[发明专利]一种适用于薄壁零件的激光微孔加工设备及其加工方法

说明书

本申请提供一种适用于薄壁零件的激光微孔加工设备及加工方法。激光微孔加工设备包括设备支架和设置于设备支架上的激光发生装置、复合光束扫描头，复合光束扫描头包括双摆轴连接机构和沿光路传播方向依次设置于双摆轴连接机构上的光平移组件、振镜扫描组件和聚焦镜。双摆轴连接机构包括依次垂直连接的第一摆轴、第二摆轴和加工轴，第一摆轴用于带动第二摆轴和加工轴绕第一摆轴转动，第二摆轴用于带动加工轴绕第二摆轴转动。

技术领域

本发明涉及激光微孔加工技术领域，特别是涉及一种适用于薄壁零件的激光微孔加工设备及其加工方法。

背景技术

采用激光加工薄壁零件微孔和传统加工方式相比，主要有以下几个方面的优势：无接触加工，无机械变形；激光束能量密度高，加工速度快，工件热变形小，可实现无重铸层；可加工高硬度、高脆性、高熔点材料，例如高温合金、不锈钢、钛合金、结构钢等；生产效率高，加工质量稳定可靠，经济效益好。通过激光光束对薄壁零件微孔的加工，为微孔加工领域提供了全新的加工途径。

当前薄壁零件激光微孔加工领域，一般的激光微孔加工设备主要针对圆孔加工，不能进行异型孔的加工，例如跑道孔、簸箕孔等。

传统的薄壁零件的微孔加工设备受制于自身结构及设备行程，对于尺寸较大的薄壁零件则无法加工，例如大型火焰筒工件，在传统的激光微孔加工设备则无法加工。

发明内容

本发明基于现有技术存在的问题提出，旨在解决基于大尺寸薄壁零件的加工难和异形孔加工难的问题，提供了一种适用于薄壁零件的激光微孔加工设备及加工方法。

本发明提供一种适用于薄壁零件的激光微孔加工设备，其包括设备支架和设置于设备支架上的激光发生装置、复合光束扫描头，复合光束扫描头包括双摆轴连接机构和沿光路传播方向依次设置于双摆轴连接机构上的光平移组件、振镜扫描组件和聚焦镜；

所述光平移组件至少包括一平行平板，平行平板能够绕第一轴向旋转并用于将激光发生装置发射的光束折射并平移，所述第一轴向为竖直方向；

所述振镜扫描组件包括相对设置的第一偏转镜和第二偏转镜，所述第一偏转镜能够绕第二轴向旋转并将接收到的光束反射至第二偏转镜，所述第二偏转镜能够绕第三轴向旋转并将接收到的光束进行反射；

聚焦镜用于将经平行平板和振镜扫描组件折转后的光束聚焦；

双摆轴连接机构包括依次连接的第一摆轴、第二摆轴和加工轴，第一摆轴沿竖直方向设置，第二摆轴沿水平方向设置，加工轴垂直第二摆轴，第一摆轴连接光平移组件和第二摆轴，振镜扫描组件和聚焦镜分别设置于第二摆轴和聚焦镜中，第一摆轴用于带动第二摆轴和加工轴绕第一摆轴转动，第二摆轴用于带动加工轴绕第二摆轴转动。

其中，所述激光扫描装置还包括同轴检测组件，同轴检测组件包括第一分光平板、与所述第一分光平板相对的第一检测光反射镜、与所述第一检测光反射镜相对的镜头模组及与所述镜头模组相对的检测模块；所述第一分光平板位于所述平行平板的出光路径上，用于透射激光光束以及接收并反射来自加工工件或加工孔处反射的光束，第一检测光反射镜用于将该反射光束反射至镜头模组，所述镜头模组用于对该反射光束进行聚焦；所述检测模块用于成像。

其中，所述激光扫描装置还包括同轴测距组件，同轴测距组件包括探测光源、第二检测光反射镜和第二分光平板，探测光源发出的激光光束经第二检测光反射镜反射至第二分光平板耦合进入主光路，最终由聚焦镜聚焦形成聚焦光斑，聚焦光斑在工件表面散射，部分散射光经聚焦镜返回主光路，经第二分光平板反射进入探测光源，通过光束变换产生干涉条纹，通过计算干涉条纹间距判断工件位置。

其中，所述设备支架包括水平底座和立柱，待加工工件设置于水平底座上方，立柱上设置竖直滑轨，所述双摆轴连接机构滑动设置于所述竖直滑轨上。