[发明专利]一种激光螺旋扫描盲孔制造方法

说明书

本发明提供一种激光螺旋扫描盲孔制造方法，解决激光加工盲孔时存在底部深度不均匀、中心区域凹陷的问题，通过该方法可实现高质量圆柱形盲孔的激光加工。在本发明方法中，激光加工头控制单元发送螺旋扫描激光加工头的旋转指令，并实时地获取上偏转光楔、下偏转光楔的旋转位置反馈值，之后激光加工头控制单元根据当前螺旋线的扫描位置，实时向激光器控制单元发送激光功率控制指令，从而根据螺旋扫描线的位置改变激光器的功率值，使得激光器的激光功率实时随螺旋线直径的变化而变化，从而使得加工的底面深度差异较小。此外，运动机构用于在加工过程中实现螺旋扫描头的逐层进给，以此实现被加工件不同深度的盲孔加工。

技术领域

本发明属于激光精密制造领域，具体涉及一种激光螺旋扫描盲孔制造方法。

背景技术

由于激光加工具有无切削应力、精度高、柔性化等特点，已被广泛的用于航空航天、电子等领域，可实现零部件的精密钻孔。但是由于激光加工光束具有特殊的物理特性(聚焦后的光束沿纵深方向存在一定的焦深，即瑞利长度，在该范围内均可实现材料的去除)，因此激光钻孔技术常常被用于实现通孔加工，而对于盲孔的加工则存在底部深度差异较大、中心区域凹陷等问题。

发明内容

本发明的目的是解决激光加工盲孔时存在底部深度不均匀、中心区域凹陷的问题，提供一种激光螺旋扫描盲孔制造方法，通过该方法可实现高质量圆柱形盲孔的激光加工。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种激光螺旋扫描盲孔制造方法，包括以下步骤：

步骤一、激光器根据设定的初始功率发出激光束，激光束经反射镜反射后进入螺旋扫描激光加工头，所述螺旋扫描激光加工头设置在运动机构上，包括沿光路依次设置的平行平板、上偏转光楔、下偏转光楔和聚焦镜；

步骤二、激光加工头控制单元发送指令，使得螺旋扫描激光加工头中的平行平板、上偏转光楔以及下偏转光楔以相同的速度同时旋转；

步骤三、激光加工头控制单元发送指令，使得上偏转光楔、下偏转光楔分别以N1和N2的速度进行旋转，N1大于等N2，以此使得上偏转光楔、下偏转光楔产生相对夹角，直至该夹角增至设定值，从而实现激光束由内圈至外圈的螺旋扫描动作；

步骤四、激光加工头控制单元实时读取上偏转光楔、下偏转光楔的旋转位置，根据该旋转位置获取螺旋线直径，激光器控制单元根据螺旋线直径发送激光功率控制指令，使得激光器的激光功率实时随螺旋线直径的增大而增大；

步骤五、当螺旋线直径增至最大时，激光加工头控制单元发送指令，使得上偏转光楔、下偏转光楔分别以N2以及N1的速度进行旋转，以此使得上偏转光楔、下偏转光楔缩小相对夹角，直至该夹角减小至0°，从而实现激光束由外圈至内圈的螺旋扫描动作；

步骤六、激光加工头控制单元实时读取上偏转光楔、下偏转光楔的旋转位置，根据该旋转位置获取螺旋线直径，激光器控制单元根据螺旋线直径发送激光功率控制指令，使得激光器的激光功率实时随螺旋线直径的减小而减小；

步骤七、运动机构驱动螺旋扫描激光加工头向下运动，以设定的增量进行进给；

步骤八、重复步骤三至步骤七，直至符合深度要求的圆柱形盲孔加工完成。

进一步地，步骤二中，相同的速度为3000rpm；步骤三和步骤五中，N1为3005rpm，N2为2995rpm。

进一步地，步骤一中，激光器为1030nm波长的飞秒激光器，激光功率50mw-10w，脉宽≤190fs，重复频率1K-1MHz可调。

进一步地，步骤七中，设定的增量为0.01mm。

与现有技术相比，本发明方法具有如下有益效果：