修剪头(13)、纳秒钻孔头(14)、ccd相机(15)和激光测距仪(16)。3.根据权利要求2所述的一种双波长激光光学加工设备，其特征在于：所述调节机构包括伺服电机(17)、调节螺杆(18)和往复滑块(19)，所述往复滑块(19)螺纹连接于调节螺杆(18)上，所述调节螺杆(18)的一端与伺服电机(17)的输出端固定连接，三个所述伺服电机(17)分别与x轴座(4)、z轴座(5)和y轴座(6)固定连接，所述x轴座(4)、z轴座(5)和y轴座(6)上均设置有与往复滑块(19)相适配的滑槽(20)，所述光学平台、皮秒修剪头(13)、纳秒钻孔头(14)、ccd相机(15)、激光测距仪(16)和r轴座(7)均与往复滑块(19)相连接。4.根据权利要求3所述的一种双波长激光光学加工设备，其特征在于：所述夹持机构(9)包括夹持座(91)、驱动电机(92)和夹持螺杆(93)，所述夹持座(91)固定连接于载物板(8)的上端，所述驱动电机(92)固定连接于夹持座(91)的一侧端，且驱动电机(92)的输出端活动贯穿至夹持座(91)的内侧并固定连接有夹持头(94)，所述夹持螺杆(93)螺纹贯穿至夹持座(91)的另一端内侧并转动连接有夹持头(94)。5.根据权利要求4所述的一种双波长激光光学加工设备，其特征在于：所述夹持座(91)的上侧平行设置有升降支板(95)，所述夹持座(91)的上端固定连接有气缸(96)，所述气缸(96)的输出端与升降支板(95)固定连接。6.根据权利要求1所述的一种双波长激光光学加工设备，其特征在于：所述基板(2)的上端连接有防护罩(10)，所述防护罩(10)罩设于龙门架(3)和y轴座(6)的外侧，所述防护罩(10)远离龙门架(3)的一侧端设置有安全光幕。

技术总结
本实用新型公开了一种双波长激光光学加工设备，涉及到激光加工技术领域，包括底架，所述底架的上端固定连接有基板，所述基板的上端固定连接有龙门架，所述龙门架上设置有激光加工机构，所述龙门架上连接有X轴座，所述X轴座上通过光学平台连接有Z轴座，所述基板的上端连接有Y轴座，所述X轴座、Z轴座和Y轴座上均连接有调节机构。本实用新型利用调节机构灵活调节激光加工机构和工件，实现对工件的灵活加工，激光加工机构采用随机偏移技术结合脉冲重叠，随机偏移“抹平”挖掘现场底部，以提高加工效率和加大径深比，从而改善了现有技术中高单脉冲能量产生崩边、超快激光器挖掘深度受限和长脉宽激光脉冲挖掘凹坑的问题。长脉宽激光脉冲挖掘凹坑的问题。长脉宽激光脉冲挖掘凹坑的问题。


技术研发人员：张雁 刘银松
受保护的技术使用者：四川西物激光技术有限公司
技术研发日：2021.11.05
技术公布日：2022/5/25