一种生瓷材料激光加工钻孔装置及钻孔方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115770963A(43)申请公布日2023.03.10(21)申请号202211654972.3(22)申请日2022.12.22(71)申请人安徽中科春谷激光产业技术研究院有限公司地址241000安徽省芜湖市繁昌经济开发区春谷3D打印产业园申请人南京先进激光技术研究院(72)发明人何蒙唐一峰武艳美(74)专利代理机构南京睿之博知识产权代理有限公司32296专利代理师周中民(51)Int.Cl.B23K26/382(2014.01)B23K26/70(2014.01)B23K26/402(2014.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种生瓷材料激光加工钻孔装置及钻孔方法(57)摘要本发明公开了一种生瓷材料激光加工钻孔装置及钻孔方法，钻孔装置包括用于提供激光光源的激光器，用于对激光器的激光光束进行扩束准直的扩束镜，用于将激光光束反射并调节光路方向的反射镜组，以及用于接收反射镜组反射的激光光束并聚焦于生瓷材料上的扫描振镜和聚焦场镜，在扫描振镜上同轴设有用于进行钻孔位置定位的视觉定位机构，以及用于吸取粉尘的同轴抽尘机构；本发明通过激光进行钻孔加工，无需定制模具及冲针，增加了钻孔效率，提高了成孔边缘质量，无需更换任何配件能够适用不同孔径的加工需求，同时递进加工的方式，能够实现大厚度生瓷材料的高质量钻孔，适用范围更广；其价格较低，设备成本及后期维护成本更低。CN115770963ACN115770963A权利要求书1/1页1.一种生瓷材料激光加工钻孔装置，其特征在于，包括用于提供激光光源的激光器（1），用于对激光器（1）的激光光束进行扩束准直的扩束镜（2），用于将激光光束反射并调节光路方向的反射镜组（3），以及用于接收反射镜组（3）反射的激光光束并聚焦于生瓷材料上的扫描振镜（4）和聚焦场镜（5），在扫描振镜（4）上同轴设有用于进行钻孔位置定位的视觉定位机构（6），以及用于吸取钻孔加工过程中粉尘的同轴抽尘机构。2.根据权利要求1所述的一种生瓷材料激光加工钻孔装置，其特征在于，所述同轴抽尘机构包括抽尘环（7）以及与抽尘环连通的抽吸装置，在抽尘环（7）的下方设有用于进行生瓷材料吸附固定的吸附治具（8）。3.根据权利要求1所述的一种生瓷材料激光加工钻孔装置，其特征在于，所述激光器（1）为紫外纳秒激光器，其波长为355nm，功率为15W‑30W，脉宽＜15ns。4.根据权利要求1所述的一种生瓷材料激光加工钻孔装置，其特征在于，所述扫描振镜（4）为XY扫描振镜，通过扫描振镜（4）控制钻孔孔径。5.根据权利要求1所述的一种生瓷材料激光加工钻孔装置，其特征在于，所述聚焦场镜（5）的焦距F＝60～100mm，将扫描振镜（4）出射的激光光束聚焦为微米级激光光斑。6.根据权利要求1所述的一种生瓷材料激光加工钻孔装置，其特征在于，所述扩束镜（2）为变倍扩束镜，倍数范围为2～8倍。7.根据权利要求1所述的一种生瓷材料激光加工钻孔装置，其特征在于，所述视觉定位机构（6）为CCD相机模组。8.一种生瓷材料激光加工钻孔方法，使用权利要求1‑7任一所述的一种生瓷材料激光加工钻孔装置，其特征在于，包括步骤：S01、打开吸附治具，将生瓷材料吸附固定在吸附治具上；S02、按照生瓷材料的激光加工钻孔位置搭建激光光路，聚集场镜将激光聚焦在生瓷材料表面上，S03、视觉定位机构根据生瓷材料表面的mark点确认钻孔位置与激光焦点位置一致；S04开启激光加工光路，扫描振镜带动激光光束进行扫描加工，根据钻孔加工深度，由聚焦场镜控制激光焦点位置，进行递进钻孔加工。9.根据权利要求8所述的一种生瓷材料激光加工钻孔方法，其特征在于，所述递进钻孔加工过程包括：根据钻孔加工深度设定递进次数，以单次加工钻孔深度h作为基准深度，当加工深度为H时，（n‑1）h＜H≤nh,n表示大于等于1的正整数，递进次数为n‑1。10.根据权利要求9所述的一种生瓷材料激光加工钻孔方法，其特征在于，在H≤2mm时，采用5～15W的激光功率、50K～200K的激光频率、200mm/s～800mm/s的振镜扫描速度、5μm～20μm的填充间距、同心圆填充及0次递进；在2＜H≤4mm，采用10～20W的激光功率、100K～200K的激光频率、500mm/s～1000mm/s的振镜扫描速度、5μm～20μm的填充间距、同心圆填充、1次焦点递进及5～15次单次焦点递进扫描次数；在4＜H≤6mm时，采用10～20W的激光功率、100K～200K的激光频率、500mm/s～1000mm/s的振镜扫描速度、5μm～20μm的填充间距、同心圆填充、2次焦点递进及5～15次单次焦点递进扫描次数。2CN115770963A说明书1/3页一种生瓷材料激光加工钻