一种激光旋转钻孔装置的制作方法

本实用新型涉及激光加工领域，尤其涉及一种激光旋转钻孔装置。

背景技术：

传统的激光钻孔是利用高功率密度激光束照射被加工材料，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，通过直接热熔钻孔的方式其很难控制钻孔质量，且钻孔效率也不够高。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的做空效率不高及钻孔精度不高的问题，本实用新型提供了一种钻孔质量高且钻孔更快的激光旋转钻孔装置。

本实用新型提供了一种激光旋转钻孔装置，包括依次布置的激光发生器、激光扩束器、道威棱镜、可控旋转半径机构、振镜机构及聚焦镜，所述可控旋转半径机构包括第一空心主轴电机、第二空心主轴电机、设于所述第一空心主轴电机内的第一单斜面镜及设于所述第二空心主轴电机内的第二单斜面镜，所述振镜机构包括控制光束水平方向位置的第一反射镜片及控制光束垂直方向位置的第二反射镜片，所述道威棱镜设于第三空心主轴电机内。

作为本实用新型的进一步改进，所述可控旋转半径机构还包括用于控制所述第一空心主轴电机及第二控制主轴电机分别转动的第一控制单元。

作为本实用新型的进一步改进，所述第三空心主轴电机与第二控制单元电性连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述激光发生器发出高斯光束，所述高斯光束经过所述激光扩束器扩大为6mm±1mm的平行光束。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一空心主轴电机与所述第二空心主轴电机的转速为500-5000rpm。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一单斜面镜与所述第二单斜面镜尺寸相同及参数相同。

作为本实用新型的进一步改进，所述聚焦镜为f-theta场镜。

本实用新型的有益效果是：通过道威棱镜的自身旋转及两个单斜面镜的旋转能够使其激光光束旋转而进行钻孔，这样通过旋转激光束进行钻孔能够提高钻孔效率及钻孔质量，使其钻孔的精度更高。

附图说明

图1是本实用新型一种激光旋转钻孔装置的结构组成示意图。

附图标记：1-激光发生器；2-激光扩束器；3-道威棱镜；4-可控旋转半径机构；5-振镜机构；6-聚焦镜；41-第一单斜面镜；42-第二单斜面镜；51-第一反射镜片；52-第二反射镜片。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型公开了一种激光旋转钻孔装置，包括依次布置的激光发生器1、激光扩束器2、道威棱镜3、可控旋转半径机构4、振镜机构5及聚焦镜6，所述可控旋转半径机构4包括第一空心主轴电机、第二空心主轴电机、设于所述第一空心主轴电机内的第一单斜面镜41及设于所述第二空心主轴电机内的第二单斜面镜42，所述振镜机构5包括控制光束x方向位置的第一反射镜片51及控制光束y方向位置的第二反射镜片52，所述道威棱镜3设于第三空心主轴电机内，所述激光发生器1发出高斯光束，所述高斯光束经过所述激光扩束器2扩大为6mm±1mm的平行光束，工作时，激光发生器1发出一束高斯光束，经过所述的激光扩束器2，扩大为6mm左右的平行光束，平行光束经过所述的道威棱镜3后，光束在道威棱镜3内折射，所述道威棱镜3在第三空心主轴电机的带动下快速旋转，光束随着道威棱镜3的旋转而快速自转，道威棱镜3的作用在于光束自旋整形，不规则的光束经过道威棱镜3自旋后，整形为动态的圆形光斑，平行光束经过所述可控旋转半径机构4，会随着可控旋转半径机构4的旋转而进行光束倾斜旋转，倾斜的角度为dθ，倾斜角度dθ与可控旋转半径机构4中的第一单斜面镜41和第二单斜面镜42之间的相位差dθ成正比，所述振镜机构5，通过摆动第一反射镜片51控制钻孔的x方向位置，通过摆动第二反射镜片52控制钻孔的y方向位置，所述聚焦镜6使得平行光束聚焦成一个微米级别的聚焦点，汇聚光斑随着所述道威棱镜3与可控旋转半径机构4的旋转而旋转钻孔，钻孔的大小，由可控旋转半径机构4中第一单斜面镜41和第二单斜面镜42之间的相位差dθ以及所述聚焦镜6的焦距f决定，钻孔半径r=f*tan(dθ)，其中dθ是光束经过所述可旋转半径机构后倾斜的角度。

本技术方案中，所述可控旋转半径机构4还包括用于控制所述第一空心主轴电机及第二控制主轴电机分别转动的第一控制单元，所述第三空心主轴电机与第二控制单元电性连接，能够控制第一空心主轴电机、第二控制主轴电机及第三空心主轴电机各自独立的转动，所述第一控制单元、第二控制电源的工作方式由导入的程序控制，其工作原理为现有的编程操作，本领域的技术人很容易实现，在这里就不进行赘述了。

本技术方案中，所述第一空心主轴电机与所述第二空心主轴电机的转速为500-5000rpm，过高的转速会因过大的离心力影响光束质量。

本技术方案中，所述第一单斜面镜41与所述第二单斜面镜42尺寸相同及参数相同，其第一单斜面镜41和第二单斜面镜42可以使激光光束在垂直方向上偏移一定的数值。

本技术方案中，所述聚焦镜6为f-theta场镜，可使入射角theta与焦点偏移中心的距离l成线性关系。

本发明提供的激光旋转钻孔装置，由主控单元控制两个空心旋转电机的工作方式，从而改变两个单斜面镜之间的相位差，从而达到改变光束钻孔半径大小的目的；通过控制道威棱镜31将光束自旋，从而达到光束动态整形，达到优化钻孔质量的效果；同时，通过控制振镜机构5，可控制钻孔的位置，与现有技术相比，能够在紧凑的体积下，精确控制旋转半径，进而对不同材料进行精密钻孔。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

技术特征：

1.一种激光旋转钻孔装置，其特征在于：包括依次布置的激光发生器、激光扩束器、道威棱镜、可控旋转半径机构、振镜机构及聚焦镜，所述可控旋转半径机构包括第一空心主轴电机、第二空心主轴电机、设于所述第一空心主轴电机内的第一单斜面镜及设于所述第二空心主轴电机内的第二单斜面镜，所述振镜机构包括控制光束水平方向位置的第一反射镜片及控制光束垂直方向位置的第二反射镜片，所述道威棱镜设于第三空心主轴电机内。

2.根据权利要求1所述的激光旋转钻孔装置，其特征在于：所述可控旋转半径机构还包括用于控制所述第一空心主轴电机及第二控制主轴电机分别转动的第一控制单元。

3.根据权利要求2所述的激光旋转钻孔装置，其特征在于：所述第三空心主轴电机与第二控制单元电性连接。

4.根据权利要求1所述的激光旋转钻孔装置，其特征在于：所述激光发生器发出高斯光束，所述高斯光束经过所述激光扩束器扩大为6mm±1mm的平行光束。

5.根据权利要求1所述的激光旋转钻孔装置，其特征在于：所述第一空心主轴电机与所述第二空心主轴电机的转速为500-5000rpm。

6.根据权利要求1所述的激光旋转钻孔装置，其特征在于：所述第一单斜面镜与所述第二单斜面镜尺寸相同及参数相同。

7.根据权利要求1所述的激光旋转钻孔装置，其特征在于：所述聚焦镜为f-theta场镜。

技术总结
本实用新型提供了一种激光旋转钻孔装置，包括依次布置的激光发生器、激光扩束器、道威棱镜、可控旋转半径机构、振镜机构及聚焦镜，所述可控旋转半径机构包括第一空心主轴电机、第二空心主轴电机、设于所述第一空心主轴电机内的第一单斜面镜及设于所述第二空心主轴电机内的第二单斜面镜，所述振镜机构包括控制光束水平方向位置的第一反射镜片及控制光束垂直方向位置的第二反射镜片，所述道威棱镜设于第三空心主轴电机内。通过道威棱镜的自身旋转及两个单斜面镜的旋转能够使其激光光束旋转而进行钻孔，这样通过旋转激光束进行钻孔能够提高钻孔效率及钻孔质量，使其钻孔的精度更高。

技术研发人员：邹武兵;张德安;段家露
受保护的技术使用者：深圳市韵腾激光科技有限公司
技术研发日：2020.03.27
技术公布日：2020.11.27