一種旋轉(zhuǎn)式水導(dǎo)激光加工系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種激光加工系統(tǒng)，具體涉及一種適用于連續(xù)深孔加工的旋轉(zhuǎn)式 水導(dǎo)激光加工系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 激光加工技術(shù)是利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性，對(duì)材料（包括金屬與非金 屬）進(jìn)行微細(xì)加工、切割、焊接、表面處理及打孔等加工的一門精密加工技術(shù)。其中傳統(tǒng)的 激光加工技術(shù)，加工時(shí)所熔化的材料會(huì)以顆粒形式沉積在工件的表面上，從而造成塵粒污 染，同時(shí)又由于其過大的熱影響區(qū)和嚴(yán)重的熱變形等缺陷而影響加工精度。
[0003] 水導(dǎo)激光加工技術(shù)是一項(xiàng)以微細(xì)水射流引導(dǎo)激光束對(duì)工件進(jìn)行加工的復(fù)合加工 技術(shù)，噴射的水流在激光脈沖間隙冷卻材料，降低材料的熱變形和熱損傷，使材料保持其原 來結(jié)構(gòu)。另一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)是噴射水流會(huì)在加工過程中帶走熔融的材料，減少污染物。利用水束 全反射原理傳導(dǎo)激光進(jìn)行加工，是激光加工技術(shù)的一個(gè)新發(fā)展方向，具有更加優(yōu)異的加工 性能，基本上解決了熱影響區(qū)和熔渣的問題，同時(shí)其加工精度也高于傳統(tǒng)的激光加工精度。
[0004] 現(xiàn)有的水導(dǎo)激光加工系統(tǒng)，光纖套設(shè)在噴嘴機(jī)構(gòu)細(xì)管中，激光束和水射流通過光 纖傳導(dǎo)射出，因此所述激光束直徑小于噴嘴機(jī)構(gòu)細(xì)管的尺寸，將導(dǎo)致加工區(qū)域的直徑小于 噴嘴機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)覆蓋范圍的直徑，加工出現(xiàn)錐角。因此在加工深孔等特征時(shí)，受限于加工區(qū) 域的直徑小于噴嘴機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)覆蓋范圍的直徑，無法進(jìn)一步將噴嘴機(jī)構(gòu)深入孔中進(jìn)行精密加 工。同時(shí)，加工的最大深度還受限于水射流破碎長(zhǎng)度和激光束的參數(shù)條件。譬如，申請(qǐng)?zhí)枮?"2010105455363"，名稱為"一種光水同軸的激光沖擊強(qiáng)化頭"的實(shí)用新型專利，其噴嘴模 塊的結(jié)構(gòu)尺寸因大于出射激光束的直徑，無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)的深孔加工。因此這類水導(dǎo)激光加 工系統(tǒng)能加工的孔的深度有限，無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)的深孔加工。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于解決上述技術(shù)問題的旋轉(zhuǎn)式水導(dǎo)激光加工 系統(tǒng)。
[0006] -種旋轉(zhuǎn)式水導(dǎo)激光加工系統(tǒng)，包括：聚焦機(jī)構(gòu)、水腔機(jī)構(gòu)、固定機(jī)構(gòu)及噴嘴機(jī)構(gòu)， 所述聚焦機(jī)構(gòu)用于調(diào)節(jié)光路聚焦激光，所述水腔機(jī)構(gòu)用于形成高壓水腔，所述噴嘴機(jī)構(gòu)包 括固體細(xì)管及固定細(xì)管內(nèi)的光纖，所述激光及高壓水均自所述噴嘴機(jī)構(gòu)射出，所述噴嘴機(jī) 構(gòu)的固體細(xì)管及光纖均包括管狀本體，以及設(shè)置在該管狀本體遠(yuǎn)離所述固定機(jī)構(gòu)一端的彎 折部，所述彎折部與管狀本體具有大于0°的夾角Θ。
[0007] 優(yōu)選地，定義該噴嘴機(jī)構(gòu)固定細(xì)管的外徑為d2,光纖的內(nèi)徑為dl，彎折部的垂直 方向長(zhǎng)度為L(zhǎng)，彎折部與工件的距離為H，則滿足
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種旋轉(zhuǎn)式水導(dǎo)激光加工系統(tǒng)，包括：聚焦機(jī)構(gòu)、水腔機(jī)構(gòu)、固定機(jī)構(gòu)及噴嘴機(jī)構(gòu)， 所述聚焦機(jī)構(gòu)用于調(diào)節(jié)光路聚焦激光，所述水腔機(jī)構(gòu)用于形成高壓水腔，所述噴嘴機(jī)構(gòu)包 括固體細(xì)管及固定細(xì)管內(nèi)的光纖，所述激光及高壓水均自所述噴嘴機(jī)構(gòu)射出，所述噴嘴機(jī) 構(gòu)的固體細(xì)管及光纖均包括管狀本體，以及設(shè)置在該管狀本體遠(yuǎn)離所述固定機(jī)構(gòu)一端的彎 折部，所述彎折部與管狀本體具有大于0°的夾角Θ。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式水導(dǎo)激光加工系統(tǒng)，其特征在于：定義該噴嘴機(jī)構(gòu)固 定細(xì)管的外徑為d2,光纖的內(nèi)徑為dl，彎折部的垂直方向長(zhǎng)度為L(zhǎng)，彎折部與工件的距離為 (J 1 J H，則滿足-:-I·--;-- < {l + H)UnQ<Y
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式水導(dǎo)激光加工系統(tǒng)，其特征在于：所述旋轉(zhuǎn)式水導(dǎo)激 光加工系統(tǒng)進(jìn)一步包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述噴嘴機(jī)構(gòu)連接，并用于驅(qū) 動(dòng)噴嘴機(jī)構(gòu)繞其中心軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)式水導(dǎo)激光加工系統(tǒng)，其特征在于：所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 包括電動(dòng)機(jī)及相互嚙合設(shè)置的從動(dòng)齒輪和主動(dòng)齒輪，其中所述從動(dòng)齒輪通過鍵槽配合方式 與噴嘴機(jī)構(gòu)相連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)式水導(dǎo)激光加工系統(tǒng)，其特征在于：所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 包括電動(dòng)機(jī)及自所述電動(dòng)機(jī)延伸出的運(yùn)動(dòng)軸，所述運(yùn)動(dòng)軸與所述噴嘴機(jī)構(gòu)固定連接，且當(dāng) 所述運(yùn)動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)所述噴嘴機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)式水導(dǎo)激光加工系統(tǒng)，其特征在于：所述運(yùn)動(dòng)軸與所述 噴嘴機(jī)構(gòu)為同一結(jié)構(gòu)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式水導(dǎo)激光加工系統(tǒng)，其特征在于：所述固定機(jī)構(gòu)包含 有旋轉(zhuǎn)密封件，上、下軸承，上、下軸承固定座及用于連接上、下軸承固定座的連接件，所述 上軸承固定座通過螺栓與所述水腔機(jī)構(gòu)固定連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的旋轉(zhuǎn)式水導(dǎo)激光加工系統(tǒng)，其特征在于：所述上軸承固定座、 下軸承固定座與連接件設(shè)為一體式結(jié)構(gòu)。
9. 一種旋轉(zhuǎn)式水導(dǎo)激光加工系統(tǒng)，用于對(duì)一工件進(jìn)行加工，包括聚焦機(jī)構(gòu)、水腔機(jī)構(gòu)、 固定機(jī)構(gòu)及自所述固定機(jī)構(gòu)伸出的噴嘴機(jī)構(gòu)，所述噴嘴機(jī)構(gòu)包括一固定細(xì)管及套設(shè)在所述 固定細(xì)管中的光纖，所述聚焦機(jī)構(gòu)用于聚焦激光，所述水腔機(jī)構(gòu)用于形成高壓水腔，所述激 光及高壓水均自所述噴嘴機(jī)構(gòu)射出，其特征在于，定義該噴嘴機(jī)構(gòu)垂直于工件的方向?yàn)榇?直方向，所述激光的出射方向與該垂直方向具有大于0°的夾角Θ，且當(dāng)該噴嘴機(jī)構(gòu)繞垂 直方向旋轉(zhuǎn)一周后，其加工區(qū)域?yàn)橐粚?shí)心圓且其直徑大于固定細(xì)管的外徑。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種旋轉(zhuǎn)式水導(dǎo)激光加工系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括聚焦機(jī)構(gòu)、水腔機(jī)構(gòu)、固定機(jī)構(gòu)及噴嘴機(jī)構(gòu)，所述聚焦機(jī)構(gòu)用于調(diào)節(jié)光路聚焦激光，所述水腔機(jī)構(gòu)用于形成高壓水腔，所述噴嘴機(jī)構(gòu)包括固體細(xì)管及固定細(xì)管內(nèi)的光纖，所述激光及高壓水均自所述噴嘴機(jī)構(gòu)射出，所述噴嘴機(jī)構(gòu)的固體細(xì)管及光纖均包括管狀本體，以及設(shè)置在該管狀本體遠(yuǎn)離所述固定機(jī)構(gòu)一端的彎折部，所述彎折部與管狀本體具有大于0°的夾角θ。本實(shí)用新型在用噴嘴機(jī)構(gòu)進(jìn)行加工時(shí)，所述噴嘴機(jī)構(gòu)每旋轉(zhuǎn)360度，可保證其射出的激光光斑加工區(qū)域的直徑大于或等于噴嘴機(jī)構(gòu)細(xì)管的外徑，還可保證加工區(qū)域覆蓋固定細(xì)管正下方的所有區(qū)域，不留死角，適用于連續(xù)的深孔加工作業(yè)。
【IPC分類】B23K26-146, B23K26-064, B23K26-382
【公開號(hào)】CN204545723
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520211159
【發(fā)明人】張文武, 王斌, 楊旸, 張?zhí)鞚?rùn), 茹浩磊
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
【公開日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年4月9日