[发明专利]一种激光加工装置

说明书

技术领域

本发明属于激光加工领域，尤其涉及一种复杂激光光束运动控制的激光加工装置。

背景技术

激光钻孔领域，激光焦点在孔和孔之间切换，目前振镜扫描是比较成熟的最快的切换方式，表现在高的加减速、位移线速度以及定位速度。二维位移平台是很慢的一种方式，一般很少采用了。

申请号为201010183539.7的专利，所采用的光束旋转模块，在加工过程中不可以动态改变光束旋转直径，只适合在同一加工件表面钻孔孔径较少变化的情形使用，因此有一定局限性。

申请号为200380110303.9的专利，振镜用于激光焦点的切换是一种较好的方案，但是，振镜前面的光束圆周调制运动是通过反射镜，反射调制激光做圆周运动，其缺点是激光是做锥形旋转运动，特别是2片以及2片以上的反射镜组合使用，且反射镜片间距稍大的时候，激光束经过多次反射，激光光束调制轨迹不易控制，不适用于进行精细加工的情况。，这种方式对100微米以下的小孔径高速高精度钻孔是不理想的，且钻取的孔型是入口小出口大的倒锥形。

申请号为201210460145.0的专利，在振镜之前的光束运动控制比较灵活，但由于平板光学元件是摆动方式工作的，要获得非常高速的光束填充扫描运动，也是有困难的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够自动改变或者动态改变激光光束高速旋转方式加工的激光光束扫描填充轨迹轮廓大小、加工速度快、精度高的一种激光加工装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种激光加工装置，包括入射光束偏移运动控制模块、激光光束旋转运动模块和激光聚焦与焦点切换模块，所述激光光束旋转运动模块，包括至少一个激光光束旋转单元，所述激光光束旋转单元包括旋转透射光学元件和用于带动所述旋转透射光学元件做旋转运动的驱动装置。

所述入射光束偏移运动控制模块通过调制入射激光束的传输方位，以形成发射到所述激光光束旋转运动模块的第一光束，自动调节所述第一光束的运动轨迹轮廓大小，并将所述第一光束发射给位于所述入射光束偏移运动控制模块发出第一光束的一侧的所述激光光束旋转运动模块中靠近所述入射光束偏移运动控制模块的一个激光光束旋转单元的旋转透射光学元件上。所述自动调节是指可以在激光光束旋转运动模块工作状态下，通过软件控制入射光束偏移运动控制模块中的透射光学元件或反射光学元件进行位移或者偏转，或通过软件控制入射光束偏移运动控制模块中的声光调制器的声光调制频率的进行改变，进而改变第一光束的运行轨迹。

所述激光光束旋转运动模块中靠近所述入射光束偏移运动控制模块发出第一光束的一侧的一个激光光束旋转单元上的旋转透射光学元件，用于接收所述第一光束，所述激光光束旋转运动模块对所述第一光束进行调制后输出第二光束，使得所述从激光光束旋转运动模块输出的第二光束沿着所述第一光束的光轴进行旋转。

所述激光聚焦与焦点切换模块，位于所述激光光束旋转运动模块输出第二光束的一侧，用于接收从所述激光光束旋转运动模块输出的第二光束，并对第二光束进行聚焦，以形成聚焦光束，并控制所述聚焦光束的激光焦点在不同加工单元之间进行切换或在一个加工单元处对所述聚焦光束的激光焦点扫描运动进行辅助运动控制。

进一步，所述入射光束偏移运动控制模块包括一个或至少两个串联的入射光束偏移单元。

进一步，所述入射光束偏移单元包括透射光学元件以及用于控制透射光学元件进行摆动或平移的电机或压电陶瓷；或者，所述入射光束偏移单元包括反射光学元件以及用于控制反射光学元件进行偏转或者平移的电机或压电陶瓷；或者，所述入射光束偏移单元包括包括声光调制器，通过改变声光调制器的驱动源的载波频率调节所述入射激光的布拉格光栅反射角，改变入射激光传输方向。

进一步，所述透射光学元件为透射平板光学元件或透射棱镜光学元件；所述反射光学元件为反射镜片。

进一步，所述激光光束旋转运动模块，包括两个或两个以上串联的激光光束旋转单元，所述激光光束旋转单元各自独立旋转，第一个激光光束旋转单元中的旋转透射光学元件接收所述入射光束偏移运动控制模块发出第一光束，所述第一个激光光束旋转单元输出激光束光轴沿着其入射激光的光轴进行自转，后一激光光束旋转单元的输出光束的光轴沿着前一激光光束旋转单元的输出的光束的光轴进行公转，并且还沿着该公转轨迹进行自转。

进一步，所述用于带动所述旋转透射光学元件做旋转运动的驱动装置为空心主轴电机，所述旋转透射光学元件安装在所述空心主轴电机的电机主轴上，所述电机的电机主轴为空心轴。