本實(shí)用新型涉及激光加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種激光加工裝置。

背景技術(shù)：

激光加工的本質(zhì)是利用激光聚焦后的高能量密度在材料表面形成一個(gè)燒蝕坑，然后通過輔助的運(yùn)動(dòng)裝置形成加工形狀。在實(shí)際應(yīng)用中，厚度小于50μm的超薄材料可能只需一次即可完成穿透加工，但如果材料較厚，則需要多次切割以完全穿透材料。對(duì)于厚度小于200μm的薄片材料，可采用相對(duì)簡(jiǎn)單的工藝，即多道切割同時(shí)進(jìn)行，且每道切割都沿著完全相同的軌跡，并使用相同的條件。但是，對(duì)于較厚的材料，受激光衰減影響，會(huì)降低處理效率?，F(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)切割較厚材料時(shí)，通常采用改變聚焦鏡焦距或光束直徑的方式，使光斑尺寸達(dá)到合適值來進(jìn)行切割，但這種方法會(huì)降低入射激光的功率，從而影響加工效率，導(dǎo)致在切割加工時(shí)不能明顯去除切縫處的材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種既能擴(kuò)大切縫寬度又能避免激光衰減，進(jìn)而提高激光加工效率的加工裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案。

一種激光加工裝置，其包括有激光器及一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，沿激光器的激光束出射方向依次設(shè)有一能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的光學(xué)機(jī)構(gòu)及一用于承載工件的載臺(tái)，其中：所述光學(xué)機(jī)構(gòu)用于將激光束折射，以令該光學(xué)機(jī)構(gòu)輸出側(cè)和輸入側(cè)的激光束相平行且存在間距，當(dāng)所述光學(xué)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其輸出側(cè)激光束以輸入側(cè)激光束為軸心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于驅(qū)使旋轉(zhuǎn)的激光束和工件產(chǎn)生相對(duì)位移，以令激光束在工件上形成螺旋形切割軌跡。

優(yōu)選地，所述光學(xué)機(jī)構(gòu)包括有結(jié)構(gòu)相同的兩個(gè)光楔，兩個(gè)光楔的斜面相對(duì)，且兩個(gè)光楔反向設(shè)置，藉由兩個(gè)光楔而將激光束進(jìn)行兩次折射，使得光學(xué)機(jī)構(gòu)的輸出側(cè)激光束與輸入側(cè)激光束相平行。

優(yōu)選地，兩個(gè)光楔的斜面相平行。

優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于驅(qū)使一掃描振鏡偏轉(zhuǎn)，所述掃描振鏡用于將旋轉(zhuǎn)的激光束反射至工件上，并且當(dāng)所述掃描振鏡偏轉(zhuǎn)時(shí)驅(qū)使激光束在工件上形成螺旋形切割軌跡。

優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于驅(qū)使載臺(tái)平移，以令工件與旋轉(zhuǎn)的激光束產(chǎn)生相對(duì)位移。

優(yōu)選地，所述掃描振鏡的輸出側(cè)設(shè)有聚焦透鏡，所述聚焦透鏡用于將激光束聚焦于工件上而形成聚焦點(diǎn)。

優(yōu)選地，所述光學(xué)機(jī)構(gòu)的輸入側(cè)設(shè)有擴(kuò)束鏡，所述擴(kuò)束鏡用于調(diào)整激光束的直徑。

優(yōu)選地，還包括有一控制器，所述控制器用于控制激光器出射激光束、用于控制光學(xué)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)速度以及用于控制掃描振鏡的偏轉(zhuǎn)角度。

本實(shí)用新型公開的激光加工裝置中，激光器發(fā)出的激光束傳輸至光學(xué)機(jī)構(gòu)時(shí)，光學(xué)機(jī)構(gòu)將激光束折射，使得光學(xué)機(jī)構(gòu)兩側(cè)的激光束相互平行，當(dāng)光學(xué)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其輸出側(cè)激光束以輸入側(cè)激光束為軸心線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)激光束的聚焦點(diǎn)在工件上形成圓形移動(dòng)軌跡，當(dāng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)使旋轉(zhuǎn)的激光束和工件產(chǎn)生相對(duì)位移時(shí)，圓形切割軌跡變成螺旋形，利用該螺旋形切割軌跡，在工件上形成具有一定寬度的切縫，使得切縫可以更深，進(jìn)而能夠加工較厚的工件，同時(shí)，無需改變激光束的直徑，避免了激光衰減，結(jié)合以上兩點(diǎn)，使得本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了既能擴(kuò)大切縫寬度又能避免激光衰減的效果，進(jìn)而提高加工質(zhì)量和加工效率。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型激光加工裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為利用激光加工裝置對(duì)工件進(jìn)行切割后的切縫放大圖。

圖3為本實(shí)用新型激光加工方法的流程圖。

圖4為利用現(xiàn)有工藝切割和利用本實(shí)用新型切割后的切縫對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作更加詳細(xì)的描述。

本實(shí)用新型公開了一種激光加工裝置，結(jié)合圖1和圖2所示，其包括有激光器1及一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，沿激光器1的激光束出射方向依次設(shè)有一能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的光學(xué)機(jī)構(gòu)2及一用于承載工件100的載臺(tái)4，其中：

所述光學(xué)機(jī)構(gòu)2用于將激光束折射，以令該光學(xué)機(jī)構(gòu)2輸出側(cè)和輸入側(cè)的激光束相平行且存在間距，當(dāng)所述光學(xué)機(jī)構(gòu)2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)使其輸出側(cè)激光束以輸入側(cè)激光束為軸心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；

所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于驅(qū)使旋轉(zhuǎn)的激光束和工件100產(chǎn)生相對(duì)位移，以令激光束在工件100上形成螺旋形切割軌跡101。

上述激光加工裝置中，激光器1發(fā)出的激光束傳輸至光學(xué)機(jī)構(gòu)2時(shí)，光學(xué)機(jī)構(gòu)2將激光束折射，使得光學(xué)機(jī)構(gòu)2兩側(cè)的激光束相互平行，當(dāng)光學(xué)機(jī)構(gòu)2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其輸出側(cè)激光束以輸入側(cè)激光束為軸心線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)激光束的聚焦點(diǎn)在工件100上形成圓形移動(dòng)軌跡，當(dāng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)使旋轉(zhuǎn)的激光束和工件100產(chǎn)生相對(duì)位移時(shí)，圓形切割軌跡變成螺旋形，利用該螺旋形切割軌跡，在工件100上形成具有一定寬度的切縫，使得切縫可以更深，進(jìn)而能夠加工較厚的工件，同時(shí)，無需改變激光束的直徑，避免了激光衰減，結(jié)合以上兩點(diǎn)，使得本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了既能擴(kuò)大切縫寬度又能避免激光衰減的效果，進(jìn)而提高加工質(zhì)量和加工效率。

作為一種優(yōu)選方式，所述光學(xué)機(jī)構(gòu)2包括有結(jié)構(gòu)相同的兩個(gè)光楔20，兩個(gè)光楔20的斜面相對(duì)，且兩個(gè)光楔20反向設(shè)置，藉由兩個(gè)光楔20而將激光束進(jìn)行兩次折射，并使得光學(xué)機(jī)構(gòu)2的輸出側(cè)激光束與輸入側(cè)激光束相平行。進(jìn)一步地，兩個(gè)光楔20的斜面相平行。

其中，兩個(gè)光楔20優(yōu)選是棱鏡，二者的斜面平行相對(duì)，兩個(gè)光楔20反向設(shè)置，使得兩個(gè)光楔20結(jié)合呈類似長(zhǎng)方體的形狀。使用時(shí)，通過調(diào)整兩個(gè)光楔20在徑向的相對(duì)位置，使得激光束的折射方向得以調(diào)節(jié)，隨之調(diào)整了光學(xué)機(jī)構(gòu)2輸出側(cè)激光束與輸入側(cè)激光束的垂線距離，此項(xiàng)調(diào)整將改變旋轉(zhuǎn)激光束的半徑，即調(diào)整了切縫的寬度。

本實(shí)施例中，關(guān)于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)選結(jié)構(gòu)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于驅(qū)使一掃描振鏡3偏轉(zhuǎn)，所述掃描振鏡3用于將旋轉(zhuǎn)的激光束反射至工件100上，并且當(dāng)所述掃描振鏡3偏轉(zhuǎn)時(shí)驅(qū)使激光束在工件100上形成螺旋形切割軌跡101。具體地，當(dāng)掃描振鏡3偏轉(zhuǎn)時(shí)，激光束與工件100發(fā)生相對(duì)移動(dòng)，此時(shí)圓形切割軌跡變成螺旋形。本實(shí)用新型優(yōu)選采用掃描振鏡3控制切割軌跡，但是這僅是本實(shí)用新型的一個(gè)較佳的實(shí)施例，并不用于限制本實(shí)用新型，在本實(shí)用新型的其它實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)還可用于驅(qū)使載臺(tái)4平移，以令工件100與旋轉(zhuǎn)的激光束產(chǎn)生相對(duì)位移。

本實(shí)施例中，所述掃描振鏡3的輸出側(cè)設(shè)有聚焦透鏡5，所述聚焦透鏡5用于將激光束聚焦于工件100上而形成聚焦點(diǎn)。所述光學(xué)機(jī)構(gòu)2的輸入側(cè)設(shè)有擴(kuò)束鏡6，所述擴(kuò)束鏡6用于調(diào)整激光束的直徑。

為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，該激光加工裝置還包括有一控制器，所述控制器用于控制激光器1出射激光束、用于控制光學(xué)機(jī)構(gòu)2的旋轉(zhuǎn)速度以及用于控制掃描振鏡3的偏轉(zhuǎn)角度。其中，光學(xué)機(jī)構(gòu)2和掃描振鏡3均可以由電機(jī)等進(jìn)行驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，而控制器可以對(duì)這些電機(jī)等進(jìn)行電氣控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)光學(xué)機(jī)構(gòu)2旋轉(zhuǎn)速度和掃描振鏡3偏轉(zhuǎn)角度的控制，使得激光加工裝置能夠按預(yù)設(shè)路徑對(duì)工件進(jìn)行加工。

基于上述激光加工裝置，本實(shí)用新型還公開一種激光加工方法，結(jié)合圖1至圖3所示，該方法基于一激光加工裝置實(shí)現(xiàn)，所述激光加工裝置包括有激光器1及一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，沿激光器1的激光束出射方向依次設(shè)有一能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的光學(xué)機(jī)構(gòu)2及一用于承載工件100的載臺(tái)4，所述激光加工方法包括如下步驟：

步驟S1，激光器1出射激光束至光學(xué)機(jī)構(gòu)2；

步驟S2，所述光學(xué)機(jī)構(gòu)2用于將激光束折射，并使得光學(xué)機(jī)構(gòu)2輸出側(cè)和輸入側(cè)的激光束相平行且存在間距；

步驟S3，所述光學(xué)機(jī)構(gòu)2轉(zhuǎn)動(dòng)，并驅(qū)使其輸出側(cè)激光束以輸入側(cè)激光束為軸心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；

步驟S4，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)使旋轉(zhuǎn)的激光束和工件100產(chǎn)生相對(duì)位移；

步驟S5，激光束在工件100上形成螺旋形切割軌跡101。

請(qǐng)參照?qǐng)D4，A是利用本實(shí)用新型激光加工方法切割后的切縫，B是利用現(xiàn)有工藝切割后的切縫，可見利用本實(shí)用新型激光加工方法切割后，切縫具有一定的寬度，所以更適合加工較厚的工件。

進(jìn)一步地，所述光學(xué)機(jī)構(gòu)2包括有結(jié)構(gòu)相同的兩個(gè)光楔20，兩個(gè)光楔20的斜面相對(duì)，且兩個(gè)光楔20反向設(shè)置，藉由兩個(gè)光楔20而將激光束進(jìn)行兩次折射，使得光學(xué)機(jī)構(gòu)2的輸出側(cè)激光束與輸入側(cè)激光束相平行，通過調(diào)整兩個(gè)光楔20在徑向的相對(duì)位置，進(jìn)而調(diào)整螺旋形切割軌跡101的寬度。

其中，兩個(gè)光楔20優(yōu)選是棱鏡，二者的斜面平行相對(duì)，兩個(gè)光楔20反向設(shè)置，使得兩個(gè)光楔20結(jié)合呈類似長(zhǎng)方體的形狀。使用時(shí)，通過調(diào)整兩個(gè)光楔20在徑向的相對(duì)位置，使得激光束的折射方向得以調(diào)節(jié)，隨之調(diào)整了光學(xué)機(jī)構(gòu)2輸出側(cè)激光束與輸入側(cè)激光束的垂線距離，此項(xiàng)調(diào)整將改變旋轉(zhuǎn)激光束的半徑，即調(diào)整了切縫的寬度。

本實(shí)用新型公開的激光加工裝置及激光加工方法，其通過將激光光束偏轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)，使得激光束沿激光器出射激光束的光軸線形成一個(gè)錐形掃描軌跡，經(jīng)過掃描振鏡掃描后在材料表面形成螺旋掃描，切縫寬度由螺旋的外徑?jīng)Q定而不是取決于激光光斑尺寸，因此，無需改變激光束半徑，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)切割材料時(shí)切縫寬度可控，以提高切割質(zhì)量與效率。

以上所述只是本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例，并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的技術(shù)范圍內(nèi)所做的修改、等同替換或者改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型所保護(hù)的范圍內(nèi)。