[实用新型]一种多功能激光加工系统

说明书

技术领域

本实用新型属于激光加工应用领域，具体涉及到一种多功能激光加工系统。

背景技术

目前激光加工方式和设备主要分为两种：第一种激光加工方式是激光束通过聚焦透镜，固定激光聚焦束在被加工工件表面，移动两维或三维工作台或固定工作台，或通过两维或三维导光系统来移动激光聚焦束对工件表面进行两维或三维加工。另外，在进行精加工时，可以增设定位系统，精确测量出伸缩变形量的尺寸，切割时自动予以校正。第一种激光加工方式由于其工作台或导光系统的定位精度和重复精度可达1微米或更高，同时采用短焦距透镜可获得1微米或更小的激光聚焦光斑，取得较窄的刻线宽度和钻孔直径，且确保聚焦光斑在整个加工幅面上的一致性，因此可获得很高的细微加工精度。此外，这种激光加工方式通常具有一个与激光聚焦束同轴或非同轴的加工喷嘴，加入高压惰性气体，起着排渣和冷却以及保护聚焦透镜的作用或加入氧气，起着助燃提高加工效率作用。但该方法最大的缺陷是加工速度较慢，其原因是三维工作台或三维导光系统质量较大，快速加工和变换方向以及启动/停止时，将产生较大的惯性和震动，导致较大的误差，尤其是在加工曲率半径较小的曲线时，加工速度因惯性原因下降，使激光束与加工物质的相互作用时间过长，热影响区增大，无法获得较高的加工质量。此外，加工速度较慢将影响激光加工效率，这也是在工业应用中所要考虑的重要指标之一。

第二种激光加工方式是激光束通过一个由xy两维全反扫描振镜系统和扫描聚焦透镜(如平常聚焦镜或远心扫描透镜)组成的激光扫描头垂直指向加工工件。xy两维扫描振镜系统在计算机的控制下运动，从而对工件进行平面成型加工。通常采用由两维或三维工作台和扫描振镜系统共同执行加工，提高激光加工的灵活性，满足大幅面和三维加工的需要。该加工方式也可以通过增设定位系统，精确测量出伸缩变形量的尺寸，切割时自动予以校正来提高加工精度。这种激光加工方式的优点是扫描振镜控制系统具有输出力矩大、转动惯量小、响应速度快(可达0.5毫秒以下)等优点。不但可以快速加工，提高加工效率，而且在加工曲率半径较小的曲线时，因扫描速度较快，使激光束与加工物质的相互作用时间短，减小热影响区而获得较好的加工质量和较高加工效率。但其缺点首先是精度较差，重复精度一般为8毫弧度。其次是扫描光束偏离光轴时，会引起光束质量不好。为克服此缺点，通常设计成通光孔径较大的长焦距透镜来进行聚焦，但会导致刻线较宽。此外，聚焦光班直径在扫描范围内的不一致会导致刻线宽度或打孔直径不一致。最后因无法采用与激光聚焦束同轴的加工喷嘴而不具有排渣和冷却或助燃提高加工效率功能。所有这些缺陷也会导致精细微加工精度和质量变差。

发明内容

为了克服以上两种激光加工方式所具有的缺陷，充分利用它们的长处，本实用新型提供了一种多功能激光加工系统，该系统可以实现二种激光加工方式，不但降低成本，提高效率，而且增强了激光加工能力。

本实用新型提供的多功能激光加工系统，包括依次位于同一光路上的激光器、光束整形模块、光束准直系统、两维全反扫描振镜系统和扫描聚焦透镜，三维工作台位于扫描聚焦透镜的的出射光路上；其特征在于，在光束准直系统和两维全反扫描振镜系统之间活动安装有光路转换系统，聚焦透镜和喷嘴依次固定在光路转换系统的出射光路上，由光束准直系统出来的激光束经过光路转换系统后经过聚焦透镜和喷嘴出射到所述三维工作台上。

本实用新型的基本原理是采用光路转换技术将上述两种激光加工方式结合在一起，利用它们各自的优点来互补各自缺陷。对于精度要求较高但加工速度要求不高以及曲线的曲率半径较大的激光加工(例如电阻、电容和电感以及薄膜传感器的激光微调，单晶硅、蓝宝石和陶瓷的精密划片或划割等)，通过光路转换技术，实现第一种激光加工方式进行激光加工处理；对于精度要求不高但速度要求较高以及曲线的曲率半径较小的激光加工(例如各种几何形状的柔性电路切割，刻槽和开覆盖膜窗口等)，通过光路转换技术，实现第二种激光加工方式进行激光加工处理。因此，与上述的两种方法相比，多功能激光加工系统具有如下的优点：

1.采用光路转换技术，将第一种和第二种激光加工方式结合于一体，提高了激光加工的灵活性和应用范围。

2.仅增加光路转换元件就可实现一台设备执行上述的两种激光加工方式，不但降低成本，提高效率，而且增强了激光加工能力。

附图说明

图1为本实用新型提供的系统的具体实施第二种激光加工方式时的结构示意图。

图2本实用新型提供的系统的具体实施第一种激光加工方式时的结构示意图。

具体实施方式