[发明专利]水射流辅助激光加工系统及方法

权利要求书

1.水射流辅助激光加工系统，包括光束传输聚焦单元、工作台单元和供液单元(1)，其特征在于：

所述光束传输聚焦单元包括激光发射器(2)、反光镜(3)和光束传输变换机构，所述激光发射器(2)的前方设置45°倾斜的反光镜(3)，设于反光镜(3)下方的光束传输变换机构包括保护套管(4)，所述保护套管(4)的上部管孔内设有光束传输变换元件(14)，保护套管(4)的下部管孔内设有由自聚焦透镜(5)和球透镜(6)构成的激光聚焦组件；

所述工作台单元设于光束传输变换机构下方，包括能进行X/Y/Z向移动的工作台(7)，固定台板(9)设于工作台(7)上的水槽(10)内，工件(8)装夹于固定台板(9)上并与球透镜(6)相对而使激光聚焦点位于工件(8)表面上；

所述供液单元(1)的泵管连通喷管(11)，所述喷管(11)的喷嘴(13)向工件(8)斜伸，所述喷嘴(13)中心线与保护套管(4)轴线共面，可调节喷嘴(1)斜伸角度的喷管(11)设于能进行X/Y/Z向移动及角度调节的喷管调节架(12)上；

所述水槽(10)通过回流管连通供液单元(1)。

2.根据权利要求1所述的水射流辅助激光加工系统，其特征在于：所述光束传输变换元件(14)为倒置的单筒望远镜。

3.根据权利要求1所述的水射流辅助激光加工系统，其特征在于：所述喷嘴(13)中心线与保护套管(4)轴线之间的夹角为30°～60°。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的水射流辅助激光加工系统，其特征在于：所述喷管调节架(12)用于调节喷嘴(13)与聚焦光束及工件(8)的相对位置，喷嘴(13)出口形成水射流冲击加工工件表面，进行熔融残渣去除及冷却。

5.根据权利要求1～3中任意一项所述的水射流辅助激光加工系统，其特征在于：所述球透镜(6)与工件(8)表面的距离为40um～120um，所述喷嘴(13)的口径为0.1mm～0.7mm，喷嘴(13)喷出的水射流速度为10m/s～50m/s，喷嘴(13)的出口中心与工件(8)表面的距离为5mm～30mm，所述水射流的中心线和工件(8)表面的交点与激光聚焦于工件(8)表面上的光斑点之间的距离为0～5mm。

6.水射流辅助激光加工方法，其特征在于采用了如根据权利要求1～3中任意一项所述的水射流辅助激光加工系统，其加工的方案步骤为：

①、将工件(8)装夹于固定台板(9)上。

②、打开供液单元(1)，待喷嘴(13)的水射流稳定后，打开控制器(15)操控的激光发射器(2)；

③、调节工作台(7)高度，使激光聚焦的光斑落在工件(8)的表面上；

④、通过喷管调节架(12)调节喷管(11)即喷嘴(13)的水射流角度和调节喷嘴(13)出口的位置；

⑤、进行激光对工件(8)的作业加工，在加工过程中，工作台(7)按加工程序进行相应的移动，喷嘴(13)喷射的水射流对加工产生的熔渣进行冲刷并对工件(8)进行冷却；

⑥、加工过程中形成的废渣液由水槽(10)收集并通过回流管过滤后回流供液单元(1)。