[发明专利]一种改善孔锥度和内壁质量的激光打孔装置及方法

摘要

本发明公开了一种改善孔锥度和内壁质量的激光打孔装置及方法，其方法是通过可旋转夹具将工件在第一次激光打孔后绕孔的x方向旋转180°，使得工件刚好浸在水中且不改变小孔的x、y的坐标，再利用激光诱导空化技术进行第二次激光打孔的过程；另外设计一种改善孔锥度和内壁质量的激光打孔装置，包括电源箱、无盖长方体容器、激光头、导光管、CCD摄像机、激光器、z方向移动机构、固定夹具装置、x‑y移动平台、可旋转夹具装置；本发明将激光在空气中和水中打孔进行耦合，通过翻转工件完成二次打孔来改善孔锥度，在第二次打孔过程中将激光打孔技术与激光诱导空化技术相结合，利用空化产生的冲击波强化孔内壁。

主权项

1.一种改善孔锥度和内壁质量的激光打孔装置，其特征在于，包括电源箱(1)、无盖长方体容器(2)、激光头(3)、导光管(4)、CCD摄像机(5)、激光器(6)、z方向移动机构(7)、固定夹具装置(8)、x‑y移动平台(9)和可旋转夹具装置(10)；所述电源箱(1)安装在机床底座的左侧竖直面上，机床的底座上表面上安装有x‑y移动平台(9)；所述x‑y移动平台(9)上的L型工作台(9.1)的水平面上安装有无盖长方体容器(2)、工作台(9.1)的竖直面上安装有可旋转夹具装置(10)；所述固定夹具装置(8)通过连接板(8.4)直接安装在机床的后侧竖直面上；所述机床底座的后侧竖直面上开设的竖直滑轨内安装有z方向移动机构(7)；所述z方向移动机构(7)上安装有激光器(6)；所述激光器(6)通过导光管(4)与激光头(3)相连接；所述激光头(3)的正上方上安装有CCD摄像机(5)；所述激光头(3)包括平面反射镜(3.1)和聚焦透镜(3.2)；所述激光器(6)发射的激光束通过导光管(4)照射到45°设置的反光平面镜(3.1)上，经反光平面镜(3.1)反射到聚焦透镜(3.2)上聚焦后打到工件(3.3)上；所述可旋转夹具装置(10)包括第二控制单元(10.1)、驱动电机(10.2)、旋转轴(10.3)、第二气动夹具(10.4)、滚动轴承(10.5)；所述驱动电机(10.2)固定在L型工作台(9.1)的竖直侧板上，旋转轴(10.3)穿过滚动轴承(10.5)与驱动电机(10.2)相连接，旋转轴(10.3)上下都设有第二气动夹具(10.4)，第二控制单元(10.1)用来控制驱动电机(10.2)的旋转和两个第二气动夹具(10.4)的夹紧与松开；所述固定夹具装置(8)包括第一控制单元(8.1)、第一气动夹具(8.2)、连接杆(8.3)、连接板(8.4)，所述第一控制单元(8.1)用来控制连接杆(8.3)上下对称安装的第一气动夹具(8.2)对工件(3.3)进行装夹与拆卸；所述x‑y移动平台(9)包括L型工作台(9.1)、y方向的导轨(9.2)、丝杠支撑架(9.3)、联轴器(9.4)、第一伺服电机(9.5)、第一电机支撑块(9.6)、y方向的导轨支撑架(9.7)、y方向的丝杠(9.8)、x方向的底板(9.9)、x方向的导轨支撑架(9.10)、第二伺服电机(9.11)、x方向的导轨(9.12)、第二电机支撑块(9.13)、x方向的丝杠(9.14)和y方向的底板(9.15)；所述x‑y移动平台(9)的最下方为x方向的底板(9.9)，x方向的底板(9.9)上设置有x方向的丝杠(9.14)，x方向的丝杠(9.14)通过联轴器(9.4)与第二伺服电机(9.11)相连接，第二伺服电机(9.11)通过第二电机支撑块(9.13)来支撑，x方向的底板(9.9)上表面上平行于x方向的丝杠(9.14)的左右两侧平行设置有x方向的导轨(9.12)，y方向的底板(9.15)下表面可沿x方向的导轨(9.12)滑动，y方向的底板(9.15)上表面通过丝杠支撑架(9.3)支撑y方向的丝杠(9.8)，所述y方向的丝杠(9.8)通过联轴器(9.4)与第一伺服电机(9.5)相连接，第一伺服电机(9.5)通过第一电机支撑块(9.6)支撑，y方向的底板(9.15)的上表面上平行于y方向的丝杠(9.8)的左右两侧平行方向上设置有y方向的导轨(9.2)，y方向的导轨(9.2)上连接有工作台(9.1)。