效的加工。
[0035]本發(fā)明還包括用于驅(qū)動加工平臺12沿X軸移動的X軸移動機(jī)構(gòu)10，驅(qū)動加工平臺12沿Y軸移動的Y軸移動機(jī)構(gòu)11，以及驅(qū)動所述切割頭7和振鏡掃描方頭5相對于加工平臺12移動的Z軸移動機(jī)構(gòu)9。并且還包括連接在工業(yè)計算機(jī)17與X軸移動機(jī)構(gòu)10、Y軸移動機(jī)構(gòu)11和Z軸移動機(jī)構(gòu)9之間的運動控制卡18。
[0036]本發(fā)明還包括用于對加工平臺12上的加工工件15的位置進(jìn)行定位的視覺定位裝置，所述視覺定位裝置包括定位CCD相機(jī)8，與定位CCD相機(jī)8連接的圖像采集卡16，所述圖像采集卡16與工業(yè)計算機(jī)17連接，定位CXD相機(jī)8主要通過圖像捕捉的方式達(dá)到精確定位以及協(xié)調(diào)切割頭7和振鏡掃描方頭5的加工位置等。
[0037]請參閱圖1，本發(fā)明還包括用于安裝加工平臺12的大理石機(jī)臺13，以及安裝于大理石機(jī)臺13上的龍門架20，加工平臺12通過X軸移動機(jī)構(gòu)10和Y軸移動機(jī)構(gòu)11安裝于大理石機(jī)臺13上，切割頭7和振鏡掃描方頭5安裝于一連接板14上，所述連接板14通過Z軸移動機(jī)構(gòu)9安裝于龍門架20上，并且定位CCD相機(jī)8安裝于連接板14上，其中X軸移動機(jī)構(gòu)10、Y軸移動機(jī)構(gòu)11和Z軸移動機(jī)構(gòu)9主要采用的是高精度直線電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動的，在具體加工時，可將加工工件15通過產(chǎn)品治具放置在加工平臺12上。由于采用了大理石機(jī)臺13，其重量大、冷熱變形量小，可以保證整個加工平臺的穩(wěn)定性。
[0038]結(jié)合圖5所示，本發(fā)明還提供一種基于上述的雙頭激光加工裝置的加工方法，包括以下步驟，
[0039]第一步，將加工工件15放置于加工平臺12上；
[0040]第二步，控制Z軸移動機(jī)構(gòu)9將切割頭7靠近加工工件15的表面(即焦點位置)，控制第一激光器I啟動，第一激光器I輸出激光束對位于加工平臺12上的加工工件15進(jìn)行一次切斷，即第一激光器I輸出激光束將加工工件15加熱至溶化狀態(tài)，并與光束同軸的輔助氣流將溶化材料從切縫中吹掉，產(chǎn)品即被一次切斷。
[0041]第三步，待切斷結(jié)束后，X軸移動機(jī)構(gòu)10和Y軸移動機(jī)構(gòu)11控制加工平臺12移動至所述振鏡掃描方頭5的場鏡53的有效加工區(qū)域內(nèi)，控制第二激光器2啟動,第二激光器2對位于一次切斷后的加工工件15進(jìn)行二次精加工，即經(jīng)高速振鏡多次掃描精加工后，得到最終產(chǎn)品，在整個加工過程中，第一激光器I的平均輸出功率和輸出脈沖寬度大于第二激光器2的平均輸出功率和輸出脈沖寬度，第一激光器I的輸出脈沖峰值功率小于第二激光器2的輸出脈沖峰值功率。
[0042]下面再結(jié)合兩個具體應(yīng)用的實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的介紹。
[0043]實施例一
[0044]在本實施例中，所采用的第一激光器I為一臺單模脈沖IPG光纖150W激光器，該激光器的波長為1070nm，最大平均輸出功率為150W，最大脈沖峰值功率為1500W ;第二激光器2為一臺IPG20W脈沖光纖激光器，波長為1070nm，最大平均輸出功率為20W，最大脈沖峰值功率為2 X 104W,振鏡掃描方頭5為高速振鏡系統(tǒng)，切割頭7為光纖專用切割頭，并配備有準(zhǔn)直鏡筒和QBH接頭。樣品材料為表面經(jīng)磨光的0.3mm黑色氧化鋯陶瓷，吹氣類型為氧氣，壓力為2MPa，切割頭7聚焦透鏡的焦距為50mm，切割速度5mm/s，設(shè)定第一激光器I頻率為500Hz，脈寬為0.2ms，激光占空比為30%，加工ΦΙΟι?πι的圓形孔和2 X 1mm的U形孔，加工完成后進(jìn)行二次精加工，振鏡掃描速度為300mm/s，第二激光器2頻率為ΙΟΟΚΗζ，激光占空比為80%，掃描圖形的路徑比切割路徑內(nèi)縮0.01mm，掃描次數(shù)為50，二次加工完成后，即可得到最終產(chǎn)品。
[0045]加工完成后的產(chǎn)品具有如下的特點:激光入射面崩邊小于0.005mm，激光出射面崩邊小于0.01mm，樣品表面無任何毛刺和掛渣，切割斷面平整、光滑，樣品表面無變色，高倍顯微鏡下觀察無邊緣裂紋和邊緣殘留。
[0046]實施例二
[0047]在本實施例中，所采用的第一激光器I為一臺單模脈沖IPG光纖150W激光器，該激光器波長為1070nm，最大平均輸出功率為150W，最大脈沖峰值功率為1500W ;第二激光器2為一臺皮秒激光器,該激光器波長為1064nm,最大平均輸出功率為16W,脈沖寬度為皮秒級，最大峰值功率為20MW，振鏡掃描方頭5為高速振鏡系統(tǒng)，切割頭7為光纖專用切割頭，并配備有準(zhǔn)直鏡筒和QBH接頭。樣品材料為Imm藍(lán)寶石，吹氣類型為氮氣，壓力為IMPa，切割頭7聚焦透鏡的焦距為100mm，切割速度3mm/s，設(shè)定第一激光器I頻率為500Hz，脈寬為
0.2ms，激光占空比為40%，加工Φ15πιπι的圓形產(chǎn)品，加工完成后，將單個圓形產(chǎn)品放置于場鏡的有效掃描范圍內(nèi)進(jìn)行二次精加工，掃描速度為500mm/s，第二激光器2頻率為300KHz，激光占空比為90%，掃描路徑比產(chǎn)品外形邊框尺寸外擴(kuò)0.01mm，掃描次數(shù)為200，加工完成后，即可得到最終產(chǎn)品。
[0048]加工完成后的產(chǎn)品具有如下的特點:樣品表面無變色，切割斷面齊整、光滑，無毛刺，兩面崩邊均小于0.01mm。
[0049]上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種雙頭激光加工裝置，其特征在于:包括加工平臺(12)，設(shè)于加工平臺(12)上方的第一激光器(I)和第二激光器(2 )，分別連接在第一激光器(I)和第二激光器(2 )的激光輸出端的切割頭(7)和振鏡掃描方頭(5)，所述切割頭(7)用于輸出激光束對位于加工平臺(12 )上的加工工件(15)進(jìn)行一次切斷,所述振鏡掃描方頭(5 )用于輸出激光束對位于一次切斷后的加工工件(15)進(jìn)行二次精加工，并且所述第一激光器(I)的平均輸出功率和輸出脈沖寬度大于第二激光器(2)的平均輸出功率和輸出脈沖寬度，第一激光器(I)的輸出脈沖峰值功率小于第二激光器(2 )的輸出脈沖峰值功率。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙頭激光加工裝置，其特征在于:所述第一激光器(I)通過第一傳輸光纖(31)與切割頭(7 )連接，所述切割頭(7 )包括依次設(shè)置的第二準(zhǔn)直鏡(71)、聚焦鏡(72)和保護(hù)鏡(73)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙頭激光加工裝置，其特征在于:所述第二激光器(2)通過第二傳輸光纖(32 )與振鏡掃描方頭(5 )連接,在第二傳輸光纖(32 )上還安裝有第一準(zhǔn)直鏡(4),所述振鏡掃描方頭(5)包括與第一準(zhǔn)直鏡(4)對應(yīng)的X軸振鏡(51)、與X軸振鏡(51)對應(yīng)的Y軸振鏡(52)，以及與Y軸振鏡(52)對應(yīng)的場鏡(53)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙頭激光加工裝置，其特征在于:還包括用于控制所述雙頭激光加工裝置工作的工業(yè)計算機(jī)(17)，以及連接于工業(yè)計算機(jī)(17)與X軸振鏡(51)、Y軸振鏡(52 )之間的振鏡控制卡(19 )。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙頭激光加工裝置，其特征在于:還包括用于驅(qū)動加工平臺(12 )沿X軸移動的X軸移動機(jī)構(gòu)(10 )，驅(qū)動加工平臺(12 )沿Y軸移動的Y軸移動機(jī)構(gòu)(11)，以及驅(qū)動所述切割頭7和振鏡掃描方頭(5)相對于加工平臺(12)移動的Z軸移動機(jī)構(gòu)(9)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙頭激光加工裝置，其特征在于:還包括連接在工業(yè)計算機(jī)(17)與X軸移動機(jī)構(gòu)(10),Y軸移動機(jī)構(gòu)(11)和Z軸移動機(jī)構(gòu)(9)之間的運動控制卡(18)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙頭激光加工裝置，其特征在于:還包括用于對加工平臺(12)上的加工工件(15)的位置進(jìn)行定位的視覺定位裝置，所述視覺定位裝置包括定位CXD相機(jī)(8)，與定位CXD相機(jī)(8)連接的圖像采集卡(16)，所述圖像采集卡(16)與工業(yè)計算機(jī)(17)連接。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的雙頭激光加工裝置，其特征在于:還包括用于安裝加工平臺(12)的大理石機(jī)臺(13)，以及安裝于大理石機(jī)臺(13)上的龍門架(20)，加工平臺(12)通過X軸移動機(jī)構(gòu)(10)和Y軸移動機(jī)構(gòu)(11)安裝于大理石機(jī)臺(13)上，切割頭(7)和振鏡掃描方頭(5)安裝于一連接板(14)上，所述連接板(14)通過Z軸移動機(jī)構(gòu)(9)安裝于龍門架(20)上，并且定位CXD相機(jī)(8)安裝于連接板(14)上。9.一種基于權(quán)利要求1?8任一項所述的雙頭激光加工裝置的加工方法，其特征在于:該方法包括以下步驟， S1.將加工工件(15)放置于加工平臺(12)上； S2.控制第一激光器(I)啟動，第一激光器(I)輸出激光束對位于加工平臺(12)上的加工工件(15)進(jìn)行一次切斷； S3.控制第二激光器(2)啟動，第二激光器(2)輸出激光束對位于一次切斷后的加工工件(15)進(jìn)行二次精加工；在此過程中，第一激光器(I)的平均輸出功率和輸出脈沖寬度大于第二激光器(2)的平均輸出功率和輸出脈沖寬度，第一激光器(I)的輸出脈沖峰值功率小于第二激光器(2)的輸出脈沖峰值功率。
【專利摘要】本發(fā)明涉及激光加工技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種雙頭激光加工裝置及加工方法。該裝置包括加工平臺，設(shè)于加工平臺上方的第一激光器和第二激光器，分別連接在第一激光器和第二激光器的激光輸出端的切割頭和振鏡掃描方頭，所述切割頭用于輸出激光束對位于加工平臺上的加工工件進(jìn)行一次切斷，所述振鏡掃描方頭用于輸出激光束對位于一次切斷后的加工工件進(jìn)行二次精加工，并且所述第一激光器的平均輸出功率和輸出脈沖寬度大于第二激光器的平均輸出功率和輸出脈沖寬度，第一激光器的輸出脈沖峰值功率小于第二激光器的輸出脈沖峰值功率。本發(fā)明具有消除產(chǎn)品微裂紋、減小激光出射面的熔渣和提高產(chǎn)品加工品質(zhì)的優(yōu)點。
【IPC分類】B23K26/70, B23K26/38
【公開號】CN104972226
【申請?zhí)枴緾N201410142465
【發(fā)明人】褚志鵬, 葉超平, 肖磊, 宋世宇, 楊錦彬, 寧艷華, 高云峰
【申請人】大族激光科技產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2014年4月10日