一種激光加工裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種激光加工裝置以及方法。本發(fā)明包括一種新型分光裝置，除了對(duì)源光束進(jìn)行分路外，該裝置還考慮到了多孔同時(shí)加工時(shí)能量的一致性問題，通過新型電控分光器，可以實(shí)現(xiàn)噴油嘴多孔同時(shí)加工，并通過分光器和激光衰減裝置對(duì)激光加工光束的數(shù)量和功率進(jìn)行控制，保證多激光器可以在相同能量下進(jìn)行加工作業(yè)，從而保證了多孔加工表面質(zhì)量的一致性。同時(shí)本發(fā)明還包括對(duì)激光器的發(fā)射光路的改進(jìn)，通過波片，使得輸出的激光束轉(zhuǎn)變?yōu)閳A偏振光，有利于提高激光打孔的加工性能。此外，本發(fā)明通過光路轉(zhuǎn)化器將二維光路轉(zhuǎn)化為三維光路，不同與以往的普通光路，其激光器位于同一平面內(nèi)，只能加工同一平面物體，本發(fā)明可以將四個(gè)激光器處于三維空間中，使得一次性加工噴油嘴的三維分布噴孔成為可能，可應(yīng)用于對(duì)噴油嘴多個(gè)不同平面的噴孔進(jìn)行同時(shí)加工。
【專利說明】
_種激光加工裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械加工領(lǐng)域，具體涉及一種對(duì)噴油嘴多個(gè)不同平面的噴孔進(jìn)行同時(shí)加工的激光加工裝置以及多路激光器能量平衡的控制。
【背景技術(shù)】
[0002]激光加工技術(shù)在現(xiàn)代加工中的應(yīng)用越來越廣泛，尤其是對(duì)與激光打孔，由于傳統(tǒng)的加工方式難以完成微小孔徑的加工，而激光打孔恰恰可以克服傳統(tǒng)工藝的不足之處，可以很好的用之于微小孔的加工應(yīng)用中。噴油嘴作為發(fā)動(dòng)機(jī)的主要部件之一，它的性能好壞直接影響到了發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。而噴油嘴的噴孔作為一種微型孔，是衡量噴油嘴是否合格的重要指標(biāo)之一，它的孔徑一般要求控制在0.14-0.17mm之間。因此，在目前的技術(shù)應(yīng)用中采用了激光加工噴油嘴噴孔方式。
[0003]然而，目前的噴油嘴大多采用的是多孔噴油，而且噴孔處于三維平面之內(nèi)。因此對(duì)于激光加工來說，每加工一個(gè)噴油嘴都需要多次加工，甚至需要多次的定位，加工步驟繁瑣，加工效率較低。而激光加工設(shè)備由于自身的缺陷，定位方式并沒有普通加工手段那樣靈活，因此采用激光加工噴油嘴難免會(huì)影響加工周期，加工效率并不理想，經(jīng)濟(jì)效益較低。因此需要一種更加適合噴油嘴加工的激光裝置以及相應(yīng)得光路，以用于提高激光加工噴油嘴的效率。
[0004]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種激光加工裝置及方法，以實(shí)現(xiàn)在加工噴油嘴的噴孔時(shí)可以做到同時(shí)對(duì)三維分布的噴孔進(jìn)行加工，簡(jiǎn)化加工步驟并提高加工效率。為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用特殊的激光裝置，包括新型的電控分光器、新的激光光路。將傳統(tǒng)的激光單孔加工提升到對(duì)三維分布的噴孔進(jìn)行同時(shí)加工，省去了大量傳統(tǒng)工藝中的移位裝夾時(shí)間，有效的提高了激光加工柴油機(jī)噴油嘴噴孔的加工效率。
[0006]本發(fā)明著重考慮了多激光器同時(shí)加工時(shí)能量的一致性問題，具體包括一種新型電控分光器，通過電磁閥和電控旋轉(zhuǎn)裝置，實(shí)現(xiàn)了分光器兩個(gè)或三個(gè)工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。1:1分光狀態(tài):分光器處于開啟狀態(tài)時(shí)，光束通過分光器的1:1分光鏡，將入射激光束分成兩個(gè)不同方向的光束，切能量比為1:1。開啟狀態(tài):分光器處于開啟狀態(tài)時(shí)，光束通過分光器的留空板，直接穿過分光器，光束不發(fā)生任何變化繼續(xù)沿原路徑傳遞。I: 2分光狀態(tài):當(dāng)分光器處于1: 2分光狀態(tài)時(shí)，激光束通過1:2分光鏡，將激光束分成兩路方向的激光，且此時(shí)分出光線能量比為1:2。由于考慮到分光鏡的分光比在實(shí)際中存在些許誤差，因此在各支路上使用了激光衰減裝置，通過激光衰減裝置對(duì)各路激光功率進(jìn)行精確調(diào)節(jié)，從而達(dá)到各路激光能量上的一致性。同時(shí)，通過多個(gè)電控分光器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)加工時(shí)激光頭開閉的控制，從而實(shí)現(xiàn)從單激光器加工到四激光器同時(shí)加工的有隨意切換。根據(jù)目標(biāo)作業(yè)要求，本裝置可以進(jìn)行1-4個(gè)激光器同時(shí)進(jìn)行加工的隨意切換，大大的提高了激光加工的靈活性以及激光打孔的加工效率。
[0007]本發(fā)明還包括對(duì)原有激光發(fā)射光路的改進(jìn)，由于本裝置會(huì)將光路分路，因此本發(fā)明在激光發(fā)射器后面安裝了擴(kuò)束鏡。通過擴(kuò)束鏡，使得激光器射出的激光直徑增加，以便于后續(xù)激光的分路。本發(fā)明還包括一個(gè)光路轉(zhuǎn)化器，可以將入射的光線延垂直于入射方向的平面平移一段距離后射出。透過光路轉(zhuǎn)換器，可以將原本呈二維分布的光路轉(zhuǎn)話為三維分布，從而使得多個(gè)激光器能夠呈三維分布，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)三維分布的噴孔進(jìn)行同時(shí)加工。本發(fā)明還考慮到了偏振光對(duì)激光加工的影響。在每一路的激光器前，光路都依次從過了一個(gè)二分之一波片和一個(gè)四分之一波片。從而將激光束轉(zhuǎn)化為圓偏振光。在激光加工中，圓偏振光是最理想的一種偏振形態(tài)，能夠有效的提高激光的加工質(zhì)量與加工速度。本發(fā)明采用這種方法，有效的提高了加工噴油嘴噴孔的性能，從而使得孔的質(zhì)量得到提高。本裝置并不局限與四激光器同時(shí)加工，采用本發(fā)明的思路，完全可以實(shí)現(xiàn)5激光器甚至更多激光器的同時(shí)加工，同時(shí)可以保持各路激光能量的一致性。
[0008]具體的技術(shù)方案如下:
一種激光加工裝置，包括激光發(fā)射器(I)、擴(kuò)束鏡(2)、全反射鏡(5)、二分之一波片(6)、四分之一波片(7)和激光器A(8)、激光器B(9)、激光器C(10)、激光器D(ll)，其特征在于還包括:電控三態(tài)分光器(3)、電控雙態(tài)分光器A( 12)、電控雙態(tài)分光器B( 13)、光路轉(zhuǎn)換器(4)、激光衰減裝置(37);
所述激光光路描述如下:激光由激光發(fā)射器(I)發(fā)出，經(jīng)過擴(kuò)束鏡(2)擴(kuò)束后進(jìn)入電控三態(tài)分光器(3)當(dāng)中，根據(jù)所需加工狀態(tài)的不同，激光被該電控三態(tài)分光器(3)分成一路或兩路光線繼續(xù)傳遞;當(dāng)需要四路光線同時(shí)加工時(shí)，一路光線通過電控雙態(tài)分光器A(12)轉(zhuǎn)換成兩路光線，另一路經(jīng)過光路轉(zhuǎn)換器(4)后再通過電控雙態(tài)分光器B(13)也分成兩路光線，得到的四路光線依次通過各路的激光衰減裝置(37)、二分之一波片(6)、四分之一波片(7)然后進(jìn)入各路的激光器當(dāng)中進(jìn)行加工作業(yè)。
[0009]所述的電控三態(tài)分光器(3)包括分光器底板(20)、折射光線與反射光線能量比為I: I的分光鏡(22)、折射光線與反射光線能量比為1:2分光鏡(38)、留空板(24);還包括電磁裝置(15)、銜鐵A(18)、銜鐵B(21)、銜鐵C(39)、電控旋鈕(I6)、連桿(I7)、旋轉(zhuǎn)軸(23);分光器底板(20)起支撐固定作用；
通過電控單元A( 14)、電控單元B( 19)的控制，電控三態(tài)分光器(3)實(shí)現(xiàn)在三個(gè)狀態(tài)之間進(jìn)行切換，電控單元A(14)和電控單元B(19)對(duì)電信號(hào)進(jìn)行發(fā)射與接受；當(dāng)電控三態(tài)分光器
(3)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，電磁裝置(15)吸附銜鐵A(IS)、銜鐵B(21)、銜鐵C(39)，分光器此時(shí)保持穩(wěn)定狀態(tài)；
當(dāng)分光器要進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，通過電控單元A( 14)、電控單元B( 19)的控制，電磁裝置
(15)與銜鐵A(18)、銜鐵B(21)、銜鐵C(39)斷開，電控旋鈕(16)帶動(dòng)連桿(17)和旋轉(zhuǎn)軸(23)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)到需要位置后通過電控單元(14、19)將電磁裝置鐵A(IS)、銜鐵B(21)、銜鐵C(39)吸附，電控三態(tài)分光器(3)再次進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)；激光線路按要求通過1:1分光鏡
(22)、1:2分光鏡(38)或者留空板(24);
分光鏡將入射光分成兩路傳遞出去，從而實(shí)現(xiàn)光的分路，且根據(jù)分光鏡的不同保持各路能量為1:1或1:2;當(dāng)光線射入留空板時(shí)，入射光線能直接從孔洞中穿過，此時(shí)分光器不對(duì)入射光線產(chǎn)生任何影響，光線按照原光路傳遞。
[0010]—種激光加工方法，其特征在于包括以下步驟:
步驟一，當(dāng)需要進(jìn)行四個(gè)激光器即激光器A(S)、激光器B(9)、激光器C(1)、激光器D
(11)同時(shí)加工作業(yè)時(shí)，開啟電控三態(tài)分光器(3)為1:2分光狀態(tài)，上下兩個(gè)電控雙態(tài)分光器即電控雙態(tài)分光器A(12)和電控雙態(tài)分光器B(13)均開啟1:1分光狀態(tài)；
步驟二，調(diào)節(jié)四條支路上各自的激光衰減裝置，使得四條支路的激光能量相同；
步驟三，根據(jù)待加工孔的位置，調(diào)節(jié)四個(gè)激光器即激光器A(S)、激光器B(9)、激光器C
[10]、激光器D(11)的相對(duì)位置，根據(jù)工程圖確定好相應(yīng)的角度；
步驟四，對(duì)待加工物體進(jìn)行定位裝夾，待加工物體在定位裝夾時(shí)，應(yīng)先確保待加工物體的軸線與夾具定位軸(27)重合，實(shí)現(xiàn)加工物體的準(zhǔn)確定位，然后再進(jìn)行裝夾；
步驟五，由激光器A(8)、激光器B(9)、激光器C(10)、激光器D(Il))對(duì)待加工物體進(jìn)行激光打孔加工作業(yè)。
[0011]本發(fā)明的工作過程如下:激光由激光發(fā)射器發(fā)出，經(jīng)過擴(kuò)束鏡擴(kuò)束后進(jìn)入電控三態(tài)分光器當(dāng)中，根據(jù)所需加工狀態(tài)的不同，激光被該電控三態(tài)分光器分成一路或兩路光線繼續(xù)傳遞。當(dāng)需要四路光線同時(shí)加工時(shí)，一路光線通過電控雙態(tài)分光器轉(zhuǎn)換成兩路光線，另一路經(jīng)過光路轉(zhuǎn)換器后再通過電控雙態(tài)分光器也分成兩路光線。得到的四路光線依次通過各路的激光衰減裝置、二分之一波片、四分之一波片然后進(jìn)入各路的激光器當(dāng)中進(jìn)行加工作業(yè)。
[0012]本發(fā)明具有有益效果。本發(fā)明通過采用電控三態(tài)分光器技術(shù)方案，使得可以實(shí)現(xiàn)通過電控對(duì)三種分光狀態(tài)的任意切換;本發(fā)明通過采用激光衰減裝置技術(shù)方案，使得各路激光的激光能量保持一定，大大提高了多激光器同時(shí)作業(yè)時(shí)加工質(zhì)量的一致性。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明激光裝置光路圖；
圖2.1、圖2.2是電控雙態(tài)分光器(開啟狀態(tài))結(jié)構(gòu)圖；
圖3.1、圖3.2是電控雙態(tài)分光器(分光狀態(tài))結(jié)構(gòu)圖；
圖4.1、圖4.2是電控三態(tài)分光器結(jié)構(gòu)圖圖5是開啟一個(gè)激光器進(jìn)行加工時(shí)的激光光路圖；
圖6是開啟兩個(gè)激光器同時(shí)加工時(shí)的激光光路圖；
圖7是開啟三個(gè)激光器同時(shí)加工時(shí)的激光光路圖；
圖8是開啟四個(gè)激光器同時(shí)加工時(shí)的激光光路圖；
圖9是夾具裝夾結(jié)構(gòu)圖；
圖10是三孔同時(shí)加工預(yù)期效果圖；
圖11是四孔同時(shí)加工預(yù)期效果圖；
圖中:1-激光發(fā)射器2-擴(kuò)束鏡3-電控三態(tài)分光器4-光路轉(zhuǎn)換器5-全反射鏡6-二分之一波片7-四分之一波片8-激光器A、9-激光器B、10-激光器C、11-激光器D，12-電控雙態(tài)分光器A、13-電控雙態(tài)分光器B ,14-電控單元A、19-電控單元B 15-電磁裝置16-電控旋鈕17-連桿18-銜鐵A、21-銜鐵B、39-銜鐵C 20-分光器底板22-分光比為1:1的分光鏡23-旋轉(zhuǎn)軸24-留空板25-凸臺(tái)26-夾爪27-定位軸28-噴油嘴29-銷軸30-密封圈31-調(diào)節(jié)螺釘32-連接軸33-止動(dòng)彈黃34-鎖緊螺母35-夾具座37-激光衰減裝置38-分光比為1:2的分光鏡。
[0014]
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面基于附圖，詳細(xì)的說明本發(fā)明的實(shí)施方式及所涉及的激光加工裝置及其激光加工方法。此外，本發(fā)明并不限定于本實(shí)施方式。
[0016]圖1是本發(fā)明的新型激光裝置光路圖。其中I是激光發(fā)射器，激光光源從I中產(chǎn)生并發(fā)射，通過光路進(jìn)行傳播。2是擴(kuò)束鏡。用來擴(kuò)大激光光源。由于本裝置光路最終會(huì)將光源分成四路，因此擴(kuò)束鏡對(duì)保持激光能量的傳遞起到一定的輔助作用，以便于將光源更理想的傳遞下去。3是本發(fā)明的電控三態(tài)分光器，12、13是的電控雙態(tài)分光器，該控制器通過電磁閥和電控旋轉(zhuǎn)裝置控制它的工作狀態(tài)。本新型電控三態(tài)分光器可以在開啟狀態(tài)、1:1分光狀態(tài)和1:2分光狀態(tài)之間進(jìn)行隨意轉(zhuǎn)換。電控雙態(tài)分光器可以實(shí)現(xiàn)兩種狀態(tài)的切換。1:1分光狀態(tài)，分光器處于I: I分光狀態(tài)時(shí)，光束通過分光器的1:1分光鏡，將入射激光束分成兩個(gè)不同方向的光束進(jìn)行光路傳遞且能量比為1:1。開啟狀態(tài):分光器處于開啟狀態(tài)時(shí)，光束通過分光器留空板上的孔洞，直接穿過分光器，光束不發(fā)生任何變化繼續(xù)沿原路徑傳遞。電控三態(tài)分光器除了以上兩個(gè)狀態(tài)外還可以進(jìn)行第三狀態(tài)的轉(zhuǎn)變:1:2分光狀態(tài)。分光器處于I: 2分光狀態(tài)時(shí)，光束通過分光器的1:2分光鏡，將入射激光束分成兩個(gè)不同方向的光束進(jìn)行傳遞且能量比為1:2，此狀態(tài)在適用于三激光器同時(shí)加工時(shí)，后面會(huì)對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)說明。通過多個(gè)電控分光器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)加工時(shí)多個(gè)激光器開閉的控制，從而實(shí)現(xiàn)從單激光器加工到四激光器同時(shí)加工的有效控制。根據(jù)目標(biāo)作業(yè)要求的不同，本裝置可以進(jìn)行1-4個(gè)激光器同時(shí)加工的隨意切換，大大的提高了激光器加工的靈活性，提高了激光打孔的加工效率。4是光路轉(zhuǎn)換器，通過光路轉(zhuǎn)換器，可以將原本呈二維分布的光路轉(zhuǎn)換為呈三維分布光路，使得原本位于同一平面的激光器相應(yīng)的從二維分布轉(zhuǎn)化為三維分布。因此本激光裝置再僅僅局限于對(duì)二維分布的噴孔進(jìn)行加工，還可以同時(shí)加工柴油機(jī)噴油嘴上三維分布的噴孔。5是全反射鏡，將入射光傳遞到另一個(gè)方向且能量保持不變。通過全反射鏡，可以有效的改變光路的傳播路線，從而將光路有效地按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行傳遞。本發(fā)明為了保證各路輸出功率一致，在四個(gè)分路前段均采用了激光衰減裝置37，通過調(diào)整激光衰減裝置，達(dá)到工作時(shí)各路激光能量相同的目的。通過衰減裝置后，光路通過6二分之一波片，可以將傳遞光線轉(zhuǎn)換成線偏振光。7是四分之一波片，四分之一波片可以將線偏振光轉(zhuǎn)化成圓偏振光，而在激光加工中，圓偏振光是一種理想的偏振光，能夠有效的提高激光的加工質(zhì)量與加工速度。因此本裝置依次通過二分之一波片、四分之一波片，可以有效地將傳遞光線轉(zhuǎn)化成圓偏振光，從而為噴油嘴噴孔的加工提供更優(yōu)質(zhì)的光源。8、9、10、11都是激光器，激光器接收傳遞來的激光，通過聚焦后發(fā)射激光束，用來進(jìn)行噴油孔的打孔作業(yè)，同時(shí)，為滿足噴油嘴加工時(shí)激光器角度問題，可以在各支路尾端通過光纖輔助，使得激光束能夠呈不同角度分布，以滿足不同角度的噴油嘴加工。
[0017]圖2是電控雙態(tài)分光器(開啟狀態(tài))結(jié)構(gòu)圖；圖2.1所示是整體結(jié)構(gòu)圖，其中20是分光器底板，起支撐固定作用。22是1:1分光鏡，分光鏡可以將入射光分成兩路傳遞出去，從而實(shí)現(xiàn)光的分路，且保持各路能量為1:1。24是留空板，留空板的中心是一個(gè)矩形孔洞，入射光線可以直接從洞中穿過，此時(shí)分光器不對(duì)入射光線產(chǎn)生任何影響，光線按照原光路傳遞。當(dāng)分光器處于開啟狀態(tài)時(shí)，光線穿過留空板，光路不發(fā)生變化。當(dāng)分光器處于1:1分光狀態(tài)時(shí)，光路穿過1:1分光鏡，光線經(jīng)過分光鏡會(huì)產(chǎn)生分路，分路后的光線向兩個(gè)方向進(jìn)行傳遞且能量相同。14、19是電控單元，對(duì)電信號(hào)進(jìn)行發(fā)射與接受。15是電磁裝置，左右兩邊各配備一個(gè)，18、21是銜鐵，當(dāng)電路開啟時(shí)，電磁裝置吸附銜鐵，分光器此時(shí)保持穩(wěn)定；當(dāng)分光器要進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，如圖2.2所示，電磁裝置與銜鐵斷開，電控旋鈕16帶動(dòng)連桿17和旋轉(zhuǎn)軸23進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
[0018]圖3是電控雙態(tài)分光器(分光狀態(tài))結(jié)構(gòu)圖，圖3.1所示是整體結(jié)構(gòu)圖，與圖2結(jié)構(gòu)基本相同，區(qū)別在于中心結(jié)構(gòu)體，如圖3.2所示，當(dāng)電控旋鈕帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸23轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度后，電磁裝置開啟，吸附旋轉(zhuǎn)后的銜鐵，當(dāng)分光器處于開啟狀態(tài)時(shí)，如圖2所示，電磁裝置15與銜鐵21吸附在一起。當(dāng)工作狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，旋鈕帶動(dòng)軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，電磁裝置15與銜鐵18吸附在一起，此時(shí)工作狀態(tài)成功切換至分光狀態(tài)，分光器所處狀態(tài)如圖3.1所示。
[0019]圖4是電控三態(tài)分光器結(jié)構(gòu)圖。圖4.1是整體結(jié)構(gòu)圖，4.2是旋轉(zhuǎn)部位結(jié)構(gòu)圖。與電控雙態(tài)分光器相比，電控三態(tài)分光器增加了 1:2分光鏡38和銜鐵39。通過1:2分光鏡，可以將入射光束分成兩個(gè)不同方向且使得能量比為1:2.電控三態(tài)分光器3的此工作狀態(tài)對(duì)三激光器同時(shí)加工時(shí)的能量分配有著十分重要的作用。
[0020]圖5是當(dāng)只需要一個(gè)激光器進(jìn)行加工時(shí)，調(diào)節(jié)電控分光器，開啟一個(gè)激光器進(jìn)行加工時(shí)的激光光路圖。此時(shí)激光光束從激光發(fā)射器發(fā)出，經(jīng)過擴(kuò)束鏡后，通過電控三態(tài)分光器3，此時(shí)電控分光器3處于開啟狀態(tài)，光束穿過分光器不發(fā)生線路的變化。穿過分光器3后經(jīng)過全反射鏡和光路轉(zhuǎn)換器后，激光光束到達(dá)電控雙態(tài)分光器12。電控分光器12處于開啟狀態(tài)，激光光束不受影響繼續(xù)傳遞，經(jīng)過全反射鏡改變方向后，依次經(jīng)過激光衰減裝置、二分之一波片和四分之一波片，此時(shí)激光光線轉(zhuǎn)換為圓偏振光線，最后通過激光器8聚焦，對(duì)待加工工件進(jìn)行加工作業(yè)。由于此時(shí)只有一個(gè)激光器工作，因此不存在多路激光能量一致性問題。
[0021]圖6是當(dāng)需要兩個(gè)激光器同時(shí)加工時(shí)，調(diào)節(jié)電控分光器，開啟兩個(gè)激光器同時(shí)加工時(shí)激光光路圖。激光光束從激光發(fā)射器發(fā)出，經(jīng)過擴(kuò)束鏡后，通過電控分光器3，此時(shí)電控分光器3處于開啟狀態(tài)，光束穿過分光器不發(fā)生線路的變化。穿過分光器3后經(jīng)過全反射鏡和光路轉(zhuǎn)換器后，激光光束到達(dá)電控雙態(tài)分光器12。此時(shí)電控分光器12處于I: I分光狀態(tài)，入射光線穿過分光器中的分光鏡，光束分成了兩路且能量比為1:1。第一支路光線與圖5相同，經(jīng)過全反射鏡改變方向后，依次經(jīng)過二分之一波片和四分之一波片，此時(shí)激光光束轉(zhuǎn)換為圓偏振光線，最后通過激光器8，對(duì)加工工件進(jìn)行加工作業(yè);第二路光束直接穿過激光衰減裝置、二分之一和四分之一波片，然后進(jìn)入激光器9中，進(jìn)行加工作業(yè)。由此，通過改變分光器狀態(tài)，如圖6所示的光路實(shí)現(xiàn)了 8、9雙激光器同時(shí)加工。由于分光裝置存在一定誤差，因此為了保持兩路激光功率一致，通過對(duì)兩路的激光衰減裝置進(jìn)行調(diào)整，用激光測(cè)功器進(jìn)行測(cè)試，從而確保兩路的激光能量相同，從而得到質(zhì)量一致的噴孔。
[0022]圖7是當(dāng)需要三激光器同時(shí)進(jìn)行加工時(shí)，調(diào)節(jié)電控分光器，開啟三個(gè)激光器同時(shí)加工的激光光路圖。激光光束從激光發(fā)射器發(fā)出，經(jīng)過擴(kuò)束鏡后，通過電控分光器3，此時(shí)電控三態(tài)分光器3處于1:2分光狀態(tài)，光束通過分光器3上的1:2分光鏡后分成了兩路光束，向上傳播的路線能量與向下傳播的能量比為2:1。向上傳播的支路路線與圖6所示路線相同，經(jīng)過處于分路狀態(tài)的分光器12后再次分成兩束光線，最終分別進(jìn)入激光器8、9中進(jìn)行作業(yè)。而另一束光束通過分光器13，此時(shí)分光器13處于開啟狀態(tài)，光束穿過分光器不發(fā)生任何變化，然后經(jīng)過全反射鏡改變方向，再依次通過激光衰減裝置、二分之一波片與四分之一波片，此時(shí)光束轉(zhuǎn)化為有利于激光加工的圓偏振光，最后通過激光器11聚焦進(jìn)行打孔作業(yè)。如圖7光路所示，此時(shí)經(jīng)分光器調(diào)節(jié)后的光路實(shí)現(xiàn)了8、9、11三分光器同時(shí)加工，且分光器的調(diào)節(jié)和各支路能量比例為1:1:1，能量比例一致。由于分光裝置存在一定誤差，因此為了精確地保持三路激光能量的一致性，還需對(duì)三路的激光衰減裝置進(jìn)行細(xì)微調(diào)整，再用激光測(cè)功器進(jìn)行測(cè)試，以確保三路的能量相同，從而三激光器同時(shí)加工得到的噴孔質(zhì)量保持一致，其理想狀態(tài)下加工三孔噴油嘴噴孔的效果如圖10所示。
[0023]圖8是當(dāng)需要全部四個(gè)激光器共同加工時(shí)，調(diào)節(jié)電控分光器，開啟四個(gè)激光器同時(shí)加工的激光光路圖。激光光束從激光發(fā)射器發(fā)出，經(jīng)過擴(kuò)束鏡后，通過電控三態(tài)分光器3，此時(shí)電控分光器3處于I: I分光狀態(tài)，光束通過分光器3上的1:1分光鏡后分成了兩路光束且能量比為1:1。其中向上傳播的支路路線與圖6所示路線相同，經(jīng)過處于分路狀態(tài)的分光器12后再次分成兩束光線，最終分別進(jìn)入激光器8、9中進(jìn)行作業(yè)。而另一束光束通過分光器13，此時(shí)分光器13處于I: I分光狀態(tài)，光束經(jīng)過分光器13中的1:1分光鏡后分成了能量相同的兩路光束。再依次通過激光衰減裝置、二分之一波片與四分之一波片，此時(shí)光束轉(zhuǎn)化為有利于激光加工的圓偏振光，最后通過激光器11聚焦進(jìn)行打孔作業(yè)。另一路經(jīng)過分光器13分路后依次通過激光衰減裝置、二分之一波片6和四分之一波片7進(jìn)行圓偏振光的轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)入激光器10，通過激光器聚焦后光束對(duì)待加工噴油嘴進(jìn)行作業(yè)。此時(shí)的光路，通過對(duì)分光器的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了4個(gè)激光器同時(shí)加工的功能。由于分光裝置存在一定誤差，因此為了保持四路激光能量一致，通過對(duì)四路的激光衰減裝置進(jìn)行調(diào)整，用激光測(cè)功器進(jìn)行測(cè)試，從而確保四路的功率相同。且由于8、9激光器與10、11激光器分別處于不同平面，因此可以直接用于柴油機(jī)噴油嘴的三維分布噴孔，大大簡(jiǎn)化了加工過程，提高了加工效率。其理想狀態(tài)下對(duì)四孔噴油嘴的加工效果圖如圖11所示。
[0024]圖9是夾具剖視圖，其中夾具座35與夾具體36接觸，通過調(diào)節(jié)螺釘31對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。連接軸32通過密封圈30與定位芯軸27連接。止動(dòng)彈黃33可以有效的防止夾具竄動(dòng)，鎖緊螺母34對(duì)整個(gè)夾具起到預(yù)緊作用。上部突出部分是上部凸臺(tái)25，夾爪26通過銷軸29定位，同時(shí)夾爪26對(duì)噴油嘴28起固定作用。噴油嘴通過定位軸27進(jìn)行定位，并由夾爪26進(jìn)行固定，從而完成噴油嘴的裝夾。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種激光加工裝置，包括激光發(fā)射器(I)、擴(kuò)束鏡(2)、全反射鏡(5)、二分之一波片(6)、四分之一波片(7)和激光器A(8)、激光器B(9)、激光器C(10)、激光器D(ll)，其特征在于還包括:電控三態(tài)分光器(3)、電控雙態(tài)分光器A( 12)、電控雙態(tài)分光器B( 13)、光路轉(zhuǎn)換器(4)、激光衰減裝置(37); 所述激光光路描述如下:激光由激光發(fā)射器(I)發(fā)出，經(jīng)過擴(kuò)束鏡(2)擴(kuò)束后進(jìn)入電控三態(tài)分光器(3)當(dāng)中，根據(jù)所需加工狀態(tài)的不同，激光被該電控三態(tài)分光器(3)分成一路或兩路光線繼續(xù)傳遞;當(dāng)需要四路光線同時(shí)加工時(shí)，一路光線通過電控雙態(tài)分光器A(12)轉(zhuǎn)換成兩路光線，另一路經(jīng)過光路轉(zhuǎn)換器(4)后再通過電控雙態(tài)分光器B(13)也分成兩路光線，得到的四路光線依次通過各路的激光衰減裝置(37)、二分之一波片(6)、四分之一波片(7)然后進(jìn)入各路的激光器當(dāng)中進(jìn)行加工作業(yè)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光加工裝置，其特征在于: 所述的電控三態(tài)分光器(3)包括分光器底板(20)、折射光線與反射光線能量比為1:1的分光鏡(22)、折射光線與反射光線能量比為1:2分光鏡(38)、留空板(24);還包括電磁裝置(15)、銜鐵4(18)、銜鐵以21)、銜鐵(:(39)、電控旋鈕(16)、連桿(17)、旋轉(zhuǎn)軸(23);分光器底板(20)起支撐固定作用； 通過電控單元A( 14)、電控單元B( 19)的控制，電控三態(tài)分光器(3)實(shí)現(xiàn)在三個(gè)狀態(tài)之間進(jìn)行切換，電控單元A(14)和電控單元B(19)對(duì)電信號(hào)進(jìn)行發(fā)射與接受；當(dāng)電控三態(tài)分光器(3)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，電磁裝置(15)吸附銜鐵A(IS)、銜鐵B(21)、銜鐵C(39)，分光器此時(shí)保持穩(wěn)定狀態(tài)； 當(dāng)分光器要進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，通過電控單元A( 14)、電控單元B( 19)的控制，電磁裝置(15)與銜鐵A(18)、銜鐵B(21)、銜鐵C(39)斷開，電控旋鈕(16)帶動(dòng)連桿(17)和旋轉(zhuǎn)軸(23)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)到需要位置后通過電控單元(14、19)將電磁裝置鐵A(IS)、銜鐵B(21)、銜鐵C(39)吸附，電控三態(tài)分光器(3)再次進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)；激光線路按要求通過1:1分光鏡(22)、1:2分光鏡(38)或者留空板(24); 分光鏡將入射光分成兩路傳遞出去，從而實(shí)現(xiàn)光的分路，且根據(jù)分光鏡的不同保持各路能量為1:1或1:2;當(dāng)光線射入留空板時(shí)，入射光線能直接從孔洞中穿過，此時(shí)分光器不對(duì)入射光線產(chǎn)生任何影響，光線按照原光路傳遞。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光加工裝置的激光加工方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟一，當(dāng)需要進(jìn)行四個(gè)激光器即激光器A(8)、激光器B(9)、激光器C(1)、激光器D(11)同時(shí)加工作業(yè)時(shí)，開啟電控三態(tài)分光器(3)為1:2分光狀態(tài)，上下兩個(gè)電控雙態(tài)分光器即電控雙態(tài)分光器A(12)和電控雙態(tài)分光器B(13)均開啟1:1分光狀態(tài)； 步驟二，調(diào)節(jié)四條支路上各自的激光衰減裝置，使得四條支路的激光能量相同；步驟三，根據(jù)待加工孔的位置，調(diào)節(jié)四個(gè)激光器即激光器A(S)、激光器B(9)、激光器C(10)、激光器D( 11)的相對(duì)位置，根據(jù)工程圖確定好相應(yīng)的角度； 步驟四，對(duì)待加工物體進(jìn)行定位裝夾，待加工物體在定位裝夾時(shí)，應(yīng)先確保待加工物體的軸線與夾具定位軸(27)重合，實(shí)現(xiàn)加工物體的準(zhǔn)確定位，然后再進(jìn)行裝夾； 步驟五，由激光器A(8)、激光器B(9)、激光器C(1)、激光器D(Il))對(duì)待加工物體進(jìn)行激光打孔加工作業(yè)。
【文檔編號(hào)】B23K26/064GK105921892SQ201610361879
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年5月27日
【發(fā)明人】丁華, 李炎蔚, 辛強(qiáng), 殷小平, 陳俠
【申請(qǐng)人】蘇州中汽檢測(cè)技術(shù)服務(wù)有限公司