[发明专利]一种用于切割倒锥度孔或槽的激光加工装置及其使用方法

权利要求书

1.一种用于切割倒锥度孔或槽的激光加工装置，其特征在于，包括：激光器、旋转波片、第一等效透镜、二维光束反射机构、旋光系统、第二透镜、XYZ电动平移台，所述激光器用于输出激光，所述旋转波片、第一等效透镜、旋光系统、第二透镜以及XYZ电动平移台依次沿着激光的传输路径放置；所述第一等效透镜为可调的扩束镜结构，所述第一等效透镜将激光光束扩成平行光束；所述二维光束反射机构将平行光束反射进入旋光系统；所述旋光系统包括振镜和相背布置的第一楔棱镜、第二楔棱镜；所述第一楔棱镜和第二楔棱镜与第二透镜的中心轴重合；所述第一楔形棱镜和第二楔棱镜与所述振镜相连，调节第一楔棱镜、第二楔棱镜的相对距离可以控制光线偏离轴线的角度，进而控制倒锥度孔切割锥度；所述旋光系统与第二透镜均固定在XYZ电动平移台的Z轴之上，可随XYZ电动平移台的Z轴上下移动，实现三维空间螺旋式切割。

2.根据权利要求1所述的一种用于切割倒锥度孔或槽的激光加工装置，其特征在于：所述旋转波片放置在一旋转中空电机的中空部的上方，所述旋转中空电机转动带动旋转波片运动，所述旋转波片运动将所述激光器发出的线偏振光在空间内变为近圆偏振光。

3.根据权利要求2所述的一种用于切割倒锥度孔或槽的激光加工装置，其特征在于：所述旋转波片为半波片或四分之一波片。

4.根据权利要求1所述的一种用于切割倒锥度孔或槽的激光加工装置，其特征在于：所述第一等效透镜包括第一聚焦镜和第二聚焦镜；所述第一聚焦镜具有负的焦距f′₁，焦距f′₁范围是-10～-1000mm；所述第二聚焦镜具有正的焦距f′₂，焦距f′₂范围是10～1000mm；所述第一聚焦镜与第二聚焦镜的焦距之比表示为：M的取值范围是2～10。

5.根据权利要求1所述的一种用于切割倒锥度孔或槽的激光加工装置，其特征在于：所述二维光束反射机构的通光孔径大于所述平行光束的直径。

6.根据权利要求1所述的一种用于切割倒锥度孔或槽的激光加工装置，其特征在于：所述第二透镜具有正的焦距f′₃，焦距f′₃范围是1～1000mm；所述第二透镜聚焦经过旋光系统的特定偏转角度的光束。

7.权利要求1至权利要求6任意一项所述的用于切割倒锥度孔或槽的激光加工装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在待加工工件的加工之前先利用光电检测器CCD检测第二透镜的焦点位置，利用外控电机及软件系统设置所需加工孔径大小及加工轨迹；

步骤2：根据待加工工件选择合适的激光加工工艺参数；

步骤3：将待加工工件放置在XYZ电动平移台上，激光器发出的激光束经旋转波片改变偏振态、第一等效透镜拓宽、二维光束反射机构反射、旋光系统调节、第二透镜聚焦输出，之后XYZ电动平移台通过调节Z轴使光束聚焦在待加工工件的表面。