[实用新型]一种超快激光气膜孔高效加工装置

说明书

本实用新型属于激光加工技术领域，特别涉及一种超快激光气膜孔高效加工装置，包括光束扫描制孔系统，光束扫描制孔系统包括沿激光光路依次设置的激光器、三维扫描装置聚焦镜以及工作台，工作台用于将待加工零件倒置固定在激光光路上方，激光器的光束经过三维扫描装置及聚焦镜后竖直向上传输，对准待加工零件的加工部位；还包括排渣系统，所述排渣系统包括吹吸气一体式喷嘴及n个真空发生器，其中n为大于等于1的整数；吹吸气一体式喷嘴包括负压喷嘴及正压喷嘴，负压喷嘴位于待加工部位孔口的周围，正压喷嘴位于激光光路的中路中。解决了高深径比微孔加工过程中残渣、等离子体聚集无法排出，降低制孔效率的问题。

技术领域

本实用新型属于激光加工技术领域，特别涉及一种采用超快激光实现高深径比微孔高效加工装置。

背景技术

超快激光(皮秒、飞秒)制孔技术是叶片气膜孔、火焰筒气膜孔、以及航空喷油嘴微孔及汽车喷油嘴微孔加工的最新技术手段，但这些领域所需的很多微孔直径在0.3-0.5mm之间，而深度最大却需要加工到8-10mm，深径比超越了20:1，然而目前激光制孔技术中稳定能达到的深径比在10:1左右，且加工效率低下。所以高深径比的微孔的高效加工是激光制孔技术领域一直很难真正攻克的技术难题。

目前所用的制孔技术中激光都是自上而下传输加工零件，排渣主要靠喷嘴向微孔内部吹气的方式完成，然而随着微孔深度的增加，排渣效率显著降低，根据计算当微孔深径比超过10:1后，吹气排渣只能让大多数残渣在小孔内部产生涡流而无法有效排出，并且在吹气条件的作用下微孔内部会形成稳态的压力空间，造成残渣聚集在微孔底部几乎无法排除。残渣无法有效排除而聚集的问题导致光束能量无法有效作用，导致制孔效率显著下降且高深径比小孔无法加工。所以提高排渣效率是提高激光高深径比微孔高效加工的重要技术方向。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种超快激光气膜孔高效加工装置，解决高深径比微孔加工过程中残渣、等离子体聚集无法排出，降低制孔效率的问题。

本实用新型的技术解决方案是提供一种超快激光气膜孔高效加工方法，从激光器发出的激光束经过扫描装置及聚焦后竖直向上传输，将预加工零件竖直向下固定在工作台，使得激光光束对准待加工部位，激光扫描产生微孔；

还包括在微孔孔口周围产生负压域，沿激光光路中路产生正压域的过程。

优选地，负压域负压保持在-0.75--0.85MPa，正压域在0.1MPa-0.8MPa之间可调。

优选地，当微孔的深径比超过10:1，正压域的压力在每隔5-10s后从0.1MPa突增至0.8MPa，保持时间为0.2-0.3s。

优选地，为了更好的实现重力排渣效果，采用间歇同心圆扫描方式扫描；扫描间距为光斑直径的0.7-0.8倍。

本实用新型还提供一种实现权上述的超快激光气膜孔高效加工方法的装置，其特殊之处在于：包括光束扫描制孔系统，上述光束扫描制孔系统包括沿激光光路依次设置的激光器、三维扫描装置、聚焦镜以及工作台，工作台用于将待加工零件倒置固定在激光光路上方，激光器的光束经过三维扫描装置及聚焦镜后竖直向上传输，对准待加工零件的加工部位；

还包括排渣系统，上述排渣系统包括吹吸气一体式喷嘴及n个真空发生器，其中n为大于等于1的整数；

上述吹吸气一体式喷嘴包括负压喷嘴及正压喷嘴，上述负压喷嘴位于待加工部位孔口的周围，上述正压喷嘴位于激光光路的中路中；

上述负压喷嘴位通过负压输气管道及过滤器与真空发生器的吸气口连接，上述正压喷嘴通过正压输气管道及电磁调节阀与真空发生器的排气口连通。

优选地，上述正压喷嘴、负压喷嘴均与聚焦光束同轴设置；

优选地，上述正压喷嘴为中空类圆锥状结构，锥底设置在聚焦镜的上方，锥部具有开口位于负压喷嘴内部；