[发明专利]一种旋转光束预热的激光冲击波微造型加工装置及方法

摘要

本发明提供了一种旋转光束预热的激光冲击波微造型加工装置包括第一激光器、第二激光器、复合加工头和加工头驱动机构；复合加工头呈中空套筒状，安装在加工头驱动机构上，由加工头驱动机构驱动其绕自身轴线整体旋转；复合加工头包括环形筒壁、上盖板、下盖板、双楔形反射镜、第一45度反射镜、第二45度反射镜、反射式聚焦镜、聚焦透镜和保护镜。本发明采用连续激光束先对微造型位置周围区域进行加热，使其温度上升，同时微造型区域位置也被热传导加热，因此在具有周围区域预热效果的激光冲击波压力作用下，微造型坑更深，有利于脉冲激光束进行冲击波时的微造型加工效率的提升。本发明还同时提供了一种旋转光束预热的激光冲击波微造型加工方法。

主权项

一种旋转光束预热的激光冲击波微造型加工装置，其特征在于，包括用于输出冲击波激光束的第一激光器、用于输出连续激光束或长脉宽脉冲激光束的第二激光器、复合加工头和加工头驱动机构；所述复合加工头呈中空套筒状，安装在加工头驱动机构上，由加工头驱动机构驱动其绕自身轴线整体旋转；所述复合加工头包括环形筒壁(1)、上盖板(2)、下盖板(3)、双楔形反射镜(4)、第一45度反射镜(5)、第二45度反射镜(6)、反射式聚焦镜(7)、聚焦透镜(8)和保护镜(9)；所述环形筒壁(1)的侧壁上开设有穿透环形筒壁(1)的第一激光入射口(11)，所述第一激光入射口(11)的外表面安装有可透过冲击波激光束的镀膜玻璃；所述第一激光器输出的冲击波激光束透过镀膜玻璃经由第一激光入射口(11)进入到环形筒壁(1)内部；所述反射式聚焦镜(7)通过一镜片夹具和一位置调整机构安装在环形筒壁(1)的内表面上，所述位置调整机构使得反射式聚焦镜(7)能够沿着水平方向移动；所述上盖板(2)和下盖板(3)分别安装在环形筒壁(1)的上下两端，将环形筒壁(1)的内腔封闭；所述上盖板(2)的中心位置开设有穿透上盖板(2)的第二激光入射口(21)，所述双楔形反射镜(4)通过一镜片夹具和一位置调整机构安装在上盖板(2)的下表面，所述位置调整机构使得双楔形反射镜(4)能够沿着水平方向移动；所述第一45度反射镜(5)通过一镜片夹具固定安装在上盖板(2)的下表面；所述双楔形反射镜(4)具有相互平行的第一楔形反射面(41)和第二楔形反射面(42)，第一楔形反射面(41)与第一激光入射口(11)的位置对应，第二楔形反射面(42)与第二激光入射口(21)的位置对应；所述下盖板(3)的中心位置开设有穿透下盖板(3)的透光孔，透光孔与下盖板(3)的外边缘之间开设有透光环槽，所述透过孔和透光环槽上均安装有保护镜(9)；所述第二45度反射镜(6)和聚焦透镜(8)通过一镜片夹具固定安装在所述下盖板(3)的上表面；所述第一激光入射口(11)、双楔形反射镜(4)、聚焦透镜(8)和保护镜(9)的安装方位应使得第一激光器发射的冲击波激光束透过第一激光入射口(11)沿水平方向入射到双楔形反射镜(4)的第一楔形反射面(41)，经过第一楔形反射面(41)转折之后，向下沿竖直方向入射进入聚焦透镜(8)，经过聚焦透镜(8)的聚焦后，透过保护镜(9)入射到工件(10)表面的冲击波模板(12)的待冲击区域上；所述第一45度反射镜(5)、第二45度反射镜(6)和反射式聚焦镜(7)的安装方位应使得第二激光器发射的连续激光束或长脉宽脉冲激光束透过第二激光入射口(21)沿竖直方向入射到双楔形反射镜(4)的第二楔形反射面(42)，经过第二楔形反射面(42)转折之后，沿水平方向入射进入第一45度反射镜(5)，经过第一45度反射镜(5)的转折之后，向下沿竖直方向入射进入第二45度反射镜(6)，经过第二45度反射镜(6)的转折之后，沿水平方向入射进入反射式聚焦镜(7)，经过反射式聚焦镜(7)的反射和聚焦后，输出至工件(10)表面的冲击波模板(12)的非冲击区域。